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            。

（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）

解析试题分析：（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。
考点：考查核外电子排布、第一电离能比较、杂化轨道类型、空间构型、晶体熔点比较、晶体化学式的判断等

练习册系列答案
相关题目

下表为元素周期表的一部分，其中编号代表对应的元素。

请回答下列问题：
（1）写出元素⑦的基态原子外围电子排布式                ，元素⑧位于       区。
⑤元素原子的价层电子的轨道表示式为                      ，
（2）若元素①③⑤形成的某化合物显酸性，经测定这三种元素的质量比为1：6：16，该化合物对氢气的相对密度为23，则其中所有杂化原子的杂化方式分别为     和    。
（3）元素③④⑤⑥的第一电离能由大到小的顺序是           （用元素符号表示）。请写出由④和⑤两种元素形成的与N3ˉ互为等电子体的分子的化学式           ，
（写出一种即可）其VSEPR构型为           。

常见元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，其相关信息如下表：

元素
相关信息
X
X的基态原子核外只有三个能级，且各能级电子数相等
Y
Y的基态原子最外层电子数是其内层电子总数的2.5倍
Z
Z的基态价电子结构为nsn-1
W
W单质常在火山口附近被发现，其氧化物是造成酸雨的主要原因之一
 
（1）Y位于元素周期表第        周期      族，其基态原子未成对电子有    个。
（2）X的电负性比W的        （填“大”或“小”）；Y的最简单气态氢化物比X的最简单气态氢化物易液化，其主要原因是                                  。
（3）Z与同周期左右相邻的两种元素的原子相比较，三者第一电离能由大到小的顺序为              （用元素符号表示）。Y和Z形成的化合物为       晶体，该物质遇水强烈水解的化学方程式为                                          。
（4）在一定温度下，向一个容积不变的密闭容器中充入1molY2和3mol氢气，发生反应：Y2(g)+3H2(g)    2YH3(g) ΔH=-akJ/mol。在该条件下达到平衡时放出的热量为bkJ，其平衡常数表达式K=                     。若起始向此容器中充入2molYH3，在相同温度下达到平衡时，反应过程中吸收的热量为ckJ，则a、b、c三者之间的关系为                   （用一个式子表示）。

A、B、C、D是元素周期表前四周期常见的四种元素，原子序数依次增大， 它们的相关结构和性质信息如下表所示，请结合相关信息，完成相关的问题：

元素
相关结构和性质
A
A为非金属元素，其一种单质是电的良导体，难熔、质软并有润滑性，可用作电极材料
B
是蛋白质的组成元素之一，原子核外有三种不同能量的电子，且未成对电子数最多
C
其单质既能与强酸溶液应又能与强碱溶液反应，其简单离子在第三周期单核离子中半径最小
D
D的高价氯化物的盐溶液常用于印刷电路极电路的“刻蚀”
 
（1）D位于元素周期表第  周期第  族，其基态原子核外价电子排布式为               ；元素D的高价氯化物形成的盐溶液刻蚀印刷电路板电路所发生反应 的离子方程式为                      ；
（2）钠与B元素形成的Na3B晶体属于       晶体（填“分子”、“原子”、“离子”）。 分析B元素的气态氢化物极易溶于水的原因，除了因为它们均是极性分子之外，还因为                               ；
（3）元素A与元素B相比，非金属性较强的是         （用元素符号表示），可以作为判断两者非金属性强弱的依据的是        。
a．常温下A的单质和B的单质状态不同
b．该两种原子形成的共价键中共用电子对的偏向
c．最高价氧化物对应水化物的酸性强弱
d．单质与酸反应的难易程度
（4）已知毎5.4g元素C的单质可与元素D的低价氧化物反应，放出346.2kJ的热量。试写出该反应的热化学方程式：                                            。

回答以下关于第三周期元素及其化合物的问题。
（1）Na原子核外共有       种不同运动状态的电子，有     种不同能量的电子。
（2）相同压强下，部分元素氟化物的熔点见下表：

氟化物
NaF
MgF2
SiF4
熔点/℃
1266
1534
183
试解释上表中氟化物熔点差异的原因：                                      。
（3）SiF4分子的空间构型为             ，SiF4中Si—F键间的键角是           。
（4）在P、S、Cl三种元素形成的氢化物中，热稳定性最大的是        （填氢化物的化学式）；
已知Na的原子半径大于Cl的原子半径，其原因是：                        。

能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。
（1）太阳能热水器中常使用一种以镍或镍合金空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层，基态镍原子M层上的未成对电子数为       。
（2）大阪大学近日宣布，有机太阳能固体电池效率突破5.3％，而高纯度C60是其“秘密武器”。C60的结构如图1，分子中碳原子轨道的杂化类型为      ；1 mol C60分子中π键的数目为        。
（3）金属酞菁配合物在硅太阳能电池中有重要作用，一种金属镁酞菁配合物的结构如下图2。该结构中，碳氮之间的共价键类型有     （按原子轨道重叠方式填写共价键的类型），请在下图2中用箭头表示出配位键。
     
图1                  图2              图3
（4）多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓、硫化镉、硫化锌及铜锢硒薄膜电池等。
①第一电离能：As     Se（填“＞”、“＜”或“＝”）。
②硫化锌的晶胞中（结构如图所示），硫离子的配位数是     。

③二氧化硒分子的空间构型为              。
④砷化镓可由（CH3）3Ga和AsH3在700℃下反应制得，反应的方程式为          。

已知A、B、C、D、E是短周期的五种元素，它们的原子序数依次增大。A是短周期元素中原子半径最小的元素；C、D、E三种元素的最高价氧化物对应水化物之间可以两两反应；A与C同主族；B与E同主族；E的单质为淡黄色晶体。
（1）写出E元素在周期表中的位置               ；
（2）写出C元素的离子结构示意图               ；
（3）写出化合物A2B的电子式                ；
（4）写出C、D的最高价氧化物对应水化物相互反应的化学方程式：                           。

已知元素A和B的原子序数都小于18，A元素原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b，B元素M层电子数为 a-b，L层电子数为 a+b。请完成下列问题：
(1) 元素A在周期表中的位置                              
(2) 元素A的原子结构示意图                              
(3) 元素B的单质的一种用途                              
(4) 用B的氧化物的一种用途                              
(5) B元素的氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式
                                                     

氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，请回答下列问题
（1）基态B原子的电子排布式为_________；B和N相比，电负性较大的是_________，BN中B元素的化合价为_________；
（2）在BF3分子中，F-B-F的键角是_______，B原子的杂化轨道类型为_______，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4－的立体结构为_______；
（3）在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为________，层间作用力为________；
（4）六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______各氮原子、________各硼原子，立方氮化硼的密度是_______g·cm-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为NA）。

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