Question

【題目】由N、B等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，由第二周期元素組成的與BCl3互為等電子體的陰離子為_________(填離子符號，填一個)。

（2）氮硼烷化合物(H2N→BH2)和Ti(BH4)3均為廣受關注的新型化學氮化物儲氫材料。

①H2N→BH2中N原子的雜化類型為_________；

②Ti(BH4)3由TiCl3和LiBH4反應制得。基態Ti3+的未成對電子數有____個，BH4-的立體構型是_________；寫出該制備反應的化學方程式_________；

③氮硼烷可由六元環狀化合物(HB=NH)3通過如下所對應制得：

3CH4+2(HB=NH)3+6H2O═3CO2+6H3BNH3與上述化學方程式有關的敘述不正確的是_________；．(填標號)

A．氮硼烷中存在配位鍵

B．第一電離能：N＞O＞C＞B

C．反應前后碳原子的軌道雜化類型不變

D．CH4、H2O、CO2分子空間構型分別是：正四面體形、V形、直線形

（3）磷化硼(BP)是受到高度關注的耐麿材料；如圖1為磷化硼晶胞。

①磷化硼晶體屬于________晶體(填晶體類型)，________(填是或否)含有配位鍵。

②晶體中B原子的配位數為_______。

（4）立方氮化硼是一種新型的超硬、耐麿、耐高溫的結構材料，其結構和硬度都與金剛石相似，但熔點比金剛石低，原因是________。圖2是立方氮化硼晶胞沿z軸的投影圖，請在圖中圓球上涂“●”和畫“×”分別標明B與N的相對位置。

Answer 1

【答案】（1）CO32-或NO3- （2）①sp3 ②1個 正四面體 TiCl3+3LiBH4═Ti(BH4)3+3LiCl ③C

（3）①原子 是 ②4

（4）B—N鍵鍵長大于C—C鍵鍵長，鍵能小，所以熔點低

【解析】

試題分析：（1）根據等電子體原理，原子數相同，價電子數也相同的粒子互為等電子體，所以由第2周期元素組成的與BCl3互為等電子體的陰離子為CO32-或NO3-；

（2）①H3N→BH3中N原子的價層電子對數為=4，所以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，其未成對電子數是1，BH4-中B原子的價層電子對數為=4，所以雜化方式為sp3雜化，則BH4-的立體構型為正四面體，Ti(BH4)3由TiCl3和LiBH4反應制得，反應的化學方程式為TiCl3+3LiBH4═Ti(BH4)3+3LiCl；

③A．B一般是形成3個鍵，(H3BNH3)由六元環狀化合物(HB=NH)3通過3CH4+2(HB=NH)3+6H2O→3CO2+6H3BNH3制得，其中1個鍵是配位鍵，故A正確；B．同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素，這幾種元素都是第二周期元素，它們的族序數分別是：第IIIA族、第IVA族、第VA族、第VIA族，所以它們的第一電離能大小順序是I1(N)＞I1(O)＞I1(C)＞I1(B)，故B正確；

C．由CH4變為CO2，碳原子雜化類型由sp3轉化為sp，反應前后碳原子的軌道雜化類型已經改變，故C錯誤；D．CH4分子中價層電子對=σ 鍵電子對+中心原子上的孤電子對=4+×(4-4×1)=4，且不含孤電子對，所以其空間構型是正四面體，H2O中價層電子對個數=2+×(6-2×1)=4，且含有2個孤電子對，所以H2O的VSEPR模型為四面體，分子空間構型為V型，、CO2分子中價層電子對=σ 鍵電子對+中心原子上的孤電子對=2+×(4-2×2)=2，所以二氧化碳是直線型結構，故D正確，故答案為C；

（3）①在磷化硼晶體中，磷和硼原子之間通過共價鍵相互作用，結合性質可知其晶體類型為原子晶體，硼最外層有3個電子，但根據晶胞結構可知，每個硼和磷周圍都有4個共價鍵，所以磷原子含有孤電子對，硼原子含有空軌道，它們之間存在配位鍵；

②根據晶的結構圖可知，每個磷原子周圍有4個硼原子，所以配位數為4；

（4）立方氮化硼結構和硬度都與金剛石相似，均為原子晶體，B-N鍵鍵長大于C-C鍵，鍵能小于C-C鍵，導致立方氮化硼熔點比金剛石低；晶體中B、N原子配位數均為4，涂“●”和畫“×”分別標明B與N的相對位置為：。