题目内容

18.硼(B)、铝(Al)、镓(Ca)均属于硼族元素(第ⅢA族),它们的化合物或单质都有重要用途:回答下列问题:
(l)写出基态镓原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d104s24p1.
(2)己知:无水氯化铝在l78℃升华,它的蒸汽是缔合的双分子(Al2Cl6),结构如图1

缔合双分子Al2Cl6中A1原子的轨道杂化类型是sp3.
(3)B原子的电子有3个不同的能级:晶体硼熔点为2300℃,则其为原子晶体.
(4)磷化硼(BP)是一种有价值的耐磨硬涂层材料,它是通过在高温氢气氛围(>750℃)三溴化硼和三溴化磷反应制得.BP晶咆如图2所示.
①指出三溴化硼和三溴化磷的立体构型:三溴化硼平面三角形;三溴化磷三角锥形.
②计算当晶胞参数为aPm (即图中立方体的每条边长为a pm)时,磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离$\frac{\sqrt{3}a}{4}$pm.

分析 (1)Ga处于第四周期第ⅢA族,结合能量最低原理书写核外电子排布式;
(2)双分子Al2Cl6中Al原子形成4个σ键,没有孤对电子,杂化轨道数目为4;
(3)B原子核外电子排布式为1s22s22p1;晶体硼熔点为2300℃,熔点很高,属于原子晶体;
(4)①BBr3中硼原子的价层电子对数为3+$\frac{3-1×3}{2}$=3,没有孤电子对;PBr3中磷原子的价层电子对数为3+$\frac{5-1×3}{2}$=4,P原子有一对孤电子对;
②P原子与周围的4个B原子最近且形成正四面体结构,二者连线处于体对角线上,磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离为体对角线的$\frac{1}{4}$.

解答 解:(1)Ga处于第四周期第ⅢA族,根据能量最低原理,其核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s24p1,
故答案为:1s22s22p63s23p63d104s24p1;
(2)由双分子Al2Cl6的结构可知,分子中Al原子形成4个σ键,没有孤对电子,杂化轨道数目为4,Al原子采取sp3杂化,
故答案为:sp3;
(3)B原子核外电子排布式为1s22s22p1,有3个不同的能级,晶体硼熔点为2300℃,熔点很高,属于原子晶体,
故答案为:3;原子;
(4)①BBr3中硼原子的价层电子对数为3+$\frac{3-1×3}{2}$=3,没有孤电子对,所以分子空间构型为平面三角形;PBr3中磷原子的价层电子对数为3+$\frac{5-1×3}{2}$=4,P原子有一对孤电子对,所以分子空间构型为三角锥形,
故答案为:平面三角形;三角锥形;
②P原子与周围的4个B原子最近且形成正四面体结构,二者连线处于体对角线上,为体对角线的$\frac{1}{4}$,立方体的每条边长为a pm,则晶胞体对角线长为$\sqrt{3}$a pm,则P原子与B原子最近距离为$\sqrt{3}$apm×$\frac{1}{4}$=$\frac{\sqrt{3}a}{4}$pm,
故答案为:$\frac{\sqrt{3}a}{4}$pm.

点评 本题是对物质结构与性质的考查,为高考常见题型,题目涉及核外电子排布、杂化方式判断、分子结构、晶胞结构与计算等,(4)中晶胞中原子距离计算为易错点、难点,需要学生具备一定的空间想象与数学计算能力,难度中等.

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