题目

题型：不详难度：来源：

硼元素B在化学中有很重要的地位。硼的化合物在农业、医院、玻璃等方面用途很广。请回答下列问题：
（1）写出与B元素同主族的Ga元素的基态原子核外电子分布式       ，从原子结构的角度分析，B、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为        。
（2）立方氮化硼可利用人工方法在高温高压条件下合成，属于超硬材料，同属原子晶体的氮化硼（BN）比晶体硅具有更高硬度和耐热性的原因是       。
（3）在BF₃分子中中心原子的杂化轨道类型是        ，SiF4微粒的空间构型是        。
（4）科学家发现硼化镁在39K时呈超导性，在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼相间排列。图23是该晶体微观窨中取出的部分原子沿Z轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。根据图示确定硼化镁的化学式为            。

答案

（8分）（1）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹（2分）；N＞O＞B（1分）
（2）N和B的原子半径比Si的原子半径小，B－N键长比Si－Si短（或B－N键能较大）（2分）
（3）sp²杂化（1分）；正四面体（1分） （4）MgB₂（1分）

解析

试题分析：（1）Ga与B同主族，原子序数是31，则根据构造原理可知，Ga元素的基态原子核外电子分布
式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹。非金属性越强，第一电离能越大。由于氮元素原子2p能级有3个电子，
处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于相邻元素，所以B、N、O元素的第一电离能由大到小
的顺序为N＞O＞B。
（2）由于N和B的原子半径比Si的原子半径小，B－N键长比Si－Si短，所以氮化硼比晶体硅具有
更高硬度和耐热性。
（3）根据价层电子对互斥理论可知，在BF₃分子中中心原子B原子含有的孤对电子对数＝（3－3×1）÷2＝0，这说明该化合物是平面正三角形结构，则B原子的杂化轨道类型是sp²杂化；同样根据价层电子对互斥理论可知，在SiF₄分子中中心原子Si原子含有的孤对电子对数＝（4－4×1）÷2＝0，这说明该化合物是正四面体结构。
（4）根据投影可知， 6个B原子构成1个正六边形，中间是镁原子。1个B原子被周围的3个正六边形共用，所以1个正六边形含有的B原子是6÷3＝2，因此硼化镁的化学式为MgB₂。