Question

【化学—物质结构与性质】（13分）硼及其化合物在现代工业、生活和国防中有重要应用价值。

（1）硼原子的电子排布式是                         。

（2）最简单的硼烷是B₂H₆（乙硼烷），结构见下图，其中B原子的杂化方式为            。

（3）BF₃和BCl₃都有强烈接受孤电子对的倾向，如三氟化硼气体与氨气相遇，立即生成白色固体，写出该白色固体结构式，并标注出其中的配位键                           。

（4）近年来，人们肯定硼是人和动物氟中毒的重要解毒剂。硼在体内可与氟形成稳定的配合物       ，并以和氟相同的途径参加体内代谢，但毒性比氟小，且易随尿排出，故认为硼对氟化物具有解毒作用。

（5）经结构研究证明，硼酸晶体中B(OH)₃单元结构如图（1）所示。各单元中的氧原子通过O—H…O氢键连结成层状结构如图（2）所示。层与层之间以微弱的分子间力相结合构成整个硼酸晶体。

①H₃BO₃是一元弱酸，写出它与水反应的化学方程式                                   ，

②根据结构判断下列说法正确的是                  。

a．硼酸晶体属于原子晶体      

b．硼酸晶体有鳞片状的外层

c．硼酸晶体是分子晶体        

d．硼酸晶体有滑腻感，可作润滑剂

e．在B(OH)₃单元中，B原子以sp³杂化轨道和氧原子结合而成

f．H₃BO₃分子的稳定性与氢键有关

g．含1mol H₃BO₃的晶体中有3mol氢键

h．分子中硼原子最外层为8e^-稳定结构

③硼酸常温下为白色片状晶体，溶于水（273K时溶解度为6.35），在热水中溶解度明显增大（373K时为27.6）。请分析其中原因                                                     。

Answer

（13分）

（1）1s22s22p1 （1分） （2）sp3杂化 （2分）

（3） （2分） （4）BF4-（2分）

（5）①B(OH)3＋H2OH+＋[B(OH)4]- （2分） ②bcdg（2分）

③受热时硼酸晶体中的大量氢键有部分断裂所致，分子内氢键不利于物质溶解。

【解析】

试题分析：（1）B原子核外电子数为5，所以电子排布式是：1s22s22p1。

（2）B2H6分子中B原子形成4个σ键，无孤电子对，所以B原子的杂化方式为sp3杂化。

（3）三氟化硼气体与氨气相遇，生成的白色固体中N原子提供孤电子对，B原子提供空轨道，形成配位键，所以结构式为：。

（4）硼在体内可与氟形成稳定的配合物，B原子与F‾形成配位键，所以该配合物为BF4-。

（5）①H3BO3是一元弱酸，与水反应生成H+和[B(OH)4]-，所以化学方程式为：B(OH)3＋H2OH+＋[B(OH)4]-。

②a、层与层之间以微弱的分子间力相结合构成整个硼酸晶体，则硼酸晶体不是原子晶体，错误；b、因为硼酸晶体为层状结构，所以硼酸晶体有鳞片状的外层，正确；c、各单元中的氧原子通过O—H…O氢键连结成层状结构，层与层之间以微弱的分子间力相结合，所以硼酸晶体是分子晶体，正确；d、因为硼酸晶体层与层之间以微弱的分子间力相结合，容易滑动，所以硼酸晶体有滑腻感，可作润滑剂，正确；e、在B(OH)3单元中，形成3个σ键，无孤电子对，所以B原子以sp2杂化轨道和氧原子结合而成，错误；f、分子的稳定性与分子内的化学键有关，与分子间的氢键无关，错误；g、根据硼酸的结构图，1个硼酸分子含3个氢键，所以含1mol H3BO3的晶体中有3mol氢键，正确；h、B原子最外层电子数为3，形成了3对共用电子，所以不是8e-稳定结构，错误。

③分子内氢键不利于物质的溶解，使物质的溶解度减小，加热时硼酸晶体中的大量氢键，有部分断裂使硼酸的溶解度增大。

考点：本题考查电子排布式、杂化类型的判断、配位键与配位化合物、晶体的结构与性质、氢键。