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化合物A(H3BNH3)是一種潛在的儲氫材料,可由六元環(huán)狀物質(HB=NH)3通過反應3CH4+2(HB=NH)3+6H2O→3CO2+6H3BNH3制得.A在一定條件下通過多步去氫可最終轉化為氮化硼(BN).請回答:
(1)與(HB=NH)3互為等電子體的分子為
 
(填分子式).
(2)下列關于合成A的化學方程式的敘述不正確的是
 
(填選項字母).
a.反應前后碳原子的軌道雜化類型不變
b.CH4、H2O、CO2的分子空間構型分別為正四面體形、V形、直線形
c.第一電離能的大小關系為:N>O>C>B
d.A中存在配位鍵
(3)人工可以合成硼的一系列氮化物,其物理性質與烷烴相似,故稱之為硼烷.工業(yè)上采用LiAlH4和BF3,在乙醚介質中反應制得乙硼烷(B2H6),同時生成另外兩種產物,該反應的化學方程式為
 

(4)相關化學鍵的鍵能如下表所示,簡要分析和解釋下列事實.
化學鍵B-HB-0B-B
鍵能(kj?mol-1389561293
自然界中不存在硼單質,硼氫化物也很少,主要是含氧化物,其原因為
 

(5)在硼酸鹽中,陰離子有鏈狀、環(huán)狀、骨架狀等多種結構形式,圖(a)為一種無限長單鏈狀結構的多硼酸根,其化學式為
 
;圖(b)為硼砂晶體中的陰離子,其中硼原子采取的雜化類型
 

考點:原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,化學方程式的書寫,元素電離能、電負性的含義及應用,鍵能、鍵長、鍵角及其應用,“等電子原理”的應用
專題:
分析:(1)原子數相同,電子總數相同的分子,互稱為等電子體;
(2)根據3CH4+2(HB=NH)3+6H2O→3CO2+6H3BNH3,可以分析,
a.由CH4變?yōu)镃O2,碳原子雜化類型由sp3轉化為sp,反應前后碳原子的軌道雜化類型已經改變,據此判斷;
b.CH4分子中價層電子對=σ 鍵電子對+中心原子上的孤電子對=4+
1
2
×(4-4×1)=4,且不含孤電子對,所以其空間構型是正四面體,H2O中價層電子對個數=2+
1
2
×(6-2×1)=4,且含有2個孤電子對,所以H2O的VSEPR模型為四面體,分子空間構型為V型,、CO2分子中價層電子對=σ 鍵電子對+中心原子上的孤電子對=2+
1
2
×(4-2×2)=2,所以二氧化碳是直線型結構,據此判斷;
c.同一周期元素中,元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢,但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素,這幾種元素都是第二周期元素,它們的族序數分別是:第IIIA族、第IVA族、第VA族、第VIA族,所以它們的第一電離能大小順序是I1(N)>I1(O)>I1(C)>I1(B),據此判斷;
d.B一般是形成3個鍵,(H3BNH3)由六元環(huán)狀化合物(HB=NH)3通過3CH4+2(HB=NH)3+6H2O→3CO2+6H3BNH3制得,其中1個鍵是配位鍵,據此判斷;
(3)LiAlH4和BF3在一定條件下生成乙硼烷B2H6、LiF和AlF3,根據原子守恒配平方程式;
(4)根據鍵能越大物質越穩(wěn)定,可以解釋相關問題;
(5)有1個O連著一個B,剩余的兩個O分別連著2個B,說明有一個O完全屬于B,剩下的兩個O,B只占有O的
1
2
;硼砂晶體中陰離子[B4O5(OH)4]2-中一半sp3雜化形成BO4四面體;另一種是sp2雜化形成BO3平面三角形結構.
解答: 解:(1)原子數相同,電子總數相同的分子,互稱為等電子體,與(HB=NH)3互為等電子體的分子為C6H6,故答案為:C6H6;
(2)3CH4+2(HB=NH)3+6H2O→3CO2+6H3BNH3,
a.由CH4變?yōu)镃O2,碳原子雜化類型由sp3轉化為sp,反應前后碳原子的軌道雜化類型已經改變,故a錯誤;
b.CH4分子中價層電子對=σ 鍵電子對+中心原子上的孤電子對=4+
1
2
×(4-4×1)=4,且不含孤電子對,所以其空間構型是正四面體,H2O中價層電子對個數=2+
1
2
×(6-2×1)=4,且含有2個孤電子對,所以H2O的VSEPR模型為四面體,分子空間構型為V型,、CO2分子中價層電子對=σ 鍵電子對+中心原子上的孤電子對=2+
1
2
×(4-2×2)=2,所以二氧化碳是直線型結構,故b正確;
c.同一周期元素中,元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢,但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素,這幾種元素都是第二周期元素,它們的族序數分別是:第IIIA族、第IVA族、第VA族、第VIA族,所以它們的第一電離能大小順序是I1(N)>I1(O)>I1(C)>I1(B),故c正確;
d.B一般是形成3個鍵,(H3BNH3)由六元環(huán)狀化合物(HB=NH)3通過3CH4+2(HB=NH)3+6H2O→3CO2+6H3BNH3制得,其中1個鍵是配位鍵,故d正確;
故答案為:a;
(3)LiAlH4和BF3在一定條件下生成乙硼烷B2H6、LiF和AlF3,根據原子守恒配平方程式為:3LiAlH4+4BF3
 乙醚 
.
 
