Question

10．硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子X^m-（含B、O、H三种元素）的球棍模型如图所示：则X^m-的化学式为（H₄B₄O₉）^2-，硼原子轨道的杂化类型有sp²杂化、sp³杂化，原子3的轨道杂化类型为sp³杂化，Na⁺与X^m-之间的作用力是离子键．

Answer 1

分析 由图示可以看出该结构可以表示为[H₄B₄O₉]^m-，其中B为+3价，O为-2价，H为+1价，根据化合价判断m值求解X^m-的化学式；
根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=$\frac{1}{2}$（a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数，1，3，5，6代表氧原子，2，4代表B原子，2号B形成3个键，则B原子为SP²杂化，4号B形成4个键，则B原子为SP³杂化；3号氧原子形成2个单键，钠离子与X^m-形成离子键．

解答 解：观察模型，1，3，5，6代表氧原子，2，4代表B原子，可知X^m-是（H₄B₄O₉）^m-，依据化合价H为+1，B为+3，O为-2，可得m=2，则X^m-的化学式为：（H₄B₄O₉）^2-；
2号B形成3个键，价层电子对数=σ 键个数+$\frac{1}{2}$（a-xb）=3+$\frac{1}{2}$（3-3×1）=3，则B原子为SP²杂化，B一般是形成3个键，4号B形成4个键，其中1个键是配位键，配位键存在4号与5号之间，4号B形成4个键，价层电子对数=4，则B原子为SP³杂化；
3号氧原子形成2个单键，价层电子对数=σ 键个数+$\frac{1}{2}$（a-xb）=2+$\frac{1}{2}$（6-2×1）=4，所以氧原子是sp³杂化；
钠离子与X^m-形成离子键，
故答案为：（H₄B₄O₉）^2-；sp²杂化、sp³；sp³；离子键．

点评 本题考查了离子的立体构型及原子杂化方式的判断，注意杂化轨道理论的理解应用，观察模型为解答的关键，题目难度中等．