Question

硼的无机化学问题比周期表里任何一种元素都更复杂和变化多端。

（1）基态B原子的价电子轨道表达式为__，第二周期第一电离能比B高的元素有__种。

（2）B易形成配离子，如[B(OH)₄]^-、[BH₄]^-等。[B(OH)₄]^-的结构式为__(标出配位键)，其中心原子的VSEPR模型名称为__，写出[BH₄]^－的两种等电子体__。

（3）图1表示偏硼酸根的一种无限长的链式结构，其化学式可表示为__(以n表示硼原子的个数)，图2表示的是一种五硼酸根离子，其中B原子的杂化方式为__。

图1	图2	图3

（4）硼酸晶体是片层结构，图3表示的是其中一层的结构。同一层微粒间存在的作用力有__。

（5）1892年，化学家已用Mg还原B₂O₃制得硼单质。Mg属六方最密堆积，其晶胞结构如图4所示，若在晶胞中建立如图5所示的坐标系，以A为坐标原点，把晶胞的底边边长和高都视作单位1，则B、E、C的坐标分别为B(1，0，0)、E(0，1，0)、C(0，0，1)，请写出D点的坐标：D：___。

Answer

6 正四面体形 CH4、NH4＋ (BO2)nn- sp3、 sp2 氢键、共价键、范德华力

【解析】

（1）B位于周期表中第2周期，第ⅢA族，同周期主族元素，随着原子序数的增大，第一电离能有增大的趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族元素反常；

（2）硼化合物是典型的缺电子结构化合物，H3BO3也属于缺电子化合物，可接受OH-的一对孤电子对形成B（OH）4-，根据VSEPR理论说明空间构型，等电子体是指原子数目相同，价电子总数相同的微粒；

（3）根据均摊思想分析偏硼酸根离子的化学式，根据杂化轨道理论判断五硼酸根离子中B原子的杂化方式；

（4）硼酸晶体是片层结构，硼酸分子内存在共价键，分子间存在氢键，分子之间还存在范德华力，晶胞是无隙并置的，不能通过旋转得到，同一层内，存在一组相反的基本结构单元；

（5）根据立体几何知识书写原子坐标。

（1）B是第5号元素，基态B原子的价电子为2s22p1，价电子的轨道表达式为，第二周期第一电离能比B高的元素有Be、C、N、O、F、Ne等6种。故答案为：，6；

（2）B易形成配离子，如[B(OH)4]-、[BH4]-等。[B(OH)4]-的中心原子形成4个σ键，其中有一个是配位键，由O原子提供了孤对电子，其结构式为，其中心原子B原子的价层电子对数为4，故其VSEPR模型为正四面体形， [BH4]-的等电子体有CH4、NH4+等。

（3）由图1可知，偏硼酸根中每个B形成3个共价键、每个O形成2个共价键，所以平均每个B原子结合2个O原子，由B和O的化合价分别为+3和-2可知，其化学式可表示为；由图2可知，五硼酸根离子中有2种B原子，一种形成4个共价键，另一种形成3个共价键，故其中B原子的杂化方式为sp3、sp2。

（4）硼酸晶体是片层结构的分子晶体，由图3 可知，同一层微粒间存在的作用力有氢键、共价键，范德华力等3种；故答案为： 氢键、共价键，范德华力；

（5）若建立如图5所示的坐标系，x与y两轴的夹角为120︒，以A 为坐标原点，把晶胞的底边边长和高都视作单位1，则B、C的坐标分别为B(1，0，0)、c(0，0，1)，由图可知，D点与A、B以及底面右下角等3个点构成一个正四面体，D点位于其顶点，其高度为晶胞高度的一半。由D点向底面作垂线，垂足为中线的三等分点，则垂足的坐标为(，0)，所以D点的坐标为D（）。