高中化学专题5物质结构的探索无止境讲义精练（含解析）苏教版选修3.docx

物质结构的探索无止境目标导航1.认识研究物质结构和性质的关系对分子设计、合成新型材料的重要意义。2.知道量子力学在物质转化、物质制备等研究领域中的指导价值。3.体会研究生命现象的化学机理对促进人类健康的重要作用。一、研究物质的结构与性能的关系1量子力学的建立和分析测试技术的进步，使人们对物质的结构、性能及物质的变化规律有了一定的认识。2物质结构是决定物质性质的重要因素(1)物质的性质包括物质的物理性质和化学性质、生物活性和生理活性等。(2)物质的结构包括构成物质的微粒之间的相互作用、分子的构型等。(3)研究物质的结构与性能的关系对解决分子设计、合成新型材料等都具有十分重要的意义。3研究镧系元素的结构和性质的关系，可以寻找到功能奇特的光、电、磁等材料；研究影响生物大分子的生物活性和生理活性的结构因素，可以帮助人类认识生命运动的机理；研究材料的结构和性能的关系，可以得到强度大、密度小、稳定性好、耐腐蚀的合成材料。议一议高分子纤维的强度比共价键的强度弱得多，我们能制得具有共价键强度的高分子纤维吗？答案能。目前制得了超高相对分子质量、性能更为优越的聚乙烯，可用作防弹头盔，防弹衣的材料。酚醛树脂可作导弹头部，返回式卫星和宇宙飞船外壳等的材料。二、研究化学反应的量子力学理论1为了人类社会的可持续发展，化学家们非常期望解决的问题很多，例如：(1)在充分了解光合作用、固氮作用机理和催化理论的基础上，实现农业的工业化，在工厂中生产粮食和蛋白质。(2)建立零排放的、原子经济性的化工企业，倡导“绿色化学”。(3)在了解酶催化作用机理的基础上，模拟天然酶制造人工催化剂。实现在最温和条件下进行化学反应，控制反应的方向和产物的手性。2量子力学在物质转化、物质制备等研究领域中具有指导作用。为了更好地利用化学变化，通过化学反应实现物质的转化，制备人类生活和生产所需要的物质，化学家们需要回答更多的问题，需要发展量子力学，需要建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论。3随着化学反应的量子力学理论的建立和相关技术的进一步发展，人类将进入一个崭新的世界：合成氨不再需要高温、高压，光合作用不再是植物的专利，化工生产不再生成无实际用途的副产物，没有能源危机，也没有环境污染。议一议你认为化学还应该为人类的发展解决哪些问题？这些问题的解决需要哪些条件？答案(1)利用化学反应的原理，通过化学反应实现物质的转化，制备人类生活和生产所需要的各种新材料，是化学服务于人类的重要方式。(2)人类社会的发展，就是科技的发展。为了实现人类社会的可持续发展，需要化学家们建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论。(3)化学发展的趋势是让反应条件趋向于温和、产率高、速率快、副反应少、排放少、污染少、价格低、生产流程简单等。三、研究生命现象的化学机理1研究生命现象的化学机理对促进人类健康的重要作用(1)化学键理论为现代分子生物学的建立奠定了基础。(2)探寻人类和生物的生命运动的化学机理，是21世纪化学科学亟待解决的重大课题之一。研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，人们就能进行药物设计，有助于合成高效无毒副作用的药物；合成具有生物活性和生理活性的分子，可以帮助人类揭示生命的奥秘；了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理，创造“新陈代谢”的目标能得以实现。2手性分子的研究(1)手性药物：含有手性分子的药物称为手性药物。生物体内的大分子大多具有手性。人体里的氨基酸都是左旋的，只有用左旋的氨基酸才能合成蛋白质。(2)手性催化剂与手性分子合成。3物质研究的方法有助于探索物质世界的奥秘化学作为一门实用的创造性科学，已经为人类认识物质世界和人类的文明进步作出了巨大的贡献。用化学方法合成了数以千万计的物质。