Question

3．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）Ga與B同主族，Ga的基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹，B與同周期相鄰兩元素第一電離能由大到小的順序是C＞Be＞B．
（2）硼酸（H₃BO₃）是白色片狀晶體（層狀結(jié)構(gòu)如圖1），有滑膩感，在冷水中溶解度很小，加熱時(shí)溶解度增大．
①硼酸中B原子的雜化軌道類型為sp²．
②硼酸晶體中存在的作用力有范德華力和共價(jià)鍵、氫鍵．
③加熱時(shí)，硼酸的溶解度增大，主要原因是加熱破壞了硼酸分子之間的氫鍵，硼酸分子與水分子之間形成氫鍵．
④硼酸與水作用時(shí)，硼原子與水電離產(chǎn)生的OH^-以配位鍵結(jié)合形成Y^-離子，導(dǎo)致溶液中C（H⁺）＞c（OH^-），Y^-離子中的配位鍵可以表示為．
（3）硼酸與氫氧化鈉反應(yīng)后，將溶液蒸發(fā)結(jié)晶，可以得到硼砂．硼砂陰離子X^m-（含B、O、H三種元素）的球棍模型如圖2所示，X^m-離子內(nèi)部有（填“有”或“沒有”配位鍵），判斷的理由是B原子最外層只有三個(gè)價(jià)電子，但是4號(hào)B原子形成了4個(gè)鍵．

Answer 1

分析 （1）Ga與B同主族，處于第四周期ⅢA族，核外電子數(shù)為31，結(jié)合核外電子排布規(guī)律書寫；同周期從左到右第一電離能增大，但是第IIA和第IIIA族、第VA和第VIA反常；
（2）①由圖可知，B原子形成3個(gè)B-Oσ鍵，沒有孤電子對(duì)，據(jù)此判斷B原子雜化方式；
②由硼酸晶體結(jié)構(gòu)可知，層內(nèi)分子中O與B、H之間形成共價(jià)鍵，分子間H、O之間形成氫鍵；
③加熱破壞了硼酸分子之間的氫鍵，硼酸分子與水分子之間形成氫鍵；
④硼酸與水作用時(shí)，硼原子與水電離產(chǎn)生的OH^-以配位鍵結(jié)合形成Y^-離子，氧元素提供孤對(duì)電子給硼元素O→B；
（3）1，3，5，6代表氧原子，2，4代表B原子，2號(hào)B形成3個(gè)鍵，則B原子為SP²雜化，4號(hào)B形成4個(gè)鍵，則B原子為SP³雜化； B一般是形成3個(gè)鍵，4號(hào)B形成4個(gè)鍵，其中1個(gè)鍵很可能就是配位鍵，配位鍵存在4號(hào)與5號(hào)之間，據(jù)此判斷．

解答 解：（1）Ga與B同主族，處于第四周期ⅢA族，核外電子數(shù)為5+8+18=31，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)原子核外電子分布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹，同周期從左到右第一電離能增大，但是第IIA和第IIIA族、第VA和第VIA反常，故第一電離能：C＞Be＞B，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹； C＞Be＞B；
（2）①由圖可知，B原子形成3個(gè)B-Oσ鍵，沒有孤電子對(duì)，B原子雜化軌道數(shù)目為3，B原子采取sp²雜化方式，故答案為：sp²；
②由硼酸晶體結(jié)構(gòu)可知，層內(nèi)分子中O與B、H之間形成共價(jià)鍵，分子間H、O之間形成氫鍵，層與層之間為范德華力，
故答案為：共價(jià)鍵、氫鍵；
③加熱破壞了硼酸分子之間的氫鍵，硼酸分子與水分子之間形成氫鍵，加熱時(shí)，硼酸的溶解度增大，
故答案為：加熱破壞了硼酸分子之間的氫鍵，硼酸分子與水分子之間形成氫鍵；
④硼酸中B原子屬于缺電子原子，在水溶液中可以結(jié)合水電離出的氫氧根，硼酸與水作用，B（OH）₃+H₂0?+H⁺，Y^-離子中的配位鍵可以表示為，氧元素提供孤對(duì)電子給硼元素O→B，

故答案為：；
（3）B原子最外層只有三個(gè)價(jià)電子，4號(hào)B形成4個(gè)鍵，則B原子為SP³雜化； B一般是形成3個(gè)鍵，4號(hào)B形成4個(gè)鍵，其中1個(gè)鍵很可能就是配位鍵，配位鍵存在4號(hào)與5號(hào)之間，
故答案為：有；B原子最外層只有三個(gè)價(jià)電子，但是4號(hào)B原子形成了4個(gè)鍵．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，題目涉及電子排布式、第一電離能、雜化理論的應(yīng)用氫鍵和分子間作用力等，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與扎實(shí)遷移運(yùn)用能力，難度中等．