Question

硼元素在化學(xué)中有很重要的地位，硼及其化合物廣泛應(yīng)用于永磁材料、超導(dǎo)材料、富燃料材料、復(fù)合材料等高新材料領(lǐng)域．
（1）三氟化硼在常溫常壓下為具有刺鼻惡臭和強(qiáng)刺激性的無(wú)色有毒腐蝕性氣體，其分子的立體構(gòu)型為

 

，B原子的雜化類型為

 

．
（2）磷化硼是一種受到高度關(guān)注的耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護(hù)層．圖1是磷化硼晶體的晶胞示意圖，則磷化硼的化學(xué)式為

 

，該晶體的晶體類型是

 

．

（3）硼酸（H₃B0₃）是一種片層狀結(jié)構(gòu)的白色晶體，層內(nèi)的H₃B0₃分子間通過(guò)氫鍵相連（如圖2）．
①硼酸分子中B最外層有

 

個(gè)電子，1molH₃B0₃的晶體中有

 

 mol氫鍵．
②硼酸溶于水生成弱電解質(zhì)一水合硼酸B（OH）₃?H₂ O，它電離生成少量[B（OH）₄]^一和H⁺，則硼酸為

 

 元酸，[B（OH）₄]^一含有的化學(xué)鍵類型為

 

．
（4）H₃P0₄的K₁、K₂、K₃分別為7.6×10^-3、6.3×10^-8、4.4×10^-13，硝酸完全電離，而亞硝酸K=5.1×10^-4，請(qǐng)根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系解釋：
①H₃P0₄的K₁遠(yuǎn)大于K₂的原因

 

； ②硝酸比亞硝酸酸性強(qiáng)的原因

 

．
（5）NiO晶體結(jié)構(gòu)與NaCl晶體類似，其晶胞的棱長(zhǎng)為a cm，則該晶體中距離最近的兩個(gè)陽(yáng)離子核間的距離為

 

（用含有a的代數(shù)式表示）．在一定溫度下，NiO晶體可以自發(fā)地分散并形成“單分子層”（如圖3），可以認(rèn)為氧離子作密致單層排列，鎳離子填充其中，列式并計(jì)算每平方米面積上分散的該晶體的質(zhì)量為

 

g（氧離子的半徑為1.40×10^-10m，

3

≈1.732）．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用,判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）首先判斷中心原子形成的δ鍵數(shù)目，然后判斷孤對(duì)電子數(shù)目，以此判斷雜化類型，結(jié)合價(jià)層電子對(duì)互斥模型可判斷分子的空間構(gòu)型；
（2）根據(jù)磷化硼的晶體結(jié)構(gòu)解答；
（3）①利用均攤法計(jì)算含1molH₃BO₃的晶體中的氫鍵；
②根據(jù)[B（OH）₄]^-微粒間的作用力判斷化學(xué)鍵的類型；
（4）含有相同的離子能抑制弱電解質(zhì)的電離，硝酸與亞硝酸相比，存在一個(gè)N對(duì)O的配位鍵，因?yàn)檫@個(gè)配位鍵，使得N顯更強(qiáng)的正電性，對(duì)羥基中H-O鍵的電子云的拉力更大，即極性更大，H更容易以質(zhì)子的形式離去；
（5）根據(jù)氯化鈉的結(jié)構(gòu)知，氧離子和相鄰的鎳離子之間的距離為

1

2

a，距離最近的兩個(gè)陽(yáng)離子核間的距離是距離最近的氧離子和鎳離子距離的

2

倍，根據(jù)圖片知，每個(gè)氧化鎳所占的面積=1.40×10^-10m×1.40×10^-10m×sin60°，每個(gè)氧化鎳的質(zhì)量=

74.7

NA

g，每個(gè)氧化鎳的質(zhì)量乘以每平方米含有的氧化鎳個(gè)數(shù)就是每平方米含有的氧化鎳質(zhì)量．

解答： 解：（1）BF₃中B原子形成3個(gè)δ鍵，孤對(duì)電子數(shù)為

3-3×1

2

=0，則BF₃中B原子的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+0=3，且不含孤電子對(duì)，所以空間構(gòu)型是平面三角形，中心原子是以sp²雜化，
故答案為：平面三角形；sp²；
（2）由圖可知，B原子在頂點(diǎn)上和面心上，則B原子數(shù)為

1

8

×8+

1

2

×6=4，4個(gè)P原子在晶胞內(nèi)部全部屬于該晶胞，則磷化硼的化學(xué)式為BP，微粒間存在的作用力為共價(jià)鍵，磷化硼晶體是以共價(jià)鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體屬于原子晶體；
故答案為：BP；原子晶體；
（3）①B原子最外層有3個(gè)電子，每個(gè)B原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，所以硼酸分子中B最外層有6個(gè)電子；一個(gè)H₃BO₃分子對(duì)應(yīng)著6個(gè)氫鍵，一個(gè)氫鍵對(duì)應(yīng)著2個(gè)H₃BO₃分子，因此含有1 molH₃BO₃分子的晶體中有3mol氫鍵，
故答案為：6；3；
②硼酸溶于水生成弱電解質(zhì)一水合硼酸B（OH）₃?H₂O，它電離生成少量[B（OH）₄]^-和H⁺離子，則硼酸能電離出一個(gè)氫原子，所以硼酸屬于一元酸；[B（OH）₄]^-含有的化學(xué)鍵類型為共價(jià)鍵、配位鍵，
故答案為：一；共價(jià)鍵、配位鍵；
（4）①磷酸能分步電離，第一步電離出的氫離子抑制了第二步電離，所以H₃PO₄的K₁遠(yuǎn)大于K₂，
故答案為：第一步電離出的氫離子抑制第二步的電離；
②硝酸中N呈+5價(jià)，N-O-H中O的電子更向N偏移，導(dǎo)致其越易電離出氫離子，則酸性較大，
故答案為：硝酸中N呈正5價(jià)，N-O-H中O的電子更向N偏移，容易離出氫離子；
（5）根據(jù)氯化鈉的結(jié)構(gòu)知，氧離子和相鄰的鎳離子之間的距離為

1

2

a，距離最近的兩個(gè)陽(yáng)離子核間的距離是距離最近的氧離子和鎳離子距離的

2

倍，所以其距離是

2

2

acm；根據(jù)圖片知，每個(gè)氧化鎳所占的面積=1.40×10^-10m×1.40×10^-10m×sin60°，
則每平方米含有的氧化鎳個(gè)數(shù)=

1

1.40×10-10m×1.40×10-10m×sin60°

，
每個(gè)氧化鎳的質(zhì)量=

74.7

NA

g，所以每平方米含有的氧化鎳質(zhì)量=

74.7

NA

×

1

1.40×10-10m×1.40×10-10m×sin60°

=1.83×10^-3g；
故答案為：

2

2

a；1.83×10^-3．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，題目難度中等，涉及晶胞的計(jì)算、雜化類型的判斷、氫鍵等知識(shí)點(diǎn)，對(duì)學(xué)生的空間想象有一定要求，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移應(yīng)用．注意信息的理解和綜合應(yīng)用．