氨硼*(NH3BH3)含*量高、熱穩定*好,是一種具有潛力的固體儲*材料。回答下列問題:(1)H、B、N中,原...
問題詳情:
氨硼*(NH3BH3)含*量高、熱穩定*好,是一種具有潛力的固體儲*材料。回答下列問題:
(1)H、B、N中,原子半徑最大的是______。根據對角線規則,B的一些化學*質與元素______的相似。
(2)NH3BH3分子中,N—B化學鍵稱為____鍵,其電子對由____提供。氨硼*在催化劑作用下水解釋放*氣:3NH3BH3+6H2O=3NH3++9H2,的結構如圖所示:;在該反應中,B原子的雜化軌道類型由______變為______。
(3)NH3BH3分子中,與N原子相連的H呈正電*(Hδ+),與B原子相連的H呈負電*(Hδ-),電負*大小順序是__________。與NH3BH3原子總數相等的等電子體是_________(寫分子式),其熔點比NH3BH3____________(填“高”或“低”),原因是在NH3BH3分子之間,存在____________________,也稱“雙*鍵”。
(4)研究發現,氦硼*在低温高壓條件下為正交晶系結構,晶胞參數分別為a pm、b pm、c pm,α=β=γ=90°。氨硼*的2×2×2超晶胞結構如圖所示。
氨硼*晶體的密度ρ=___________g·cm−3(列出計算式,設NA為阿伏加德羅常數的值)。
【回答】
B Si(硅) 配位 N sp3 sp2 N>H>B CH3CH3 低 Hδ+與Hδ−的靜電引力
【解析】
【分析】
根據元素在週期表中的位置比較和判斷元素的相關*質;根據中心原子的價層電子對數確定其雜化軌道的類型;運用等量代換的方法尋找等電子體;根據電負*對化合價的影響比較不同元素的電負*;根據晶胞的質量和體積求晶體的密度。
【詳解】
(1)在所有元素中,H原子的半徑是最小的,同一週期從左到右,原子半徑依次減小,所以,H、B、N中原子半徑最大是B。B與Si在元素週期表中處於對角張的位置,根據對角線規則,B的一些化學*質與Si元素相似。
(2)B原子最外層有3個電子,其與3個H原子形成共價鍵後,其價層電子對只有3對,還有一個空軌道;在NH3中,N原子有一對孤對電子,故在NH3BH3分子中,N—B鍵為配位鍵,其電子對由N原子提供。NH3BH3分子中,B原子的價層電子對數為4,故其雜化方式為sp3。NH3BH3在催化劑的作用下水解生成*氣和B3O63-,由圖中信息可知,B3O63-中每個B原子只形成3個σ鍵,其中的B原子的雜化方式為sp2,因此,B原子的雜化軌道類型由sp3變為sp2。
(3) NH3BH3分子中,與N原子相連的H呈正電*,説明N的電負*大於H;與B原子相連的H呈負電*,説明H的電負*大於B,因此3種元素電負*由大到小的順序為N>H>B。NH3BH3分子中有8個原子,其價電子總數為14,N和B的價電子數的平均值為4,依據等量代換的原則,可以找到其等電子體為CH3CH3。由於NH3BH3分子屬於極*分子,而CH3CH3屬於非極*分子,兩者相對分子質量接近,但是極*分子的分子間作用力較大,故CH3CH3熔點比NH3BH3低。NH3BH3分子間存在“雙*鍵”,類比*鍵的形成原理,説明其分子間存在Hδ+與Hδ-的靜電引力。
(4)在氨硼*的2´2´2的超晶胞結構中,共有16個氨硼*分子,晶胞的長、寬、高分別為2apm、2bpm、2cpm,若將其平均分為8份可以得到8個小長方體,則平均每個小長方體中佔有2個氨硼*分子,小長方體的長、寬、高分別為apm、bpm、cpm,則小長方體的質量為,小長方體的體積為,因此,氨硼*晶體的密度為g∙cm-3。
【點睛】
本題最後有關晶體密度的計算是難點,要求考生能讀懂題意,通過觀察晶胞結構,確定超晶胞結構中的分子數,並能合理分成8份,從而簡化計算。
知識點:共價鍵對分子構型、*質的影響
題型:綜合題