化学创立了研究物质结构的理论、方法和实验手段，初步揭示了物质的结构与性能之间的关系和规律，为设计具有各种特殊功能的新物质提供了有效的方法和手段。议一议研究生命现象的化学机理的意义是什么？答案研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，人们就能进行药物设计，有助于合成高效无毒副作用的药物，搞清楚食草动物胃内的酶如何把植物纤维分解为小分子的反应机理，就能为充分利用自然界的植物纤维资源打下基础，合成具有生物活性和生理活性的分子，可帮助人类揭示生命的奥秘；了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理，创造新陈代谢的目标能得以实现一、研究物质的结构与性质的关系辩证唯物主义认为：结构决定性质，性质反映结构。即物质的结构如微粒之间的作用、分子的构型、手性等决定物质的性质，包括物质的物理性质、化学性质、生物活性和生理活性等。研究镧系元素结构和性质的关系，可以寻找到功能奇特的光、电、磁等材料；研究影响生物大分子的生物活性和生理活性的结构因素，可以帮助人类认识生命运动的机理；研究材料的结构和性能的关系，可以得到强度大、密度小、稳定性好、耐腐蚀的合成材料因此，研究物质的结构与性质的关系对解决分子设计、合成新型材料等具有十分重要的意义。例1下列说法不正确的是()A化学反应有新物质生成，并遵循质量守恒定律和能量守恒定律B原子吸收光谱仪可用于测定物质中的金属元素，红外光谱仪可用于测定化合物的官能团C分子间作用力比化学键弱得多，但它对物质的熔点、沸点有较大的影响，而对溶解度无影响D酶催化反应具有高效、专一、条件温和等特点，化学模拟生物酶对绿色化学、环境保护及节能减排具有重要意义解析化学反应有新物质生成并且遵循质量守恒定律和能量守恒定律，光谱分析可以测定金属元素和官能团，酶具有高效、专一等性质，因此A、B、D正确；分子间作用力对物质的熔点、沸点、溶解度都有影响，因此C项错误。答案C变式训练1香草醛是一种食品添加剂，可由愈创木酚作原料合成，合成路线如图所示。关于香草醛的合成路线，下列说法正确的是()A反应12中原子利用率为100%B化合物2在一定条件下可发生消去反应C检验制得的香草醛中是否混有化合物3，可用氯化铁溶液D等物质的量的四种化合物分别与足量NaOH反应，消耗NaOH的物质的量之比为1331答案A解析物质结构决定物质性质，从题给反应流程可以看出，反应12是加成反应，因此原子利用率是100%，选项A正确；化合物2分子中醇羟基邻位碳上没有氢原子，不能发生消去反应，选项B错误；由于香草醛和化合物3分子中均含酚羟基，因此遇氯化铁均会发生颜色反应，无法检验出是否一定存在香草醛，选项C错误；化合物1分子中只有1个酚羟基可以和氢氧化钠溶液反应、化合物2分子中有1个酚羟基和1个羧基可以和氢氧化钠溶液反应、化合物3分子中有1个酚羟基和1个羧基可以和氢氧化钠溶液反应、化合物4分子中有1个酚羟基和氢氧化钠溶液反应，因此选项D错误。二、研究生命现象的化学机理探寻人类和生物生命运动的化学机理，是化学科学亟待解决的重大课题之一。如研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，人们就能进行药物设计，有助于合成高效无毒副作用的药物；搞清楚食草动物胃内的酶把植物纤维分解为小分子的反应机理，就能为充分利用自然界丰富的植物纤维资源打下基础；合成具有生物活性和生理活性的分子，可帮助人类揭示生命的奥秘；了解体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理，创造“新陈代谢”的目标才能得以实现。例2已知在水溶液中存在平衡：当与CH3CH2OH发生酯化反应时，不可能生成的产物是()ABCH2ODHO解析因乙酸在水溶液中存在平衡，故有两种形式：和与乙醇、浓硫酸共热时发生酯化反应：CH3CH2OHH2OCH3CH2OHHO故B不可能。答案B变式训练2方兴未艾的“克隆”技术的关键之一是找到一些特殊的酶，这些酶能激活普通体细胞，使之像生殖细胞一样发育成个体。