Question

硼元素在化学中有很重要的地位。硼的化合物在农业、医药等方面用途很广。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排布式 。

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粒子的空间构型是 。又知若有d轨道参与杂化，能大大提高中心原子成键能力。试解释为什么BF3、SiF4水解的产物中，除了相应的酸外，前者生成BF后者却是生成： 。

(4)科学家发现硼化镁在39 K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。下图是该晶体微观空间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 。

 

 

Answer 1

(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1　N>O>B

(2)B—N键长比Si—Si短(或B—N键能较大)

(3)sp2杂化　正四面体　B原子最外电子层为L层，无d轨道；而Si原子最外层为M层，有d轨道，可参与杂化，使Si配位数增加至6

(4)MgB2

【解析】(1)氮元素的2p轨道为半充满状态，较稳定，所以第一电离能比氧元素的大。(2)原子晶体中，共价键键长越短，键能越大，则硬度和耐热性越强。(3)中心原子杂化轨道数＝σ键个数＋孤电子对数，BF3分子的中心原子含有3个σ 键，没有孤电子对，杂化轨道数为3，采取sp2杂化；SiF4分子的中心原子含有4个σ 键，没有孤电子对，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，空间构型为正四面体形；Si原子最外电子层含有d轨道，而B原子最外电子层不含d轨道。(4)由图可知，硼化镁晶体的晶胞结构为，其中边缘上的Mg原子属于三个晶胞所有，故一个晶胞中含有3个Mg原子和6个B原子，则晶体中Mg原子和B原子个数比为1∶2。