Question

【題目】2019年8月13日中國(guó)科學(xué)家合成了首例缺陷誘導(dǎo)的晶態(tài)無(wú)機(jī)硼酸鹽單一組分白光材料Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2并獲得了該化合物的LED器件，該研究結(jié)果有望為白光發(fā)射的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供一個(gè)新的有效策略。

(1)基態(tài)Sn原子價(jià)電子排布式為_______，基態(tài)氧原子的價(jià)層電子排布式不能表示為2s22px22py2，因?yàn)檫@違背了_______原理(規(guī)則)。

(2)[B(OH)4]－中硼原子的雜化軌道類型為______，氧原子的價(jià)層電子對(duì)互斥模型是_____。[Sn(OH)6] 2－中，Sn與O之間的化學(xué)鍵不可能是_____。

a.π鍵 b.σ鍵 c.配位鍵 d.極性鍵

(3)氨硼烷(NH3BH3)被認(rèn)為是最具潛力的新型儲(chǔ)氫材料之一，分子中存在配位鍵，寫出氨硼烷的結(jié)構(gòu)式_______，并寫出一種與氨硼烷互為等電子體的分子_______(填化學(xué)式)。

(4)已知硼酸(H3BO3)為一元弱酸，寫出硼酸表現(xiàn)一元弱酸性的電離方程式________。

(5)碳酸鋇、碳酸鎂分解得到的金屬氧化物中，熔點(diǎn)較高的是_______(填化學(xué)式)，其原因是___________。

(6)超高熱導(dǎo)率半導(dǎo)體材料——砷化硼(BAs)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則2號(hào)砷原子的坐標(biāo)為______。已知阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，若晶胞中As原子到B原子最近距離為a pm，則該晶體的密度為______g·cm－3(列出含a、NA的計(jì)算式即可)。

Answer 1

【答案】5s25p2 洪特 sp3 四面體 C2H6 H3BO3+H2O[B(OH)4]－+H+ a MgO BaO、MgO均為離子晶體，鎂離子半徑比鋇離子半徑小，MgO的晶格能較大，則其熔點(diǎn)較高

【解析】

根據(jù)Sn元素在周期表中的位置和主族元素的價(jià)電子排布通式確定其價(jià)電子排布式。根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論分析原子的雜化類型和價(jià)層電子對(duì)互斥模型，根據(jù)B與O的成鍵特點(diǎn)判斷其所形成的化學(xué)鍵類型。根據(jù)共價(jià)鍵和配位鍵的成鍵特點(diǎn)判斷氨硼烷的結(jié)構(gòu)式，根據(jù)等電子體的概念尋找其等電子體。根據(jù)影響晶格能的因素比較離子晶體的熔點(diǎn)高低。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)及其粒子的空間分步特點(diǎn)判斷其坐標(biāo)參數(shù)，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定其邊長(zhǎng)，根據(jù)均攤法確定晶胞中的原子個(gè)數(shù)，進(jìn)一步根據(jù)晶胞的質(zhì)量和體積求其密度。

(1)Sn元素為50號(hào)元素，位于第五周期IVA族，根據(jù)構(gòu)造原理可得基態(tài)Sn原子價(jià)電子排布式為5s25p2；根據(jù)洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，則基態(tài)氧原子的價(jià)層電子排布式表示為2s22px22py2違背了洪特規(guī)則，正確的價(jià)層電子排布式應(yīng)表示為2s22px22py12pz1，故答案為：5s25p2；洪特；

(2)[B(OH)4]－中硼原子連接四個(gè)羥基，其價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，則硼原子的雜化軌道類型為sp3；氧原子的σ鍵電子對(duì)數(shù)為2，孤電子對(duì)數(shù)為2，則氧原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，價(jià)層電子對(duì)互斥模型是四面體；[Sn(OH)6] 2-的中心離子Sn4+與OH-之間形成配位鍵，配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵，則Sn與O之間形成的化學(xué)鍵屬于σ鍵或極性鍵，不可能是π鍵，故答案為：sp3；四面體；a；

(3)氨硼烷中B原子提供空軌道，NH3中N原子提供1對(duì)孤電子對(duì)，形成配位鍵，則氨硼烷(NH3BH3)的結(jié)構(gòu)式為；與氨硼烷互為等電子體的分子,可以用2個(gè)C原子代替B、N原子,則與氨硼烷互為等電子體的一種分子為C2H6，故答案為：；C2H6；

(4)硼酸(H3BO3)為一元弱酸，在水中電離時(shí)，硼酸結(jié)合水電離出的OH-而呈酸性，即電離生成[B(OH)4]－、H+，電離方程式為H3BO3+H2O[B(OH)4]－+H+，故答案為：H3BO3+H2O[B(OH)4]－+H+；

(5)碳酸鋇、碳酸鎂分解得到的金屬氧化物分別為BaO、MgO，二者均為離子晶體，鎂離子半徑比鋇離子半徑小，則MgO的晶格能較大，因此其熔點(diǎn)較高，故答案為：MgO；BaO、MgO均為離子晶體，鎂離子半徑比鋇離子半徑小，MgO的晶格能較大，則其熔點(diǎn)較高；

(6)觀察晶胞結(jié)構(gòu)可知，2號(hào)砷原子的坐標(biāo)為；觀察結(jié)構(gòu)，As原子到B原子最近距離正好是整個(gè)晶體的體對(duì)角線的，設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為d pm，故As原子到B原子最近距離為，則，As位于晶胞體內(nèi)，則晶胞含有的As原子數(shù)目為4，B位于頂點(diǎn)和面心，晶胞含有的B原子數(shù)目為，則該晶體的密度為，故答案為：；。