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BF₄^-后者却是生成SiF₆^2-：________________________________________________________________________
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（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。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

（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。