下列有关酶的叙述中，错误的是()A酶是具有催化作用的蛋白质B酶的催化作用具有选择性和专一性C高温或重金属盐能降低酶的活性D酶只有在强酸性或强碱性条件下才能起作用答案D解析酶是具有催化作用的蛋白质，其催化作用具有选择性和专一性，所以，A、B项都对；高温、重金属盐、强酸、强碱条件下都会使蛋白质变性失去酶的催化作用，所以C项对，D项错。1据报道我国科学家最近研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述不正确的是( )A它耐高温抗氧化B它比钢铁轻、硬，但质地较脆C它没有固定熔点D它是一种新型无机非金属材料答案B解析由该材料主要成分的性质可知其应具有耐高温抗氧化的性能，A项正确；题中给出信息“连续纤维增韧”航空材料，则说明该材料具有良好的韧性，B项错误；该材料是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成，属于混合物，没有固定的熔、沸点，C项正确；该材料由无机物复合而成，应为新型无机非金属材料，D项正确。2在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现这一原子最经济原则的是( )置换反应化合反应分解反应取代反应加成反应消去反应加聚反应缩聚反应ABCD只有答案B解析化合反应、加成反应和加聚反应均只有一种产物，即反应物原子全部转化为欲得产物，符合“绿色化学工艺”的要求。3据报道，德国INTEGRAL公司研究出无辐射冷却技术(用水和冰组成的两相液体代替传统的氟利昂或氨)而荣获德国环境大奖。关于“新制冷剂”，以下叙述不正确的是( )A该制冷剂对环境不产生任何污染B该制冷剂的作用原理与氨基本相同C该制冷剂在水的凝固点附近的温度下发挥作用D该制冷剂是属于悬浊液的一种分散系答案D解析用水和冰组成的两相液体制冷剂，不属于悬浊液分散系，因为分散系是混合物，而该制冷剂是纯净物。490年代初，国际上提出了“预防污染”的绿色化学基本手段，下列各项中，符合绿色化学含义的是( )A回收废的物品B生产绿色的产品C不生产有毒物质D进行无污染的化工生产答案D5据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含C60，也有Si60的结构。下列叙述不正确的是()该物质有很高的熔点、很大的硬度该物质形成的晶体属分子晶体该物质分子中Si60被包裹在C60里面该物质的相对分子质量为2400ABCD答案C解析分子晶体的熔点比较低，硬度比较小。Si原子半径大于C原子半径，C60应被包裹在Si60里面。6航天员专用水必须是健康的，必须保存原水中对人体有益的矿物质和微量元素，选择pH值呈弱碱性、小分子团的健康水。一次饮用125mL小分子团水，可维持人体6小时正常需水量。下列关于小分子团水的说法正确的是()A水分子的化学性质改变B水分中氧氢键键长缩短C水分间作用力减小D水分子间结构、物理性质改变答案D解析同种分子化学性质不变，物理状态可变。基础过关1氮化硅是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的粒子间作用力与氮化硅熔化所克服的粒子间作用力都相同的是()A硝石(主要成分KNO3)和金刚石B晶体硅和水晶C冰和干冰D萘()和蒽()答案B解析由于氮化硅是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质，从而可知其晶体类型属于原子晶体，因而与晶体硅和水晶属于同种类型的晶体，所以熔化时所克服的作用力相同。A选项中硝石不属于原子晶体，C、D选项中都是分子晶体，因而熔化时克服的粒子间作用力与氮化硅的不同。2等电子体假说认为：凡原子数、总电子数均相等，并且结构相似，物理性质也相似的物质称为等电子体，如CO和N2。现有一种新型层状结构的无机材料BN的一种同分异构体-BN，其平面结构如图所示，则关于该物质的结构、性质和用途叙述正确的是()A-BN是一种坚硬耐磨材料，可作钻具B若层状结构中有n个B原子，则有n个六元环C已知-BN在水蒸气作用下能微弱水解，则水解产物为B2H6和HNO3D-BN晶体中各原子达到8电子稳定结构答案B解析根据信息-BN和石墨结构相似，物理性质相似。