Question

（2013?菏澤二模）[化學(xué)-物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
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)院、玻璃等方面用途很廣．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)原子核外電子分布式

[Ar]3d¹⁰4s²4p ¹

，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)?!--BA-->

N＞O＞B

．
（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

N原子和B原子的半徑比硅原子小，B-N鍵長比Si-Si短

．
（3）在BF₃分子中中心原子的雜化軌道類型是

sp²

，SiF₄微粒的空間構(gòu)型是

正四面體

．
（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．如圖所示是該晶體微觀窨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

MgB₂

．

Answer 1

分析：（1）Ga是31號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子分布式；同一周期，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，但第VA族元素大于其相鄰元素；
（2）原子晶體的硬度與原子半徑、鍵長成反比；
（3）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其雜化方式及空間構(gòu)型；
（4）1個(gè)B原子為3個(gè)Mg原子共用，1個(gè)Mg原子為6個(gè)B原子共用，利用均攤法計(jì)算硼原子和鎂原子的個(gè)數(shù)比．

解答：解：（1）Ga是31號(hào)元素，其核外有31個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)原子核外電子分布式為：[Ar]3d¹⁰4s²4p ¹，同一周期，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，但第VA族元素大于其相鄰元素，所以B、N、O元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞B，故答案為：[Ar]3d¹⁰4s²4p ¹，N＞O＞B；
（2）原子晶體的硬度與原子半徑、鍵長成反比，N原子和B原子的半徑比硅原子小，B-N鍵長比Si-Si短，所以氮化硼（BN）比晶體硅具有更高硬度和耐熱性，故答案為：N原子和B原子的半徑比硅原子小，B-N鍵長比Si-Si短；
（3）在BF₃分子中B原子的價(jià)層電子對(duì)=3，且沒有孤電子對(duì)，所以中心原子的雜化軌道類型是sp²雜化，SiF₄中硅原子含有4個(gè)共價(jià)鍵，且不含孤電子對(duì)，所以它的空間構(gòu)型是正四面體型，故答案為：sp²，正四面體；
（4）根據(jù)投影可知，1個(gè)B原子為3個(gè)Mg原子共用，故屬于一個(gè)Mg原子的B原子為

1

3

；1個(gè)Mg原子為6個(gè)B原子共用，故用于一個(gè)B原子的Mg原子為

1

6

．由此可知Mg鎂硼原子個(gè)數(shù)比=

1

6

：

1

3

=1：2，故硼化鎂的化學(xué)式為MgB₂，故答案為：MgB₂．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，這些知識(shí)點(diǎn)都是考試熱點(diǎn)，難點(diǎn)是確定硼化鎂的化學(xué)式，利用均攤法來解答即可，難度中等．