Question

13．硼和氮元素在化學中有很重要的地位，回答下列問題：
（1）基態(tài)硼原子核外電子有5種不同的運動狀態(tài)，基態(tài)氮原子的價層電子排布圖為．預計于2017年發(fā)射的“嫦娥五號”探測器采用的長征5號運載火箭燃料為偏二甲肼[（CH₃）₂NNH₂]．（CH₃）₂NNH₂中N原子的雜化方式為sp³．
（2）化合物H₃BNH₃是一種潛在的儲氫材料，可利用化合物B₃N₃H₆通過如下反應制得：3CH₄+2B₃N₃H₆+6H₂O═3CO₂+6H₃BNH₃
①H₃BNH₃分子中是否存在配位鍵是（填“是”或“否”），B、C、N、O的第一電離能由小到大的順序為N＞O＞C＞B．
②與B₃N₃H₆互為等電子體的分子是C₆H₆（填一個即可），B₃N₃H₆為非極性分子，根據等電子原理寫出B₃N₃H₆的結構式．
（3）“嫦娥五號”探測器采用太陽能電池板提供能量，在太陽能電池板材料中除單晶硅外，還有銅，銦，鎵，硒等化學物質，回答下列問題：
①SeO₃分子的立體構型為平面三角形．
②金屬銅投入氨水或H₂O₂溶液中均無明顯現象，但投入氨水與H₂O₂的混合溶液中，則銅片溶解，溶液呈深藍色，寫出該反應的離子反應方程式為Cu+H₂O₂+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+2OH^-+4H₂O．
③某種銅合金的晶胞結構如圖所示，該晶胞中距離最近的銅原子和氮原子間的距離為$\frac{{\sqrt{2}}}{2}a$pm，則該晶體的密度為$\frac{206}{{N}_{A}×2\sqrt{2}×{a}^{3}}$×10³⁰g•cm^-3（用含a的代數式表示，設N_A為阿伏伽德羅常數的值）．

Answer 1

分析 （1）硼為5號元素，氮原子的價層電子數5，（CH₃）₂NNH₂中N原子的價層電子對數為$\frac{5+3}{2}$=4，據此判斷N的雜化方式；
（2）①根據B的最外層電子數及形成的共價鍵數判斷；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；
②原子數相同，電子總數相同的分子，互稱為等電子體；根據等電子體結構相似原理確定B₃N₃H₆的結構式；
（3）①氣態(tài)SeO₃分子中中心原子的價層電子對數可以判斷分子構型；
②根據氧化還原反應中元素和電荷守恒，可寫出離子方程式；
③晶胞中距離最近的銅原子和氮原子間的距離為$\frac{{\sqrt{2}}}{2}a$pm，所以晶胞的邊長為$\sqrt{2}$apm，則晶胞的體積為（$\sqrt{2}$apm）³，利用均攤法計算晶胞中含有的銅原子和氮原子個數，根據ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：（1）硼為5號元素，氮原子的價層電子數5，所以基態(tài)硼原子核外電子有 5種不同的運動狀態(tài)，基態(tài)氮原子的價層電子排布圖為，（CH₃）₂NNH₂中N原子的價層電子對數為$\frac{5+3}{2}$=4，所以N的雜化方式為sp³雜化，
故答案為：5；；sp³；
（2）①B的最外層電子數為3，能形成的3個共價鍵，化合物A（H₃BNH₃）中B與H形成3個共價鍵，B原子的空軌道與N原子的孤對電子形成配位鍵；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，B、C、N、O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N＞O＞C＞B，
故答案為：是；N＞O＞C＞B；
②原子數相同，電子總數相同的分子，互稱為等電子體，與（HB=NH）₃互為等電子體的分子為C₆H₆，B₃N₃H₆的結構式與苯相似，其結構式為，
故答案為：C₆H₆；；

（3）①氣態(tài)SeO₃分子中中心原子的價層電子對數為$\frac{6+0}{2}$=3，無孤電子對，所以分子構型為平面三角形，
故答案為：平面三角形；   
②金屬Cu單獨與氨水或單獨與過氧化氫都不能反應，但可與氨水和過氧化氫的混合溶液反應，說明兩者能互相促進，是兩種物質共同作用的結果，其中過氧化氫為氧化劑，氨與Cu²⁺形成配離子，兩者相互促進使反應進行，方程式可表示為：Cu+H₂O₂+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+2OH^-+4H₂O，
故答案為：Cu+H₂O₂+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+2OH^-+4H₂O；
③在晶胞中，N原子位于頂點，Cu原子位于棱邊中點，該晶胞中N原子個數=8×$\frac{1}{8}$=1，Cu原子個數=12×$\frac{1}{4}$=3，晶胞體積V=（a×10^-10cm）³，晶胞的邊長為$\sqrt{2}$apm，晶胞的體積為（$\sqrt{2}$apm）³，則ρ=$\frac{\frac{64×3+14}{{N}_{A}}}{（{\sqrt{2}a×1{0}^{-10}）}^{3}}$g•cm^-3=$\frac{206}{{N}_{A}×2\sqrt{2}×{a}^{3}}$×10³⁰g•cm^-3，
故答案為：$\frac{206}{{N}_{A}×2\sqrt{2}×{a}^{3}}$×10³⁰g•cm^-3．

點評 本題考查了物質結構及其性質，涉及原子雜化方式的判斷、價電子排布式的書寫、晶胞的計算等知識點，題目綜合性較強，注意根據價層電子對互斥理論、構造原理等知識來分析解答，題目難度中等．