Question

硼元素在化學(xué)中有很重要的地位。硼的化合物在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等方面用途很廣。請(qǐng)回答下列問題：
（1）寫出與B元素同主族的Ga元素的基態(tài)原子核外電子排布式________________________________________________________________________。
從原子結(jié)構(gòu)的角度分析，B、N、O元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)開_______。
（2）立方氮化硼可利用人工方法在高溫高壓條件下合成，屬于超硬材料。同屬原子晶體的氮化硼（BN）比晶體硅具有更高硬度和耐熱性的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（3）在BF₃分子中中心原子的雜化軌道類型是________，SiF₄粒子的空間構(gòu)型是________。又知若有d軌道參與雜化，能大大提高中心原子成鍵能力。試解釋為什么BF₃、SiF₄水解的產(chǎn)物中，除了相應(yīng)的酸外，前者生成BF₄^-后者卻是生成SiF₆^2-：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)硼化鎂在39 K時(shí)呈超導(dǎo)性，在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子是分層排布的，一層鎂一層硼相間排列。圖是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿z軸方向的投影，白球是鎂原子投影，黑球是硼原子投影，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。根據(jù)圖示確定硼化鎂的化學(xué)式為________。

Answer 1

（1）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹　N>O>B
（2）B—N鍵長(zhǎng)比Si—Si短（或B—N鍵能較大）
（3）sp²雜化　正四面體　B原子最外電子層為L(zhǎng)層，無(wú)d軌道；而Si原子最外層為M層，有d軌道，可參與雜化，使Si配位數(shù)增加至6
（4）MgB₂

（1）氮元素的2p軌道為半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，所以第一電離能比氧元素的大。（2）原子晶體中，共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，則硬度和耐熱性越強(qiáng)。（3）中心原子雜化軌道數(shù)＝σ鍵個(gè)數(shù)＋孤電子對(duì)數(shù)，BF₃分子的中心原子含有3個(gè)σ 鍵，沒有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)為3，采取sp²雜化；SiF₄分子的中心原子含有4個(gè)σ 鍵，沒有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)為4，采取sp³雜化，空間構(gòu)型為正四面體形；Si原子最外電子層含有d軌道，而B原子最外電子層不含d軌道。（4）由圖可知，硼化鎂晶體的晶胞結(jié)構(gòu)為，其中邊緣上的Mg原子屬于三個(gè)晶胞所有，故一個(gè)晶胞中含有3個(gè)Mg原子和6個(gè)B原子，則晶體中Mg原子和B原子個(gè)數(shù)比為1∶2。