题目内容
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 。
（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 。
（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）
（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）
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。
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