Question

【題目】2019年8月13日中國科學家合成了首例缺陷誘導的晶態無機硼酸鹽單一組分白光材料Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2并獲得了該化合物的LED器件，該研究結果有望為白光發射的設計和應用提供一個新的有效策略。

(1)基態Sn原子價電子排布式為_______，基態氧原子的價層電子排布式不能表示為2s22px22py2，因為這違背了_______原理(規則)。

(2)[B(OH)4]－中硼原子的雜化軌道類型為______，氧原子的價層電子對互斥模型是_____。[Sn(OH)6] 2－中，Sn與O之間的化學鍵不可能是_____。

a.π鍵 b.σ鍵 c.配位鍵 d.極性鍵

(3)氨硼烷(NH3BH3)被認為是最具潛力的新型儲氫材料之一，分子中存在配位鍵，寫出氨硼烷的結構式_______，并寫出一種與氨硼烷互為等電子體的分子_______(填化學式)。

(4)已知硼酸(H3BO3)為一元弱酸，寫出硼酸表現一元弱酸性的電離方程式________。

(5)碳酸鋇、碳酸鎂分解得到的金屬氧化物中，熔點較高的是_______(填化學式)，其原因是___________。

(6)超高熱導率半導體材料——砷化硼(BAs)的晶胞結構如圖所示，則2號砷原子的坐標為______。已知阿伏加德羅常數的值為NA，若晶胞中As原子到B原子最近距離為a pm，則該晶體的密度為______g·cm－3(列出含a、NA的計算式即可)。

Answer 1

【答案】5s25p2 洪特 sp3 四面體 C2H6 H3BO3+H2O[B(OH)4]－+H+ a MgO BaO、MgO均為離子晶體，鎂離子半徑比鋇離子半徑小，MgO的晶格能較大，則其熔點較高

【解析】

根據Sn元素在周期表中的位置和主族元素的價電子排布通式確定其價電子排布式。根據價層電子對互斥理論分析原子的雜化類型和價層電子對互斥模型，根據B與O的成鍵特點判斷其所形成的化學鍵類型。根據共價鍵和配位鍵的成鍵特點判斷氨硼烷的結構式，根據等電子體的概念尋找其等電子體。根據影響晶格能的因素比較離子晶體的熔點高低。根據晶胞結構及其粒子的空間分步特點判斷其坐標參數，根據晶胞結構特點確定其邊長，根據均攤法確定晶胞中的原子個數，進一步根據晶胞的質量和體積求其密度。

(1)Sn元素為50號元素，位于第五周期IVA族，根據構造原理可得基態Sn原子價電子排布式為5s25p2；根據洪特規則：當電子排布在同一能級的不同軌道時，基態原子中的電子總是優先單獨占據一個軌道，則基態氧原子的價層電子排布式表示為2s22px22py2違背了洪特規則，正確的價層電子排布式應表示為2s22px22py12pz1，故答案為：5s25p2；洪特；

(2)[B(OH)4]－中硼原子連接四個羥基，其價層電子對數為4，則硼原子的雜化軌道類型為sp3；氧原子的σ鍵電子對數為2，孤電子對數為2，則氧原子的價層電子對數為4，價層電子對互斥模型是四面體；[Sn(OH)6] 2-的中心離子Sn4+與OH-之間形成配位鍵，配位鍵是一種特殊的共價鍵，則Sn與O之間形成的化學鍵屬于σ鍵或極性鍵，不可能是π鍵，故答案為：sp3；四面體；a；

(3)氨硼烷中B原子提供空軌道，NH3中N原子提供1對孤電子對，形成配位鍵，則氨硼烷(NH3BH3)的結構式為；與氨硼烷互為等電子體的分子,可以用2個C原子代替B、N原子,則與氨硼烷互為等電子體的一種分子為C2H6，故答案為：；C2H6；

(4)硼酸(H3BO3)為一元弱酸，在水中電離時，硼酸結合水電離出的OH-而呈酸性，即電離生成[B(OH)4]－、H+，電離方程式為H3BO3+H2O[B(OH)4]－+H+，故答案為：H3BO3+H2O[B(OH)4]－+H+；

(5)碳酸鋇、碳酸鎂分解得到的金屬氧化物分別為BaO、MgO，二者均為離子晶體，鎂離子半徑比鋇離子半徑小，則MgO的晶格能較大，因此其熔點較高，故答案為：MgO；BaO、MgO均為離子晶體，鎂離子半徑比鋇離子半徑小，MgO的晶格能較大，則其熔點較高；

(6)觀察晶胞結構可知，2號砷原子的坐標為；觀察結構，As原子到B原子最近距離正好是整個晶體的體對角線的，設晶胞的邊長為d pm，故As原子到B原子最近距離為，則，As位于晶胞體內，則晶胞含有的As原子數目為4，B位于頂點和面心，晶胞含有的B原子數目為，則該晶體的密度為，故答案為：；。