Question

[化学-物质结构与性质]
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．如图所示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______．

Answer

（1）Ga是31号元素，根据构造原理书写其基态原子核外电子分布式；同一周期，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素大于其相邻元素；
（2）原子晶体的硬度与原子半径、键长成反比；
（3）根据价层电子对互斥理论确定其杂化方式及空间构型；
（4）1个B原子为3个Mg原子共用，1个Mg原子为6个B原子共用，利用均摊法计算硼原子和镁原子的个数比．
【解析】
（1）Ga是31号元素，其核外有31个电子，根据构造原理知其基态原子核外电子分布式为：[Ar]3d104s24p 1，同一周期，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素大于其相邻元素，所以B、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞B，故答案为：[Ar]3d104s24p 1，N＞O＞B；
（2）原子晶体的硬度与原子半径、键长成反比，N原子和B原子的半径比硅原子小，B-N键长比Si-Si短，所以氮化硼（BN）比晶体硅具有更高硬度和耐热性，故答案为：N原子和B原子的半径比硅原子小，B-N键长比Si-Si短；
（3）在BF3分子中B原子的价层电子对=3，且没有孤电子对，所以中心原子的杂化轨道类型是sp2杂化，SiF4中硅原子含有4个共价键，且不含孤电子对，所以它的空间构型是正四面体型，故答案为：sp2，正四面体；
（4）根据投影可知，1个B原子为3个Mg原子共用，故属于一个Mg原子的B原子为；1个Mg原子为6个B原子共用，故用于一个B原子的Mg原子为．由此可知Mg镁硼原子个数比==1：2，故硼化镁的化学式为MgB2，故答案为：MgB2．