Question

硼元素在化學中有很重要的地位。硼的化合物在農業、醫藥等方面用途很廣。請回答下列問題：

（1）寫出與B元素同主族的Ga元素的基態原子核外電子排布式________________________________________________________________________。

從原子結構的角度分析，B、N、O元素的第一電離能由大到小的順序為________。

（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水解的產物中，除了相應的酸外，前者生成BF4-后者卻是生成SiF62-：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）科學家發現硼化鎂在39 K時呈超導性，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。根據圖示確定硼化鎂的化學式為________。

 

 

Answer 1

（1）1s22s22p63s23p63d104s24p1　N>O>B

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

（4）MgB2

【解析】（1）氮元素的2p軌道為半充滿狀態，較穩定，所以第一電離能比氧元素的大。（2）原子晶體中，共價鍵鍵長越短，鍵能越大，則硬度和耐熱性越強。（3）中心原子雜化軌道數＝σ鍵個數＋孤電子對數，BF3分子的中心原子含有3個σ 鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數為3，采取sp2雜化；SiF4分子的中心原子含有4個σ 鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數為4，采取sp3雜化，空間構型為正四面體形；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構為，其中邊緣上的Mg原子屬于三個晶胞所有，故一個晶胞中含有3個Mg原子和6個B原子，則晶體中Mg原子和B原子個數比為1∶2。