Question

10．最近，大眾公司召回了部分裝有DSG雙離合變速器的汽車．DSG雙離合變速器采用了新型硼酸鹽添加劑作為潤(rùn)滑油，行駛過(guò)程中控制系統(tǒng)的“硼結(jié)晶”會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力中斷和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的下降．硼及其化合物在其他許多領(lǐng)域也都有重要的用途，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）磷化硼（BP）和氮化硼（BN）是受到高度關(guān)注的耐磨涂料，它們的結(jié)構(gòu)相似，如圖為磷化硼晶體結(jié)構(gòu)中最小的重復(fù)單元．磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氫氣中高溫反應(yīng)合成：
BBr₃+PBr₃+3H₂=BP+6HBr．                                      
回答下列問(wèn)題：
①基態(tài)磷原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p³．
②磷化硼的晶體類型是原子晶體．
③BBr₃分子中，B原子采取sp²雜化，則BBr₃屬于非極性（填“極性”或“非極性”）分子．
④氮化硼晶體的熔點(diǎn)要比磷化硼晶體高，其原因是氮化硼和磷化硼都是原子晶體，原子晶體熔化時(shí)要破壞共價(jià)鍵，而共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)較短、鍵能越大、鍵越牢固，晶體熔沸點(diǎn)越高，而N的比較小于P的半徑，所以BN晶體中的鍵長(zhǎng)更短、熔點(diǎn)更高．
（2）硼砂是硼酸鹽類礦物中分布最廣的一種，常用作金屬除銹劑，也可用作清熱解毒藥物，它是含結(jié)晶水的四硼酸鈉，其陰離子X^m-（含B、O、H三種元素）的球棍模型如圖所示：
①在X^m-中，硼原子軌道的雜化類型有sp²、sp³；配位鍵存在于4、5原子之間（填原子的數(shù)字標(biāo)號(hào)）；m=2（填數(shù)字）．
②硼砂晶體由Na⁺、X^m-和H₂O構(gòu)成，它們之間存在的作用力有ADE（填序號(hào)）．
A．離子鍵    B．共價(jià)鍵    C．金屬鍵   D．范德華力   E．氫鍵
（3）B₃N₃H₆是苯的等電子體，俗稱“無(wú)機(jī)苯”．鋁與硼同族，也會(huì)形成類似的產(chǎn)物，用三甲基鋁[Al（CH₃）₃]₂和2，6-二甲基苯胺亦有可能合成類似的產(chǎn)物，試寫出產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式；反應(yīng)過(guò)程中只會(huì)釋放出一種小分子CH₄．

Answer 1

分析 （1）①P原子核外有15個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式；
②根據(jù)圖知，BP的構(gòu)成微粒是原子，根據(jù)晶體構(gòu)成微粒確定晶體類型；
③BBr₃分子中，B原子采取sp²雜化，說(shuō)明該分子中B原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3，因?yàn)榕湓�子個(gè)數(shù)是3，所以B原子不含孤電子對(duì)，為平面三角形結(jié)構(gòu)，正負(fù)電荷中心重合的分子為非極性分子；
④氮化硼和磷化硼都是原子晶體，原子晶體熔沸點(diǎn)與化學(xué)鍵成反比，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短、鍵能越大、鍵越牢固，其熔沸點(diǎn)就越高；
（2）①根據(jù)形成化學(xué)鍵知，黑色小球是H原子、黑色大球是B原子、灰色球是O原子，B原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)有3、4兩種，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定B原子雜化類型；根據(jù)圖知，4、5原子之間形成配位鍵，該陰離子中含有4個(gè)H原子、4個(gè)B原子、9個(gè)O原子，1元素化合價(jià)為+1、B元素化合價(jià)為+3、O元素化合價(jià)為-2，所以該微粒化合價(jià)=（-2）×9+4×（+3）+4×（+1）=-2，據(jù)此確定m值；
②鈉離子和陰離子之間存在離子鍵、水分子之間存在氫鍵、水分子中存在共價(jià)鍵；
（3）B₃N₃H₆是苯的等電子體，俗稱“無(wú)機(jī)苯”．鋁與硼同族，也會(huì)形成類似的產(chǎn)物，用三甲基鋁[Al（CH₃）₃]₂和2，6-二甲基苯胺亦有可能合成類似的產(chǎn)物，說(shuō)明Al、N原子之間形成類似苯環(huán)結(jié)構(gòu)，該反應(yīng)相當(dāng)于取代反應(yīng)，同時(shí)生成甲烷．

解答 解：（1）①P原子核外有15個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p³，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p³；
②根據(jù)圖知，BP的構(gòu)成微粒是原子，根據(jù)晶體構(gòu)成微粒知，該晶體是原子晶體，故答案為：原子晶體；
③BBr₃分子中，B原子采取sp²雜化，說(shuō)明該分子中B原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3，因?yàn)榕湓�子個(gè)數(shù)是3，所以B原子不含孤電子對(duì)，為平面三角形結(jié)構(gòu)，該分子中正負(fù)電荷中心重合，所以為非極性分子，故答案為：非極性；
④氮化硼和磷化硼都是原子晶體，原子晶體熔沸點(diǎn)與化學(xué)鍵成反比，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短、鍵能越大、鍵越牢固，其熔沸點(diǎn)就越高，N原子半徑小于P原子，所以N-B鍵長(zhǎng)小于P-B鍵長(zhǎng)，N-B鍵能大、鍵牢固，所以其熔沸點(diǎn)高，
故答案為：氮化硼和磷化硼都是原子晶體，原子晶體熔化時(shí)要破壞共價(jià)鍵，而共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)較短、鍵能越大、鍵越牢固，晶體熔沸點(diǎn)越高，而N的比較小于P的半徑，所以BN晶體中的鍵長(zhǎng)更短、熔點(diǎn)更高；
（2）①根據(jù)形成化學(xué)鍵知，黑色小球是H原子、黑色大球是B原子、灰色球是O原子，B原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)有3、4兩種，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論知B原子雜化類型為sp²、sp³；根據(jù)圖知，4、5原子之間形成配位鍵，該陰離子中含有4個(gè)H原子、4個(gè)B原子、9個(gè)O原子，1元素化合價(jià)為+1、B元素化合價(jià)為+3、O元素化合價(jià)為-2，所以該微�；�合價(jià)=（-2）×9+4×（+3）+4×（+1）=-2，所以m=2，
故答案為：sp²、sp³；4、5；2；
②鈉離子和陰離子之間存在離子鍵、水分子之間存在氫鍵、水分子中存在共價(jià)鍵，故選ADE；
（3）B₃N₃H₆是苯的等電子體，俗稱“無(wú)機(jī)苯”．鋁與硼同族，也會(huì)形成類似的產(chǎn)物，用三甲基鋁[Al（CH₃）₃]₂和2，6-二甲基苯胺亦有可能合成類似的產(chǎn)物，說(shuō)明Al、N原子之間形成類似苯環(huán)結(jié)構(gòu)，該反應(yīng)相當(dāng)于取代反應(yīng)，同時(shí)生成甲烷，該產(chǎn)物結(jié)構(gòu)式為，
故答案為：；CH₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶體類型判斷、原子雜化方式判斷、核外電子排布式的書寫等知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)還考查學(xué)生自學(xué)能力及知識(shí)遷移能力，熟悉價(jià)層電子對(duì)互斥理論，注意（2）模型中還存在配位鍵，難點(diǎn)是（3）題結(jié)構(gòu)式的書寫．