结合-BN的平面结构，类比石墨的物理性质，得知A错误；利用均摊法可以看出，每个硼原子被3个六边形共用，1个六边形实际拥有的硼原子个数为31/31，则B正确；氮化硼(BN)中由于氮的电负性大，故氮为3价，而硼为3价，若-BN在水蒸气作用下能水解，水解产物为H3BO3和NH3，C错误；-BN晶体中仅氮原子达到8电子稳定结构，而硼原子为6电子结构，D错误。3要达到绿色化学的理想境界，化学家们需要回答一系列问题：指定分子之间能否反应生成预期分子？需要什么催化剂？反应速率预期多大？如何控制反应？如何确定化学反应的途径等？最有希望解决这些问题的途径是()A发展量子力学理论B改进实验方法C完善元素周期律理论D研究质量守恒定律和能量守恒定律答案A解析量子力学是化学的根本理论。化学越发展，越要从物质结构的深层次去理解和掌握化学反应规律。4最近，医学界通过用放射性14C标记C60的羧酸衍生物在特定的条件下可断裂DNA杀死细胞，从而可用于抑制艾滋病毒。关于放射性14C的下列说法中，正确的是()A与12C互为同位素B是12C的同素异形体C与14N所含中子数相同D与C60中普通碳原子的化学性质不同答案A5有效成分为手性分子的药物为手性药物。下列有关手性药物叙述正确的是()化学反应生成手性药物时一定是成对生成它们的手性异构体存在少量手性催化剂时可主要生成手性异构体中的一种手性药物中两种手性异构体的医药作用几乎没有区别手性异构体的医药作用可能完全不同ABCD答案D解析如果没有手性催化剂，则生成的手性药物大多数是两种手性异构体同时生成的，但在手性催化剂作用下，可以主要生成一种异构体；一对异构体化学性质几乎相同，但生物性质会截然不同，一种异构体有治病疗效，另一种可能没有疗效甚至有害。6“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。用甲烷合成乙酸乙酯，欲使原子利用率达到最高，还需要消耗的其他反应物有( )ACOBCO2和H2OCH2O和O2DCH3OH和O2答案A解析根据原子利用率为100%，甲烷和其他反应物的原子应全部变成乙酸乙酯，2molCH4和2molCO可合成1mol乙酸乙酯(C4H8O2)，并无副产物，而其余的都有副产物。7麻醉剂的发现和使用是人类医疗史上了不起的一项成就，它可使患者在接受治疗时感觉不到疼痛。(1)笑气是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一，它可由NH4NO3在微热条件下分解产生，产物除N2O外还有一种，此反应的化学方程式为_。(2)有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)，则其空间构型是_形，为_(填“极性”或“非极性”)分子。答案(1)NH4NO3=N2O2H2O(2)直线极性解析(1)结合题给条件和氧化还原反应配平方法即可完成。(2)从等电子体的性质和结构关系可知N2O和CO2一样，是直线形分子，由分子空间结构可判断N2O是极性分子。能力提升8能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。(1)太阳能热水器中常使用一种以镍或镍合金空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层，写出基态镍原子的核外电子排布式：_。(2)富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能，在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途。富勒烯(C60)的结构如图，分子中碳原子轨道的杂化类型为_；1molC60分子中键的数目为_。(3)多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓、硫化镉、硫化锌及铜铟硒薄膜电池等。第一电离能：As_Se(填“”、“”或“”)。