2B2H6+3LiF+3AlF3,故答案為:3LiAlH4+4BF3
 乙醚 
.
 
2B2H6+3LiF+3AlF3
(4)因為B-O鍵鍵能大于B-B鍵和B-H鍵,所以更易形成穩(wěn)定性更強的B-O鍵,根據鍵能越大物質越穩(wěn)定,可知自然界中不存在硼單質,硼氫化物也很少,主要是含氧化物,故答案為:B-O鍵鍵能大于B-B鍵和B-H鍵,所以更易形成穩(wěn)定性更強的B-O鍵;
(5)圖(a)是一種鏈狀結構的多硼酸根,從圖可看出,每個BO32-單元,都有一個B,有一個O完全屬于這個單元,剩余的2個O分別為2個BO32-單元共用,所以B:O=1:(1+2×
1
2
)=1:2,化學式為:BO2-,從圖(b)是硼砂晶體中陰離子的環(huán)狀結構可看出,[B4O5(OH)4]2-一半sp3雜化形成兩個四配位BO4四面體;另一半是sp2雜化形成兩個三配位BO3平面三角形結構,故答案為:BO2-;sp2、sp3
點評:本題考查了物質結構及其性質,涉及原子雜化方式的判斷、配合物的成鍵情況、元素周期律、晶胞的計算等知識點,題目綜合性較強,注意根據價層電子對互斥理論、構造原理等知識來分析解答,題目難度中等.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

現有一瓶實驗室放置已久的可能被氧化的Na2SO3固體,為了研究它的組成,請你參與同學們進行的如下探究活動:
可選用試劑:濃H2SO4、濃HNO3、10%鹽酸、0.1mol/LH2SO4、0.1mol/L HNO3、0.1mol/LBaCl2、0.1mol/LBa(NO32、3%H2O2、10%NaOH溶液、蒸餾水、品紅溶液;儀器自選.
(1)提出假設
假設一:固體全部是Na2SO3;  假設二:固體全部是Na2SO4
假設三
 

(2)設計實驗方案(略);從綠色環(huán)保的角度,最好選用下列中的
 
(填序號)進行實驗:
(3)進行實驗:請在下表中用簡要文字寫出實驗操作、預期現象和結論(寫在答題卡上).
實驗步驟預期現象和結論
步驟1:
步驟2:
步驟3:

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科目:高中化學 來源: 題型:

不同濃度的硫酸與鋅反應時,硫酸可以被還原為SO2,也可被還原為H2.為了驗證這一事實,某同學擬用如圖所示裝置進行實驗(實驗時壓強為101kPa,溫度為0℃).
(1)若在燒瓶中放入0.65g鋅粒,與c mol?L-1的H2SO4反應,為保證實驗結論的可靠,量氣管的適宜規(guī)格是
 

A.200mL B.300mL   C.400mL
(2)若0.65g鋅粒完全溶解,裝置Ⅲ增重0.64g,則圓底燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式為
 
;
(3)若燒瓶中投入a g鋅且完全反應,氫氧化鈉洗氣瓶增重b g,量氣管中收集到V mL氣體,則有:a g÷65g?mol-1×2=b g÷64g?mol-1×2+V mL÷22400mL?mol-1×2,該等式依據的原理是
 
;
(4)若在燒瓶中投入10g鋅,加入一定量的18mol?L-1濃硫酸10mL,充分反應后鋅有剩余,測得裝置Ⅲ增重3.2g,則整個實驗過程產生的氣體中,m(SO2)/m(H2)=
 
;若撤走裝置Ⅱ中盛有無水氯化鈣的U形管,m(SO2)/m(H2)的數值將
 
(填“偏大”、“偏小”或“無影響”).

