Question

【題目】B元素和N元素對(duì)植物生長及人體健康有著十分重要的作用，也廣泛應(yīng)用于新型材料的制備。

（1）基態(tài)氮原子的外圍電子排布圖為________________；晶體硼單質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元為正二十面體，其能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形，這種性質(zhì)稱為晶體的__________________性。

（2）氨硼烷(NH3BH3)被認(rèn)為是最具潛力的新型儲(chǔ)氫材料之一，與氨硼烷互為等電子體的分子、離子的化學(xué)式分別是______________、________________。 (各舉一例)，第二周期元素中第一電離能介于B和N之間的元素是______________(填元素符號(hào))。

（3）血紅素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物，血紅素(含Fe2+)可用于治療缺鐵性貧血。吡咯和血紅素的結(jié)構(gòu)如下圖：

①己知吡咯中的各個(gè)原子均在同一平面內(nèi)；則吡咯分子中N原子的雜化類型為________________。

②1mol吡咯分子中所含的σ鍵總數(shù)為__________個(gè)；分子中的大π鍵可用Π表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)，則吡咯環(huán)中的大π鍵應(yīng)表示為____________。

③C、N、O三種元素的簡單氫化物鍵角由小到大的順序?yàn)?/span>_____________(填化學(xué)式)，原因是__________________。

④血液中的O2是由血紅素在人體內(nèi)形成的血紅蛋白來輸送的，則血紅蛋白中的Fe2+與O2是通過___________鍵相結(jié)合。

（4）氮化硼(BN)是受高度關(guān)注的耐磨材料，可作為金屬表面的保護(hù)層，其結(jié)構(gòu)與金剛石類似，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。已知該晶體密度為ag/cm3，根據(jù)硬球接觸模型計(jì)算晶體中兩個(gè)最近的N原子間的距離為：_________pm。（用含a的代數(shù)式表示，NA表示阿伏加德羅常數(shù)）

Answer 1

【答案】 自范 C2H6 N2H62+ Be、C、O sp2 10 NA H2O＜NH3＜CH4 CH4、NH3、H2O中心原子均為sp3雜化，中心原子孤電子對(duì)數(shù)分別為0、1、2，孤電子對(duì)間排斥力大于孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間排斥力大于成鍵電子對(duì)間排斥力，故鍵角順序?yàn)?/span>H2O＜NH3＜CH4 配位鍵 ×1010

【解析】（1）氮原子價(jià)電子有5個(gè)電子，外圍電子排布圖為；晶體硼單質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元為正二十面體，其能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形，這種性質(zhì)稱為晶體的自范性。

（2）等電子體是指價(jià)電子數(shù)、原子個(gè)數(shù)相同的分子、離子或原子團(tuán)，NH3BH3有8個(gè)原子，14個(gè)價(jià)電子，所以與氨硼烷互為等電子體的分子、離子的化學(xué)式可以是C2H6、N2H62+；同一周期元素中自左向右第一電離能有增大的趨勢，但Be大于B(Be的2s全滿)，N大于O（N的2p半充滿），第一電離能由小到大的順序?yàn)椋築<Be<C<O<N,所以介于B和N之間的元素是Be、C、O。

（3）①根據(jù)各個(gè)原子均在同一平面內(nèi)，則吡咯分子中N原子的雜化類型為sp2；

②從結(jié)構(gòu)圖知1mol吡咯分子中所含的σ鍵總數(shù)為10 NA個(gè)；吡咯環(huán)中的大π鍵包含5個(gè)原子（4個(gè)碳原子和一個(gè)氮原子）、6個(gè)電子（氮原子2個(gè)，每個(gè)碳原子各一個(gè)），應(yīng)表示為。

③CH4、NH3、H2O中心原子均為sp3雜化，中心原子孤電子對(duì)數(shù)分別為0、1、2，孤電子對(duì)間排斥力大于孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間排斥力大于成鍵電子對(duì)間排斥力，故鍵角順序?yàn)?/span>H2O＜NH3＜CH4 ，因此，本題正確答案為：H2O＜NH3＜CH4 ；CH4、NH3、H2O中心原子均為sp3雜化，中心原子孤電子對(duì)數(shù)分別為0、1、2，孤電子對(duì)間排斥力大于孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間排斥力大于成鍵電子對(duì)間排斥力，故鍵角順序?yàn)?/span>H2O＜NH3＜CH4。

④Fe2+提供空軌道，O2提供孤對(duì)電子，Fe2+與O2通過配位鍵相結(jié)合。

（4）一個(gè)晶胞中B原子數(shù)目=8+6=4，含N原子數(shù)=4，一個(gè)晶胞的質(zhì)量g，根據(jù)，V==cm3，晶胞棱長為cm=×1010pm，仔細(xì)觀察BN的晶胞結(jié)構(gòu)不難發(fā)現(xiàn)N位于晶胞中8個(gè)小立方體中互不相鄰的4個(gè)小立方體的體心，N與N之間距離就是晶胞面對(duì)角線的一半，因此晶體中兩個(gè)最近的N原子間的距離為：×1010pm。