Question

12．硼（B）及其化合物在化學(xué)中有重要的地位．請(qǐng)回答下列問題：
（1）BCl₃和NCl₃中心原子的雜化方式分別為sp²和sp³．第一電離能介于B、N之間的第2周期元素有3種．
（2）硼酸（H₃BO₃）是一種片層狀結(jié)構(gòu)的白色晶體，層內(nèi)的H₃BO₃分子間通過氫鍵相連（如圖1）．則1mol H₃BO₃的晶體中有3mol氫鍵．
（3）B₃N₃H₆可用來制造具有耐油、耐高溫性能的特殊材料．寫出它的一種等電子體物質(zhì)的分子式C₆H₆．

（4）金剛石的晶胞如圖2．立方氮化硼的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，已知晶胞邊長(zhǎng)為361.5pm，則立方氮化硼的密度是$\frac{4×25}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g•cm^-3（只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)用N_A表示）．

Answer 1

分析 （1）BCl₃中價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+$\frac{3-1×3}{2}$=3；NCl₃中價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+$\frac{5-1×3}{2}$=4；
同周期元素的第一電離能從左到右呈增大趨勢(shì)，但ⅡA族、VA族分別為全滿、半滿的穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
（2）由題圖1可知，每個(gè)H₃BO₃分子形成6個(gè)氫鍵，每個(gè)氫鍵為2個(gè)H₃BO₃分子共用；
（3）原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微�；�為等電子體，1個(gè)硼原子和1個(gè)氮原子相當(dāng)于2個(gè)碳原子；
（4）金剛石晶胞中碳原子處在立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，6個(gè)面心，體內(nèi)有4個(gè)，金剛石晶胞中碳原子數(shù)目為4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，由BN的化學(xué)式可推知，晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，一個(gè)晶胞中各含有4個(gè)硼原子、4個(gè)氮原子，進(jìn)而計(jì)算氮化硼晶胞質(zhì)量，根據(jù)密度=質(zhì)量÷體積計(jì)算氮化硼的密度．

解答 解：（1）BCl₃中價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+$\frac{3-1×3}{2}$=3，硼原子為sp²雜化，NCl₃中價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，氮原子為sp³雜化，
同周期元素的第一電離能從左到右呈增大趨勢(shì)，但是由于氮原子的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，其第一電離能比氧的大，鈹原子的2s軌道處于全滿狀態(tài)，鈹?shù)牡谝浑婋x能比硼的大，所以第一電離能介于硼和氮之間的第2周期元素有鈹、碳、氧3種，
故答案為：sp²；sp³；3；
（2）由題圖1可知，每個(gè)H₃BO₃分子形成6個(gè)氫鍵，每個(gè)氫鍵為2個(gè)H₃BO₃分子共用，則1mol H₃BO₃的晶體中有3mol氫鍵，
故答案為：3；
（3）原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微粒互為等電子體，1個(gè)硼原子和1個(gè)氮原子相當(dāng)于2個(gè)碳原子，故B₃N₃H₆的一種等電子體物質(zhì)的分子式為：C₆H₆，
故答案為：C₆H₆；
（4）金剛石晶胞中C原子處在立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，6個(gè)面心，體內(nèi)有4個(gè)，金剛石晶胞中碳原子數(shù)目為：4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，BN的化學(xué)式可推知，晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，一個(gè)晶胞中各含有4個(gè)B原子、4個(gè)N原子，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{25}{{N}_{A}}$g，晶胞的體積是（361.5×10^-10）³cm³，故立方氮化硼的密度=4×$\frac{25}{{N}_{A}}$g÷（361.5×10^-10）³cm³=$\frac{4×25}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{4×25}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及雜化方式、電離能、氫鍵、等電子體、晶胞計(jì)算等，屬于拼合型題目，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與知識(shí)遷移運(yùn)用能力，注意熟記中學(xué)常見晶胞結(jié)構(gòu)，難度中等．