Question

10．硼砂是含結(jié)晶水的四硼酸鈉，其陰離子X^m-（含B、O、H三種元素）的球棍模型如圖所示：則X^m-的化學(xué)式為（H₄B₄O₉）^2-，硼原子軌道的雜化類型有sp²雜化、sp³雜化，原子3的軌道雜化類型為sp³雜化，Na⁺與X^m-之間的作用力是離子鍵．

Answer 1

分析 由圖示可以看出該結(jié)構(gòu)可以表示為[H₄B₄O₉]^m-，其中B為+3價(jià)，O為-2價(jià)，H為+1價(jià)，根據(jù)化合價(jià)判斷m值求解X^m-的化學(xué)式；
根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定分子空間構(gòu)型及中心原子雜化方式，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)，σ鍵個(gè)數(shù)=配原子個(gè)數(shù)，孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=$\frac{1}{2}$（a-xb），a指中心原子價(jià)電子個(gè)數(shù)，x指配原子個(gè)數(shù)，b指配原子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要的電子個(gè)數(shù)，1，3，5，6代表氧原子，2，4代表B原子，2號(hào)B形成3個(gè)鍵，則B原子為SP²雜化，4號(hào)B形成4個(gè)鍵，則B原子為SP³雜化；3號(hào)氧原子形成2個(gè)單鍵，鈉離子與X^m-形成離子鍵．

解答 解：觀察模型，1，3，5，6代表氧原子，2，4代表B原子，可知X^m-是（H₄B₄O₉）^m-，依據(jù)化合價(jià)H為+1，B為+3，O為-2，可得m=2，則X^m-的化學(xué)式為：（H₄B₄O₉）^2-；
2號(hào)B形成3個(gè)鍵，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ 鍵個(gè)數(shù)+$\frac{1}{2}$（a-xb）=3+$\frac{1}{2}$（3-3×1）=3，則B原子為SP²雜化，B一般是形成3個(gè)鍵，4號(hào)B形成4個(gè)鍵，其中1個(gè)鍵是配位鍵，配位鍵存在4號(hào)與5號(hào)之間，4號(hào)B形成4個(gè)鍵，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4，則B原子為SP³雜化；
3號(hào)氧原子形成2個(gè)單鍵，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ 鍵個(gè)數(shù)+$\frac{1}{2}$（a-xb）=2+$\frac{1}{2}$（6-2×1）=4，所以氧原子是sp³雜化；
鈉離子與X^m-形成離子鍵，
故答案為：（H₄B₄O₉）^2-；sp²雜化、sp³；sp³；離子鍵．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了離子的立體構(gòu)型及原子雜化方式的判斷，注意雜化軌道理論的理解應(yīng)用，觀察模型為解答的關(guān)鍵，題目難度中等．