Question

【題目】2014年7月和12月山西大學分子科學研究所翟華金教授、李思殿教授與清華大學李雋教授、美國布朗大學Lai-Sheng Wang教授及復旦大學劉智攀教授課題組合作，首次合成“中國紅燈籠分子”——硼球烯B40。B40是繼C60之后第二個從實驗和理論上完全確認的無機非金屬籠狀團簇。

(1) 基態硼原子的外圍電子排布式為___________，碳60中碳原子雜化方式為____________。

(2)構成碳60晶體的作用力是___________________。

⑶與硼同周期但第一電離能比硼大的元素有___________種。

(4)磷化硼(BP)是由硼元素與磷元素組成的無機化合物，屬于一種半導體材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氫氣中高溫反應合成。BP晶胞中B采用面心立方堆積，P原子填入四面體空隙中。

①寫出三溴化硼和三溴化磷的空間構型：

三溴化硼__________；三溴化磷____________。

②磷化硼晶體內微粒間的作用力有__________。

③計算磷化硼中硼原子和磷原子之間的最近距離(晶胞參數為478pm)____________ 。

Answer 1

【答案】2s22p1sp2范德華力6平面正三角形三角錐形共價鍵、配位鍵207pm 或 pm

【解析】（1）B原子核外有5個電子，根據構造原理書寫其基態原子核外電子排布式為1s22s22p1；C60分子結構中每個碳原子與其它三個碳原子形成共價鍵，則分子中碳原子應為sp2；

(2)C60是分子晶體，構成C60晶體的作用力是范德華力或分子間作用力；

⑶同周期主族元素的第一電離能隨核電荷數增加呈增大趨勢，但Be的s軌道上2個電子是全充滿結構相對穩定，則Li的第一電離能比B小，其余均比B大，共6種元素；

(4)①三溴化硼分子中硼原子的價層電子對數為=3，B原子按sp2方式雜化，沒有孤電子對，所以分子空間構型為平面三角形；三溴化磷分子中磷原子的價層電子對數為=4，P原子按sp3方式雜化，有一對孤電子對，所以分子空間構型為三角錐形；

②磷化硼分子內存在共價鍵，而分子間存在配位鍵；

③磷化硼晶體中磷原子作立方最密堆積，硼原子填入四面體空隙中，磷原子分布在面心和頂點上，如圖所示，已知磷化硼的晶胞邊長a=478pm，則晶胞的體對角線長為a，晶體中硼原子和磷原子的核間距應為體對角線的，所以dB-P=

×478pm=207pm。