Question

【題目】2018年7月5日《科學》雜志在線報道：美國研究人員合成一種新的具有超高熱導率半導體材料一砷化硼(BAs)。回答下列問題：

(1)基態As原子價層電子的電子排布圖(軌道表達式)為_____________，基態B原子核外電子占據最高能級的電子云輪廓圖為_____________。

(2)通過反應4BI3(g)+As4(g)4BAs(s，晶體)十6I2(g)可制備BAs晶體，As4結構如圖所示。

①BI3分子空間構型為____________，其中B原子雜化方式是____________________。

②As4分子中鍵角為____________度，分子中成鍵電子對與孤電子對數目之比為________________。

(3)晶態單質硼有多種結構，它們都以B12[結構如圖所示]為基本的結構單元。B12結構單元為正_________面體。單質硼的熔點為2180℃，它屬于_____________晶體。

(4)BAs晶胞結構如圖所示，已知晶胞參數為0.4777nm，阿伏加德羅常數的值為NA。As原子的配位數為___________；BAs品體的密度為__________g·cm-1(列出計算式)。

Answer 1

【答案】(或) 紡錘形(啞鈴形) 平面三角形 sp2 60 3:2 二十 原子 4

【解析】

（1）砷元素位于周期表第四周期ⅤA族，原子最外層電子排布式為4s24p3；基態硼原子的排布式為1s22s22p1，核外電子占據能量最高的能級為2p；

（2）①BI3分子中B原子的價層電子對數為3，孤對電子數為0；

②由圖可知，As4分子為正四面體形，分子中鍵角為60度，分子中有6個共價鍵；

（3）根據晶胞的結構圖可知，每個硼原子被5個正三角形共用，每個正三角形上有三個硼原子，是由20個正三角形構成的正二十面體；是熔點沸點高的原子晶體；

（4）由于As的原子半徑大于B，所以黑球代表As原子，有晶胞結構可知每個As原子周圍有4個B原子，4個As原子位于晶胞體內，B原子位于晶胞的頂點和面心上，由密度的計算公式計算即可。

（1）砷元素位于周期表第四周期ⅤA族，原子最外層電子排布式為4s24p3，則電子排布圖為；基態硼原子的排布式為1s22s22p1，核外電子占據能量最高的能級為2p，輪廓圖為紡錘形或啞鈴形，故答案為：；紡錘形(啞鈴形)；

（2）①BI3分子中B原子的價層電子對數為3，孤對電子數為0，則B原子雜化方式是sp2雜化，BI3分子空間構型為平面三角形，故答案為：平面三角形；sp2；

②由圖可知，As4分子為正四面體形，分子中鍵角為60度，分子中有6個共價鍵，即成鍵電子對有6個，每個As原子有1對孤電子，則分子中成鍵電子對與孤電子對數目之比為6:4=3:2，故答案為：60；3:2；

（3）根據晶胞的結構圖可知，每個硼原子被5個正三角形共用，每個正三角形上有三個硼原子，是由20個正三角形構成的正二十面體；單質硼的熔點為2180℃，說明單質硼是熔點沸點高的原子晶體，故答案為：二十；原子；

（4）由于As的原子半徑大于B，所以黑球代表As原子，有晶胞結構可知每個As原子周圍有4個B原子，4個As原子位于晶胞體內，B原子位于晶胞的頂點和面心上，個數為（8×1/8+6×1/2，則晶胞中有4個BAs，晶胞的質量為g，由晶胞參數為0.4777nm可得，（0.4777×10—7cm）3ρ=，則ρ=g·cm-1，故答案為：4；。