Question

18．（1）已知短周期元素X的電離能數(shù)據(jù)如下（kJ•mol-1）：

電離能	I1	I2	I3	I4
X	577	1817	2745	11578

由X的電離能數(shù)據(jù)判斷，X通常顯+3價．
（2）單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)回答：

	金剛石	晶體硅	晶體硼
熔點(diǎn)/K	＜3823	1683	2573
沸點(diǎn)/K	5100	2628	2823
硬度/Moh	10	7.0	9.5

①晶體硼的晶體類型屬于原子晶體，理由是熔、沸點(diǎn)很高、硬度很大，且各項(xiàng)數(shù)據(jù)介于金剛石和晶體硅之間．
②已知晶體硼的結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體（如圖），其中有20個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個頂角各有一個硼原子．通過觀察圖形及推算，得出此基本結(jié)構(gòu)單元是由12個硼原子構(gòu)成的，其中B-B鍵的鍵角為60°．

Answer 1

分析 （1）電離能數(shù)據(jù)分析可知，元素的第四電離能劇增，表現(xiàn)+3價；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷可知晶體硼熔沸點(diǎn)和硬度介于金剛石和晶體硅之間，判斷為原子晶體；
（3）在硼原子組成的正二十面體結(jié)構(gòu)中，每5個面共用一個頂點(diǎn)，每個面擁有這個頂點(diǎn)的$\frac{1}{5}$，每個等邊三角形擁有的頂點(diǎn)為：$\frac{1}{5}$×3，20個等邊三角形擁有的頂點(diǎn)為：$\frac{3}{5}$×20；B-B鍵組成正三角形；每2個面共用一個B-B鍵，每個面擁有這個B-B鍵的$\frac{1}{2}$，每個等邊三角形占有的B-B鍵為：$\frac{1}{2}$×3=$\frac{3}{2}$，據(jù)此可以求出20個等邊三角形擁有的B-B鍵．

解答 解：（1）電離能數(shù)據(jù)分析可知，元素的第四電離能為11578，數(shù)值劇增，說明鹽酸化合價表現(xiàn)+3價，
故答案為：+3；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷可知晶體硼熔沸點(diǎn)和硬度介于金剛石和晶體硅之間，熔沸點(diǎn)、硬度都很大，可知晶體硼為原子晶體，
故答案為：原子；熔、沸點(diǎn)很高、硬度很大，且各項(xiàng)數(shù)據(jù)介于金剛石和晶體硅之間；
（3）在硼原子組成的正二十面體結(jié)構(gòu)中，每5個面共用一個頂點(diǎn)，每個面擁有這個頂點(diǎn)的$\frac{1}{5}$，每個等邊三角形擁有的頂點(diǎn)為：$\frac{1}{5}$×3=$\frac{3}{5}$，20個等邊三角形擁有的頂點(diǎn)為：$\frac{3}{5}$×20=12；B-B鍵組成正三角形，則每個鍵角均為60°，
故答案為：12；60°；

點(diǎn)評 本題考查電離能概念和數(shù)據(jù)的分析、晶體類型判斷、均攤法計(jì)算晶胞，難度不大，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力．