Question

（15分）開發(fā)新型儲氫材料是氫能利用的重要研究方向。

（1）化合物A(H3BNH3)是一種潛在的儲氫材料，可由六元環(huán)狀物質(zhì)(HB＝NH)3通過如下反應(yīng)制得：3CH4 ＋2(HB＝NH)3＋6H2O＝3CO2＋6H3BNH3。請回答：

①H3BNH3中是否存在配位鍵 （填“是”或“否”），B、C、N、O第一電離能由大到小的順序為 ，CH4、H2O、CO2三分子按照鍵角由大到小的順序排列為 。

②與(HB＝NH)3互為等電子體的分子為 （填分子式）

③人工可以合成硼的一系列氫化物，其物理性質(zhì)與烷烴相似，故稱之為硼烷。工業(yè)上可采用LiAlH4和BCl3在一定條件下制備乙硼烷B2H6，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

④在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀、骨架狀等多種結(jié)構(gòu)形式。圖ａ為一種無限長鏈狀結(jié)構(gòu)的多硼酸根，其化學(xué)式為 ，圖ｂ為硼砂晶體中陰離子，其中硼原子采取的雜化方式為 。

（2）一種銅合金具有儲氫功能

①Cu2+的價層電子排布式為 。

②銅及其它許多金屬及其化合物都可以發(fā)生焰色反應(yīng)，其原因是 。

③銅的單質(zhì)中按ABCABC……方式堆積，設(shè)銅原子半徑為a pm，則該晶體的密度為 g/cm3（阿伏伽德羅常數(shù)值為NA）

 

Answer 1

（1）①是，N>O>C>B CO2>CH4>H2O; ② C6H6 ；③4BCl3+3LiAlH4=2B2H6+3LiCl+3AlCl3

（或4BCl3+3LiAlH4=2B2H6+3LiAlCl4）④BO2--；sp3、sp2；（2）①3d9；②激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以一定波長的光的形式釋放能量；③。

【解析】

試題分析：（1）①在H3BNH3中的B與N原子之間存在配位鍵；B、C、N、O是同一周期的元素。一般情況下，元素的非金屬性越強，原子半徑越小，元素的第一電離能既有越大，但是由于N原子的2p軌道上的電子處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，所以其電離能比O還大。因此第一電離能由大到小的順序N>O>C>B；CH4是正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角109°28′；H2O是V型分子，鍵角104.3°，CO2是直線型分子，鍵角為180°。因此這三分子按照鍵角由大到小的順序排列為CO2>CH4>H2O；②等電子體是原子數(shù)等，最外層電子數(shù)也相等的物質(zhì)。與(HB＝NH)3互為等電子體的分子為C6H6 ；③根據(jù)題意可得合成乙硼烷B2H6，的化學(xué)方程式為4BCl3+3LiAlH4=2B2H6+3LiCl+3AlCl3；也可寫作4BCl3+3LiAlH4=2B2H6+3LiAlCl4。④多硼酸根的化學(xué)式為BO2--；在圖ｂ硼原子采取的雜化方式為sp3、sp2；（2）①Cu是29號元素，Cu2+的價層電子排布式為3d9；②銅及其它許多金屬及其化合物都可以發(fā)生焰色反應(yīng)的原因是在灼燒時原子中的電子吸收能量，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。但是激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以一定波長的光的形式釋放能量；③Cu是面心立方緊密堆積，在一個晶胞中含有的Cu原子的個數(shù)為：8×1/8+6×1/2=4; 設(shè)銅原子半徑為a pm.晶胞的邊長L.;L=2;該晶體的密度為 g/cm3.

考點：考查配位鍵、原子的雜化方式、等電子體、電離能的比較、焰色反應(yīng)的原因及晶體密度的計算。