Question

Ⅰ.硼元素B在化学中有很重要的地位。硼的化合物在农业、医药、玻璃工业等方面用途很广。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排布简式             。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。同数原子晶体的氮化硼（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           。又知若有d轨道参与杂化，能大大提高中心原子成键能力，试解释为什么BF3、SiF4水解的产物中，除了相应的酸外，前者生成BF4-,后者却是生成SiF62-：                           。

Ⅱ．图所示为血红蛋白和肌红蛋白的活性部分---血红素的结构：

回答下列问题：

（1）根据元素电负性请判断H2N-CHO中碳和氮的化合价分别为            和            。

（2）血红素中两种氮原子的杂化方式分别为           ，             ；在图乙的方框内用“→”标出亚铁离子的配位键。

Answer

（除特殊标注外，每空1分，共15分）

I．（1）[Ar]3d104s24p1 N > O >B（2分）

（2）B—N键长比Si—Si键长短（或B—N键能较大）（2分）

（3）sp2杂化 正四面体 B原子最外电子层为L层，无d轨道；而Si原子最外层为M层，有d轨道，可参与杂化，使Si配位数增加至6（2分）

Ⅱ．（1）+2 −3

（2）sp2 sp3 （2分）

【解析】

试题分析：Ⅰ．（1）镓是31号元素，其原子核外有31个电子，根据构造原理可书写出其基态原子核外电子排布式。同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大的趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素。

（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Si原子小，B—N键长比Si—Si键长短，键能大，故氮化硼比晶体硅具有更高的硬度和耐热性。

（3）在BF3分子中B原子的价层电子对数等于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中硅原子的价层电子对数等于4，且不含孤电子对，故中心原子的杂化轨道类型是sp3，因此分子的空间构型是正四面体型；B原子最外电子层为L层，无d轨道，而Si原子最外层电子层为M层，有d轨道，可参与杂化，使Si配位数增加至6。

Ⅱ．（1）因为N、O的非金属性都比C强，C比H强，故C的化合价为+2价，N的化合价为−3价。

（2）N原子最外层有5个电子，其中有3个单电子，1对孤电子对，若N原子形成3个共价键，则氮原子还有一对孤电子对，即此时无配位键，该氮原子为sp3杂化；若N原子形成4个共价键，则必有一个是配位键，若还存在双键，则该氮原子为sp2杂化，若都为单键，则该氮原子为sp3杂化。

考点：原子电子排布式的书写，杂化方式，晶体类型，电负性的比较