Question

【題目】硼化鎂是迄今發現的臨界溫度最高的簡單的金屬化合物超導材料。回答下列問題：

（1）基態硼的電子排布圖為__，基態鎂原子的電子運動狀態有__種。

（2）BF3的鍵角（填“大于”、“小于”或“等于”）__NF3的鍵角，理由是__。

（3）堿土金屬的碳酸鹽熱分解反應模式為：MCO3（s）=MO（s）+CO2（g）。從結構的角度解釋：MgCO3的熱分解溫度小于CaCO3的熱分解溫度的原因是__。

（4）已知硼化鎂屬六方晶系（如圖1所示）a=b≠c，α=β=90°，γ=120°。又知硼化鎂是一種插層型離子化合物，鎂層和硼層交替排列；鎂原子層呈三角形結構，硼原子層具有規則的六角蜂房結構，與石墨相似。硼化鎂晶體沿z軸方向的投影如圖2所示，黑球代表硼原子，白球代表鎂原子。硼化鎂的化學式為__；B的配位數是__。

（5）已知硼化鎂的晶格常數為：a=b=0.3086nm，c=0.3524nm，則硼化鎂晶體的密度表達式為__g/cm3（用NA表示阿伏加德羅常數）。

Answer 1

【答案】 12 大于 BF3空間構型是平面正三角形，鍵角120°，NF3空間構型是三角錐形，鍵角小于109°28′(或BF3中B原子采用sp2雜化，無孤對電子，鍵角為120°；NF3中N原子采用sp3雜化，有一對孤對電子，鍵角小于109°28′) 鎂離子、鈣離子的電荷數相同，鎂離子的半徑小，奪取碳酸根離子中的氧離子的能力強，所以碳酸鎂的熱分解溫度低。(或MgO的晶格能大于CaO的晶格能，所以MgCO3比CaCO3更容易分解) MgB2 6

【解析】

（1）硼為5號元素，基態硼的電子排布圖為，鎂核外有12個電子，基態鎂原子的電子運動狀態有12種。故答案為：；12；

（2）BF3的鍵角大于NF3的鍵角，理由是BF3空間構型是平面正三角形，鍵角120°，NF3空間構型是三角錐形，鍵角小于109°28′(或BF3中B原子采用sp2雜化，無孤對電子，鍵角為120°；NF3中N原子采用sp3雜化，有一對孤對電子，鍵角小于109°28′)。故答案為：大于；BF3空間構型是平面正三角形，鍵角120°，NF3空間構型是三角錐形，鍵角小于109°28′(或BF3中B原子采用sp2雜化，無孤對電子，鍵角為120°；NF3中N原子采用sp3雜化，有一對孤對電子，鍵角小于109°28′)；

（3）堿土金屬的碳酸鹽熱分解反應模式為：MCO3(s)=MO(s)+CO2(g)。從結構的角度解釋：MgCO3的熱分解溫度小于CaCO3的熱分解溫度的原因是鎂離子、鈣離子的電荷數相同，鎂離子的半徑小，奪取碳酸根離子中的氧離子的能力強，所以碳酸鎂的熱分解溫度低。(或MgO的晶格能大于CaO的晶格能，所以MgCO3比CaCO3更容易分解)。故答案為：鎂離子、鈣離子的電荷數相同，鎂離子的半徑小，奪取碳酸根離子中的氧離子的能力強，所以碳酸鎂的熱分解溫度低。(或MgO的晶格能大于CaO的晶格能，所以MgCO3比CaCO3更容易分解)；

（4）由均攤法，觀察圖1，晶胞中B：6；Mg：12×+2×=3，硼化鎂的化學式為MgB2；由于硼化鎂是一種插層型離子化合物，鎂層和硼層交替排列，鎂原子層呈三角形結構，硼原子層具有規則的六角蜂房結構，所以，每個B原子所在層的上下兩層分別有3個Mg原子與B相鄰，故B的配位數是6。故答案為：MgB2；6；

（5） 已知硼化鎂的晶格常數為：a=b=0.3086nm，c=0.3524nm，晶胞質量： 晶胞體積：nm3,則硼化鎂晶體的密度表達式為g/cm3（用NA表示阿伏加德羅常數）。故答案為：。