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)院、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)原子核外電子分布式       ，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)?u>        。
（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        。
（4）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)硼化鎂在39K時呈超導(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。圖23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            。

Answer 1

（8分）（1）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹（2分）；N＞O＞B（1分）
（2）N和B的原子半徑比Si的原子半徑小，B－N鍵長比Si－Si短（或B－N鍵能較大）（2分）
（3）sp²雜化（1分）；正四面體（1分） （4）MgB₂（1分）

試題分析：（1）Ga與B同主族，原子序數(shù)是31，則根據(jù)構(gòu)造原理可知，Ga元素的基態(tài)原子核外電子分布
式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹。非金屬性越強(qiáng)，第一電離能越大。由于氮元素原子2p能級有3個電子，
處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能大于相鄰元素，所以B、N、O元素的第一電離能由大到小
的順序?yàn)镹＞O＞B。
（2）由于N和B的原子半徑比Si的原子半徑小，B－N鍵長比Si－Si短，所以氮化硼比晶體硅具有
更高硬度和耐熱性。
（3）根據(jù)價層電子對互斥理論可知，在BF₃分子中中心原子B原子含有的孤對電子對數(shù)＝（3－3×1）÷2＝0，這說明該化合物是平面正三角形結(jié)構(gòu)，則B原子的雜化軌道類型是sp²雜化；同樣根據(jù)價層電子對互斥理論可知，在SiF₄分子中中心原子Si原子含有的孤對電子對數(shù)＝（4－4×1）÷2＝0，這說明該化合物是正四面體結(jié)構(gòu)。
（4）根據(jù)投影可知， 6個B原子構(gòu)成1個正六邊形，中間是鎂原子。1個B原子被周圍的3個正六邊形共用，所以1個正六邊形含有的B原子是6÷3＝2，因此硼化鎂的化學(xué)式為MgB₂。