硫化锌的晶胞中(结构如上图所示)，硫离子的配位数是_。答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2(2)sp290NA(3)4解析(1)镍元素的原子序数为28，按核外电子排布规律，写出其原子核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2。(2)富勒烯分子中每一个碳原子形成2个单键1个双键，因此碳原子的杂化类型为sp2；由均摊法可知，富勒烯分子中每一个碳原子净含有1个CC,0.5个C=C，即每个碳原子含有1.5个，因此1molC60分子中键的数目为90NA。(3)由于砷原子最外电子层结构是4s24p3，其s轨道全充满p轨道半充满，均为稳定结构，失去电子难，因此其第一电离能比同周期相邻元素的高；从晶胞图可以看出硫离子的配位数，即和硫离子最近的等距离的锌离子有4个。9致冷剂是一种易被压缩、液化的气体，液化后在管内循环，蒸发时吸收热量，使环境温度降低，达到致冷目的。人们曾采用过乙醚、NH3、CH3Cl等作致冷剂，但它们不是有毒，就是易燃。于是科学家根据元素性质的递变规律来开发新的致冷剂。据现有知识，某些元素化合物的易燃性、毒性变化趋势如下：(1)氢化物的易燃性：第2周期：_H2OHF；第3周期：SiH4PH3_。(2)化合物的毒性：PH3NH3，H2S_H2O；CS2_CO2，CCl4_CF4(选填“”、“(3)CFCl3(或CF3Cl)(4)使大气臭氧层出现空洞a解析(1)联想第2周期和第3周期元素的氢化物不难填出空格。(2)由题给信息毒性：PH3NH3可联想到同主族元素所形成结构和组成相似的物质，从上而下毒性逐渐增大。(3)由CF2Cl2的组成可联想出与其类似的物质，如CFCl3、CF3Cl等。(4)氟利昂(CF2Cl2)这种制冷剂对环境有危害，它可以破坏臭氧层，所以开发新制冷剂要注意这种物质的毒性、沸点、可燃性以及对环境的危害性因素。10过渡金属元素及其化合物的应用研究是目前科学研究的前沿之一。试回答下列问题：(1)二氧化钛作光催化剂能将居室污染物甲醛、苯等有害气体转化为二氧化碳和水，达到无害化。有关甲醛、苯、二氧化碳及水说法正确的是_(填字母)。A苯与B3N3H6互为等电子体，且分子中原子共平面B甲醛、苯和二氧化碳中碳原子均采用sp2杂化C苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子D水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键(2)二茂铁又叫双环戊二烯基铁化学式：Fe(C5H5)2，结构如图所示，是一种具有芳香族性质的有机金属化合物。外观为橙色，熔点为172，沸点249，100以上能升华；不溶于水，溶于甲醇、乙醇等有机溶剂中。基态Fe2的电子排布式为_。二茂铁Fe(C5H5)2属于_晶体，1mol环戊二烯中含有的键数是_。(3)铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是_。电离能/kJmol1I1I2铜7461958锌9061733(4)氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C60可用作储氢材料。科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如下图所示，该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C60分子的个数比为_。答案(1)ACD(2)1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6分子11NA(或116.021023)(3)Cu失去一个电子成为Cu后，核外电子排布为Ar3d10，属于能量较低的稳定结构，所以Cu的第二电离能相对较大(4)31解析(1)苯分子中有12个原子，电子总数为42，B3N3H6分子中有12个原子，电子总数为42，因此二者属于等电子体，选项A正确；甲醛和苯分子中碳原子为sp2杂化，二氧化碳分子中碳原子为sp杂化，选项B错误；苯和二氧化碳是非极性分子、水和甲醛是极性分子，选项C正确；水分子间能形成氢键，但甲醛分子间由于没有和O、N、F等相连的氢，因此甲醛分子间不能形成氢键，选项D正确。