Question

7．硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）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：
（1）写出基态镓原子的电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹．
（2）已知：无水氯化铝在178℃升华，它的蒸气是缔合的双分子（Al₂Cl₆），更高温度下Al₂Cl₆则离解生成A1Cl₃单分子．
①固体氯化铝的晶体类型是分子晶体；
②写出Al₂Cl₆分子的结构式；
③单分子A1Cl₃的立体构型是平面三角形，缔合双分子Al₂Cl₆中Al原子的轨道杂化类型是sp³．
（3）晶体硼的结构单元是正二十面体，每个单元中有12个硼原子（如图），若其中有两个原子为¹⁰B，其余为¹¹B，则该结构单元有3种不同的结构类型．
（4）金属铝属立方晶系，其晶胞边长为405pm，密度是2.70g•cm^-3，计算确定其晶胞的类型面心立方晶胞（简单、体心或面心立方）；晶胞中距离最近的铝原子可看作是接触的，列式计算铝的原子半径r（A1）=143pm．

Answer 1

分析 （1）镓是31号元素，其原子核外有31个电子，根据构造原理书写其核外电子排布式；
（2）①分子晶体的熔沸点较低；
②铝原子和氯原子之间形成共价键，还形成一个配位键；
③根据氯化铝结构判断空间结构、原子杂化类型；
（3）两个¹⁰B相邻、相间、相对；
（4）根据其密度、晶胞边长计算每个晶胞中含有的铝原子个数，根据铝原子个数判断晶体类型．

解答 解：（1）镓是31号元素，其原子核外有31个电子，根据构造原理知其核外电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹；
（2）①分子晶体的熔沸点较低，氯化铝的熔沸点较低，所以为分子晶体，
故答案为：分子晶体；
②铝原子和氯原子之间形成共价键，还形成一个配位键，其结构为，
故答案为：；
③氯化铝中每个铝原子含有3个共价键，且不含孤电子对，为平面三角形结构，缔合双分子Al₂Cl₆中Al原子的轨道杂化类型sp³，
故答案为：平面三角形；sp³；
（3）两个¹⁰B相邻、相间、相对，所以共有3种类型结构，
故答案为：3；
（4）每个晶胞中含有铝原子个数=$\frac{\frac{ρV}{M}}{{N}_{A}}$=$\frac{\frac{2.70×（405×1{0}^{-10}）^{3}}{27}}{{N}_{A}}$=4.00，该晶胞的每个顶点上和每个面上都含有一个Al原子，为面心立方晶胞；
面心立方晶胞中，每个面的对角线上三个原子紧挨着，所以对角线长度=$\sqrt{2}$×405pm，对角线为四个Al原子半径之和，所以每个铝原子半径=$\frac{\sqrt{2}×405pm}{4}$=143pm，
故答案为：面心立方晶胞；143．

点评 本题考查了晶胞的计算、原子核外电子排布式的书写、晶体类型的判断等知识点，这些知识点都是考试热点，根据构造原理、密度公式、晶体类型与熔沸点的关系来分析解答，难点的晶胞的计算，注意：面心离子分别中，每个面对角线上三个原子紧挨着，而不是每个棱上两个原子紧挨着，为易错点．