Question

【題目】由ⅢA、VA族元素組成的新型材料有著廣泛用途。

(1)B2H6是一種高能燃料，它與Cl2反應生成的BCl3可用于半導體摻雜工藝及高純硅制造。與BCl3互為等電子體，且由第二周期元素組成的一種陰離子為__________(填離子符號)。

(2)氨硼烷(H3N—BH3)和Ti(BH4)3均為廣受關注的新型化學氫化物儲氫材料。

①H3N—BH3中N原子的軌道雜化類型為________________。

②Ti(BH4)3由TiCl3和LiBH4反應制得。基態Ti3+的未成對電子數為____________；BH4-的立體構型是_______；該制備反應的化學方程式為______________。

(3)氨硼烷可由六元環狀化合物(HB=NH)3通過如下反應制得：

3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH3。

下列有關敘述錯誤的是_____________

A.氨硼烷中存在配位鍵

B.第一電離能大小關系：N>O>C>B>H

C.反應前后碳原子的雜化類型不變

D.CH4、H2O、CO2分子空間構型分別是：正四面體型、V型、直線型

(3)GaAs的熔點為1238℃，密度為ρg·cm-3，其晶胞結構如圖所示。該晶體的類型為_____________。Ga的配位原子(As)數目為________；Ga和As的摩爾質量分別為MGag·mol-1和MAsg·mol-1，原子半徑分別為rGacm和rAscm，阿伏伽德羅常數值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為__________。

Answer 1

【答案】 CO32-或NO3- sp3 1 正四面體 TiCl3+3LiBH4=Ti(BH4)3+3LiCl C 原子晶體 4

【解析】試題分析：(1)根據等電子體理論，原子數相同、價電子數也相同的粒子是等電子體；(2) ①H3N—BH3中N 原子價電子對數是(5+3)÷2=4；②基態Ti3+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d1；BH4-中N 原子價電子對數是(3+4+1)÷2=4；Ti(BH4)3由TiCl3和LiBH4反應制得； B一般形成3個共價鍵；同周期元素從左到右第一電離能逐漸增大，ⅡA族、ⅤA 族大于相鄰的元素；由Ti(BH4)3中H顯負價，H的第一電離能大于B；CH4、CO2中C原子的雜化方式分別是SP3和SP；根據價電子互斥理論分析CH4、H2O、CO2分子空間構型；(4) 根據GaAs的熔點為1238℃判斷晶體的類型。根據晶胞結構分析Ga的配位原子(As)數；晶胞中實際原子的體積除以晶胞的體積=晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率。

解析：(1)根據等電子體理論，原子數相同、價電子數也相同的粒子是等電子體，所以與BCl3互為等電子體，且由第二周期元素組成的一種陰離子為CO32-或NO3-；(2) ①H3N—BH3中N 原子價電子對數是(5+3)÷2=4，N原子的軌道雜化類型為sp3；②基態Ti3+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d1，未成對電子數為1；BH4-中N 原子價電子對數是(3+4+1)÷2=4，沒有孤對電子，BH4-的立體構型是正四面體；Ti(BH4)3由TiCl3和LiBH4反應制得，方程式為TiCl3+3LiBH4=Ti(BH4)3+3LiCl；(3) B一般形成3個共價鍵，其中1個是配位鍵，故A正確；同周期元素從左到右第一電離能逐漸增大，ⅡA族、ⅤA 族大于相鄰的元素，故B正確；CH4、CO2中C原子的雜化方式分別是SP3和SP，故C錯誤；根據價電子互斥理論分析CH4中C原子價電子對數是(4+4)÷2=4，沒有孤對電子，CH4是正四面體；H2O中O原子價電子對數是(6+2)÷2=4，有孤對電子，H2O是折線型；、CO2中C原子價電子對數是4÷2=2，沒有孤對電子，CO2分子空間構型是直線，故D正確； (4) GaAs的熔點高，所以晶體的類型原子晶體。根據晶胞結構，離Ga的最近的As原子數為4；根據均攤原則，1個晶胞含有4個Ga原子和4個As原子，根據密度為ρg·cm-3，1個晶胞的體積為1÷〔ρ÷(4MGa+4MAs)×NA〕；4個Ga原子和4個As原子的總體積為16π (rGa3+rAs3)÷3；晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率。