Question

【題目】非線性光學晶體在信息、激光技術、醫療、國防等領域具有重要應用價值。我國科學家利用Ca2CO3， XO2（X= Si、Ge）和H3BO3首次合成了組成為CsXB3O7的非線性光學晶體。回答下列問題：

(1)基態硼原子的價電子排布圖是____________，與硼處于同周期的非金屬主族元素的第一電離能由大到小的順序為________________。

(2)B的簡單氫化物BH3，不能游離存在，常傾向于形成較穩定的B2H6或與其他分子結合。

①B2H6分子結構如圖，則B原子的雜化方式為____________________。

②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，提供孤電子對的成鍵原子是______________，寫出一種與氨硼烷互為等電子體的分子_________（填分子式）。

(3)如圖為H3BO3晶體的片層結構，其中B的雜化方式為_______；硼酸在熱水中比在冷水中溶解度顯著增大的主要原因是____________。

(4)以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱為原子分數坐標。CsSiB3O7屬于正交晶系（長方體形），晶胞參數為anm、bnm和cnm．如圖為沿y軸投影的晶胞中所有Cs原子的分布圖和原子分數坐標。據此推斷該晶胞中Cs原子的數目為_________；CsSiB3O7的摩爾質量為Mg·mol－1，設NA為阿伏加德羅常數的值，則CsSiB3O7晶體的密度為_____g·cm－3（用含字母的代數式表示）。

Answer 1

【答案】 F>N>O>C>B sp3雜化 N C2H6 sp2 升溫破壞了硼酸晶體中的氫鍵，并且硼酸分子與水形成分子間氫鍵，使溶解度增大 4

【解析】

（1）B原子核外電子排布式為：1s22s22p1，基態硼原子的價電子排布圖是，同周期第一電離能從左向右逐漸增大，N元素2P3為半充滿結構，第一電離能變大，所以，與硼處于同周期的非金屬主族元素的第一電離能由大到小的順序為F>N>O>C>B。故答案為：；F>N>O>C>B；

（2）①B2H6分子結構如圖，B形成4個σ鍵，價層電子對為4，則B原子的雜化方式為sp3雜化。故答案為：sp3雜化；

②氨硼烷（NH3BH3）分子中存在配位鍵，提供孤電子對的成鍵原子是N，B提供空軌道，用價電子遷移法，N與B之間夾著碳元素，與氨硼烷互為等電子體的分子C2H6（填分子式）。故答案為：N；C2H6；

（3）H3BO3晶體為片層結構，B原子最外層有3個電子，與3個-OH形成3個共價鍵，B的雜化方式為sp2；硼酸在熱水中比在冷水中溶解度顯著增大的主要原因是：升溫破壞了硼酸晶體中的氫鍵，并且硼酸分子與水形成分子間氫鍵，使溶解度增大。故答案為：sp2 ；升溫破壞了硼酸晶體中的氫鍵，并且硼酸分子與水形成分子間氫鍵，使溶解度增大；

（4）原子分數坐標為（0.5，0.2，0.5）的Cs原子位于晶胞體內，原子分數坐標為（0，0.3，0.5）及（1.0，0.3，0.5）的Cs原子分別位于晶胞的左側面、右側面上，原子分數坐標為（0.5，0.8，1.0）及（0.5，0.8，0）的Cs原子分別位于晶胞的上底面、下底面，原子分數坐標為（0，0.7，1.0）及（1.0，0.7，1.0）（0，0.7，0）及（1.0，0.7，0）的Cs原子位于晶胞平行于y軸的棱上，則晶胞中Cs原子數目為：1+4×+4×=4，由化學式CsSiB3O7，可知晶胞相當于含有4個“CsSiB3O7”，故晶胞質量=4× g，則晶體密度==g·cm－3。故答案為：4；。