(2)铁元素的原子序数为26，2价铁原子核外有24个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6；从性质上可以判断二茂铁属于分子晶体；1个环戊二烯分子中有11个键；因此1mol环戊二烯中含有的键数是11NA。(3)1价铜原子核外电子结构为全满或全空的稳定结构，所以铜的第二电离能较大。(4)由均摊法可知晶胞中有2个C60,6个K，则K原子和C60分子的个数比为31。11(1)在短周期主族元素中，氯及其相邻两元素的电负性由大到小的顺序是_(用元素符号表示)。(2)A、B、C为同一短周期金属元素。依据下表数据分析，C元素在化合物中的主要化合价为_；A、B、C三种元素的原子半径由大到小的顺序是_。电离能/kJmol1I1I2I3I4A500460069009500B7401500770010500C5801800270011600(3)已知过氧化氢分子的空间构型如下图所示，分子中氧原子采取_杂化；通常情况下，H2O2与水任意比互溶的主要原因是_。(4)R是136号元素中未成对电子数最多的原子。R3在溶液中存在如下转化：R3R(OH)3R(OH)4基态R原子的外围电子排布式为_。R(OH)4中存在的化学键是_(填字母)。A离子键B极性键C非极性键D配位键(5)等电子体原理可广义的理解为重原子数相等(重原子指原子序数4)，总电子数或价电子数相等的分子或离子。若将H2O2滴入液氨中，可得白色固体A，红外光谱显示，A中有阴阳两种离子，阳离子是正四面体，阴离子与H2O2互为等电子体。则A的结构简式为_。答案(1)FClS(2)3ABC(3)sp3H2O2分子与水分子间形成氢键(4)3d54s1BD(5)NH4OOH解析(1)和氯相邻的短周期主族元素是氟和硫，按元素周期律很容易排出其电负性顺序。(2)从电离能数据可以看出，C元素I4突然增大很多，因此C元素第四个电子基本不能失去，因此C元素显3价；类似的可以看出A为1价，B为2价，由于三种元素是同一周期，因此原子半径大小关系为ABC。(4)136号元素中未成对电子数最多的原子是铬元素，其外围电子排布式为3d54s1；R(OH)4中氢和氧原子间是极性共价键，3价铬和氢氧根间应该是配位键。(5)由题给等电子体的要求知，本题中与H2O2互为等电子体的阴离子为OOH。12(1)等电子体原理是指两个或两个以上的分子(或离子)，它们的原子数相同，分子(或离子)中价电子数也相同，这些分子(或离子)常具有相似的电子结构，相似的几何构型，而且有时在性质上也有许多相似之处。SiO、CO、NO三种离子是等电子体，三种离子的几何构型为_，其中Si、C、N三种基态原子的第一电离能大小关系为_。C2O和_是等电子体，C2O具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是_，外围电子排布式为_。二原子14电子的等电子体共同特点是物质中都具有共价叁键，请举出相应的3个例子：_、_、_(可以是分子或离子)。每个分子或离子中含_个键，_个键。在AlPO4中，P的配位氧数为_。SiO2的晶胞可作如下推导：先将NaCl晶胞中的所有Cl去掉，并将Na全部换成Si原子，再在每两个不共面的“小立方体”中心处各放置一个Si原子便构成了晶体Si的一个晶胞，则一个硅的晶胞中有_个Si原子。再在每两个相邻的Si原子(距离最近的两个Si原子)中心联线的中点处增添一个O原子，便构成了SiO2晶胞，故SiO2晶胞中有_个Si原子，_个O原子。(2)AlN的晶体结构与单晶硅相似，在AlN晶体中，每个Al原子与_个N原子相连，与N元素同主族的元素As位于元素周期表的第4周期，其基态原子的核外电子排布式为_。A元素的原子外围电子排布为ns2np2，B元素的最外层电子数是其电子层数的