Question

9．硼及其化合物在現(xiàn)代工業(yè)、生活和國防中有重要應(yīng)用價(jià)值．
（1）硼原子的電子排布式是1s²2s²2p¹．
（2）最簡單的硼烷是B₂H₆（乙硼烷），結(jié)構(gòu)見圖，其中B原子的雜化方式為sp³雜化．
（3）BF₃和BCl₃都有強(qiáng)烈接受孤電子對的傾向，如三氟化硼氣體與氨氣相遇，立即生成白色固體，寫出該白色固體結(jié)構(gòu)式，并標(biāo)注出其中的配位鍵．
（4）近年來，人們肯定硼是人和動物氟中毒的重要解毒劑．硼在體內(nèi)可與氟形成穩(wěn)定的配合物BF₄^-
、，并以和氟相同的途徑參加體內(nèi)代謝，但毒性比氟小，且易隨尿排出，故認(rèn)為硼對氟化物具有解毒作用．
（5）經(jīng)結(jié)構(gòu)研究證明，硼酸晶體中B（OH）₃單元結(jié)構(gòu)如圖（1）所示．各單元中的氧原子通過O-H…O氫鍵連結(jié)成層狀結(jié)構(gòu)如圖（2）所示．層與層之間以微弱的分子間力相結(jié)合構(gòu)成整個(gè)硼酸晶體．
①H₃BO₃是一元弱酸，寫出它與水反應(yīng)的化學(xué)方程式H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，
②根據(jù)結(jié)構(gòu)判斷下列說法正確的是bcdg．
a．硼酸晶體屬于原子晶體       b．硼酸晶體有鱗片狀的外層
c．硼酸晶體是分子晶體         d．硼酸晶體有滑膩感，可作潤滑劑
e．在B（OH）₃單元中，B原子以sp³雜化軌道和氧原子結(jié)合而成
f．H₃BO₃分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關(guān)
g．含1mol H₃BO₃的晶體中有3mol氫鍵
h．分子中硼原子最外層為8e^-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
③硼酸常溫下為白色片狀晶體，溶于水（273K時(shí)溶解度為6.35），在熱水中溶解度明顯增大（373K時(shí)為27.6）．請分析其中原因受熱時(shí)硼酸晶體中的大量氫鍵有部分?jǐn)嗔阉�致，晶體內(nèi)氫鍵不利于物質(zhì)溶解．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素名稱，判斷元素原子的核外電子數(shù)，再根據(jù)核外電子排布規(guī)律來寫，硼元素為5號元素；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定其雜化類型；
（3）硼元素具有缺電子性，其化合物可與具有孤電子對的分子或離子形成配合物，BF₃能與NH₃反應(yīng)生成BF₃•NH₃，N原子含有孤電子對；
（4）配合物中配位鍵越強(qiáng)，配合物越穩(wěn)定，氟為最活潑的非金屬，硼在體內(nèi)可與氟形成穩(wěn)定的配合物氟硼酸根離子；
（5）①硼酸為一元弱酸，在水溶液里和水結(jié)合形成配位鍵，部分電離出陰陽離子；
②a．硼酸晶體中存在H₃BO₃分子，根據(jù)晶體中存在的微粒確定晶體類型；
b．硼酸（H₃BO₃）是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體，與石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)；
c．硼酸晶體中存在H₃BO₃分子，硼酸晶體是分子晶體；
d．根據(jù)硼酸晶體為片層狀結(jié)構(gòu)分析；
e．根據(jù)B原子的價(jià)層電子對判斷其雜化類型；
f．分子的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵有關(guān)；
g．利用均攤法計(jì)算含1molH₃BO₃的晶體中的氫鍵，含1mol H₃BO₃的晶體中有3mol氫鍵；
h．由結(jié)構(gòu)可知，硼原子最外層只有3個(gè)電子，與氧原子形成3對共用電子對；
③硼酸（H₃BO₃）是一種片層狀結(jié)構(gòu)，加熱破壞了硼酸晶體內(nèi)分子之間的氫鍵；

解答 解：（1）B元素為5號元素，原子核外有5個(gè)電子，分兩層排布，第一層2個(gè)，第二層3個(gè)，所以核外電子排布式為：1s²2s²2p¹，
故答案為：1s²2s²2p¹；
（2）乙硼烷分子中每個(gè)硼原子含有4個(gè)共價(jià)鍵，所以B原子采用sp³雜化，
故答案為：sp³雜化；
（3）硼元素具有缺電子性，其化合物可與具有孤電子對的分子或離子形成配合物，BF₃能與NH₃反應(yīng)生成BF₃•NH₃，B與N之間形成配位鍵，N原子含有孤電子對，所以氮原子提供孤電子對，BF₃•NH₃結(jié)構(gòu)式為：，
故答案為：BF₃•NH₃；；
（4）缺電子化合物具有很強(qiáng)的接受電子的能力，硼與氟元素形成的BF₃為缺電子化合物與氟離子形成BF₄^-，硼元素具有缺電子性，所以硼在體內(nèi)可與氟形成穩(wěn)定的配合物BF₄^-，
故答案為：BF₄^-；
（5）①硼酸為一元弱酸，在水溶液里，和水電離出的氫氧根離子形成配位鍵，其電離方程式為：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，
故答案為：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
②a．硼酸晶體中存在H₃BO₃分子，且該晶體中存在氫鍵，說明硼酸由分子構(gòu)成，是分子晶體，原子晶體內(nèi)只有共價(jià)鍵，故a錯(cuò)誤；
b．硼酸（H₃BO₃）是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體，層內(nèi)的“H₃BO₃”微粒之間通過氫鍵相連，故b正確；
c．硼酸晶體中存在H₃BO₃分子，硼酸晶體是分子晶體，故c正確；
d．硼酸（H₃BO₃）是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體，片層狀結(jié)構(gòu)晶體有滑膩感，可作潤滑劑，故d正確；
e．在B（OH）₃單元中，B只形成了3個(gè)單鍵，沒有孤電子對，所以采取sp²雜化，故e錯(cuò)誤；
f．分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)的B-O、H-O共價(jià)鍵有關(guān)，熔沸點(diǎn)與氫鍵有關(guān)，故f錯(cuò)誤；
g．1個(gè)硼酸分子形成了6個(gè)氫鍵，但每個(gè)氫鍵是2個(gè)硼酸分子共用的，所以平均含3個(gè)氫鍵，則含有1molH₃BO₃的晶體中有3mol氫鍵，故g正確；
h．硼原子最外層只有3個(gè)電子，與氧原子形成3對共用電子對，因此B原子不是8e^-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故h錯(cuò)誤；
故答案為：bcdg；
③晶體內(nèi)氫鍵不利于物質(zhì)溶解，加熱破壞了硼酸晶體內(nèi)分子之間的氫鍵，所以加熱時(shí)，硼酸的溶解度增大，
故答案為：受熱時(shí)硼酸晶體中的大量氫鍵有部分?jǐn)嗔阉�致，晶體內(nèi)氫鍵不利于物質(zhì)溶解．

點(diǎn)評 本題考查了有關(guān)硼的知識，側(cè)重考查原子核外電子排布、雜化理論的應(yīng)用、硼酸晶體晶體類型的判斷、影響分子穩(wěn)定性的因素等知識點(diǎn)，題目難度中等，注意分子的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵有關(guān)，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)與氫鍵有關(guān)，注意硼酸（H₃BO₃）是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體．