Question

硼元素B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、玻璃等方面用途很廣。請回答下列問題：

(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微粒的空間構(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BF₄^一后者卻是生成SiF₆^2—：______________________________________________。

(4)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)硼化鎂在39K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。下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

【答案】

(1) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹，N > O >B

(2) B-N鍵長比Si-Si小（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層，無d軌道；而Si原子最外層為N層，有d軌道，可參與雜化，使Si配位數(shù)增加至6

(4)MgB₂

【解析】

試題分析：(1) Ga在第四同期第ⅢA，根據(jù)構(gòu)造原理寫出Ga元素的基態(tài)原子核外電子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹，同周期元素的第一電離能從左至右有變大的趨勢，B、N、O中N的2P軌道上3個(gè)電子是半充滿結(jié)構(gòu)，第一電離能變大，B、N、O元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)椋篘 > O >B；答案：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹，N > O >B。

⑵結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，B-N鍵長比Si-Si小，所以BN硬度更大，耐熱性更強(qiáng)，更穩(wěn)定，答案：B-N鍵長比Si-Si小。

⑶B的三個(gè)電子與F形成三個(gè)δ鍵，是sp²雜化，SiF₄中心原子硅是sp³雜化，微粒的空間構(gòu)型是正四面體；BF₃ 中B原子最外電子層為L層，無d軌道；而Si原子最外層為N層，有d軌道，可參與雜化，使Si配位數(shù)增加至6。

⑷如圖，取平行四邊形所在的晶胞計(jì)算：Mg為4×1/4=1，B為2，硼化鎂的化學(xué)式為MgB₂。

考點(diǎn)：考查學(xué)生對電子排布、原子軌道雜化類型與空間構(gòu)型、第一電離能，結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，以及用均攤法求晶體的化學(xué)式。較易。