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科目:高中化學 來源: 題型:

純堿中常含有少量氯化鈉,請設計實驗測定純堿中Na2CO3的質量分數.根據你所設計的方案中的有關的數據,寫出純堿中Na2CO3的質量分數的表達式.
【實驗原理】將純堿與硫酸反應生成的CO2吸收,測吸收容器增重即知CO2的質量,進而求得純堿中Na2CO3的質量分數.
【實驗裝置】反應裝置可用固液(不加熱)制氣的裝置,用堿石灰或固體NaOH吸收CO2氣體的裝置可用干燥管或U形管.如圖所示:
【實驗步驟】
a.按上圖裝置組合好實驗儀器,檢查氣密性;
b.準確稱量U型管的質量(設為m1g);
c.準確稱量一定量的純堿(設為ng)放入燒瓶中;
d.打開分液漏斗中活塞,讓稀硫酸“緩慢”滴下,至不再產生氣體為止;
e.“緩慢”鼓入空氣數分鐘,然后稱U型管總質量(設為m2g).
請你根據上述實驗回答下列問題:
(1)A中盛放
 
(試劑的化學式);A裝置所起的作用是
 
;
(2)D裝置所起的作用是
 

(3)在實驗操作e中鼓入空氣數分鐘的目的是
 
;
(4)根據上面數據,可求出純堿的質量分數為:
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

血紅蛋白是脊椎動物血紅細胞的一種含鐵的復合變構蛋白,如圖甲所示為血紅蛋白的活性部分-血紅素的結構請依據所給信息,回答下列問題:

(1)血紅素中含有C、H、O、N、Fe五種元素,其中N元素鈾14N與15N兩種同位素,下列說法正確的是
 

A、等質量的14N215N2所含的中子數之比為14:15
B、14N215N2互為同位素
C、14N與15N電子層結構完全相同
D、原子半徑:14N小于15N
(2)血紅素中N原子的兩種雜化方式分別為
 
;
(3)C、H、N、O四種元素的電負性由小到大的順序是
 
;
(4)上述非金屬元素中最外層有2個未成對電子的元素組成的原子個數比為1:1的分子屬于
 
分子(填“極性”、“非極性”);
(5)寫出基態(tài)Fe原子的核外電子排布式
 
,在如圖乙的方框內用“→”標出Fe2+的配位鍵;
(6)鐵有δ、γ、α三種同素異形體,γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數為
 
,δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數之比為
 
;在δ晶胞中空間利用率為
 
,與其具有相同堆積方式的金屬還有
 
(填元素符號).

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科目:高中化學 來源: 題型:

某無色透明溶液,可能含有下列離子:Mg2+、Al3+、Fe2+、Ba2+、SO42-、Cl-、AlO2-,現取該溶液實驗如下:
實驗步驟實驗現象
①取少量該溶液,加幾滴石蕊試劑溶液變成紅色
②取少量原溶液,加BaCl2溶液有白色沉淀生成
③�、谥猩蠈忧逡�,加AgNO3溶液有白色沉淀生成,且不溶于稀HNO3
④取少量原溶液,加NaOH溶液至過量有白色沉淀生成,當NaOH過量時有部分沉淀溶解
(1)該溶液中一定存在的離子有
 
,一定不存在的離子有
 
;可能存在的離子有
 

(2)寫出下列反應的離子方程式:操作②:
 
.操作④中沉淀溶解:
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

通過溶解、過濾、蒸發(fā)等操作,可將下列各組混合物分離的是( �。�
A、硝酸鈉    氫氧化鈉
B、氧化銅     二氧化錳
C、氯化鉀    碳酸鈣
D、硫酸銅     氫氧化鈉

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科目:高中化學 來源: 題型:

將1mol某飽和醇分成兩等份.其中一份充分燃燒后生成1.5mol CO2,另一份與足量鈉反應生成5.6L H2(標準狀況).這種醇分子結構中除羥基外,還有兩種不同的氫原子.則這種醇是(  )
A、CH3CH(OH)CH3
B、CH2(OH)CH(OH)CH3
C、CH3CH2CH2OH
D、CH3CH2OH

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科目:高中化學 來源: 題型:

24mL濃度為0.05mol/L的Na2SO3溶液恰好與20mL某濃度的K2Cr2O7溶液完全反應.已知Na2SO3被K2Cr2O7氧化為Na2SO4,且元素Cr在還原產物中的化合價為+3價,則原K2Cr2O7溶液的物質的量濃度為( �。�
A、0.01mol/L
B、0.02mol/L
C、0.03mol/L
D、0.04mol/L

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