专题跟踪检测(十一)
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1．(2020·湖北重点中学新起点联考)微量元素硼和镁对植物叶的生长和人体骨骼的健康有着十分重要的作用,其化合物也应用广泛。
(1)基态B原子的电子排布图为________________,其第一电离能比Be____________(填“大”或“小”)。
(2)三价B易形成配离子,如[B(OH)4]、[BH4]等。[B(OH)4]的结构简式为____________(标出配位键),其中心原子的杂化方式为____________,写出[BH4]的一种阳离子等电子体____________。
(3)如图1表示多硼酸根的一种无限长的链式结构,其化学式可表示为____________(以n表示硼原子的个数)。
－
－
－
－
图1
图2
_____________________________________。
(6)镁单质晶体中原子堆积模型如图3,它的堆积模型名称为____________；紧邻的四个镁原子的中心连线构成的正四面体几何体的体积是2a cm3,镁单质的密度为ρ g·cm3,已知阿伏伽德罗常数为NA,则镁的摩尔质量的计算式是________________。
－
图3
解析 (1)基态B的电子排布图为
；Be原子2s轨道为全充满稳定状
态,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能Be＞B。(2)硼化合物是典型的缺电子结构化合物,H3BO3也属于缺电子化合物,与OH上的一对孤电子对形成配位键,表示为
－
；B价层电子对数目为4,没有孤电子对,则中心原子的杂化方式为sp3；等电子
体是指原子数目相同,价电子总数相同的微粒,则与[BH4]互为等电子体的微粒有：CH4、NH4
－
＋
1
等。(3)根据均摊思想,无限长链式偏硼酸根离子中,一个B相当于占有O的数目为1＋2×＝
22,其最小重复单位为BO2,所以其化学式可表示为(BO2)nn。(4)硼酸晶体是片层结构,层内分子中O与B、H之间形成共价键,分子间H、O之间形成氢键,层与层之间为范德华力。(5)三氯化硼是共价型分子,其晶体为分子晶体,而氯化镁是离子化合物,其晶体是离子晶体,因范德华力比离子键弱,则三氯化硼的熔点比氯化镁的熔点低。(6)镁单质晶体中原子的堆积方式是按ABABABAB…的方式堆积,是六方最密堆积；根据晶胞的结构可知紧邻的四个镁原子的中心连2Mr
NA11
线构成的几何体占整个晶胞的,而晶胞中含有的镁原子数为1＋×8＝2,根据ρ＝,则
12812×2a有Mr＝12NA·a·ρ。
答案 (1)
小
－
－
(2) sp3 NH4 (3)(BO2)nn (4)共价键、氢键 (5)三氯化硼为分子晶体,
＋－
而氯化镁为离子晶体,范德华力比离子键弱 (6)六方最密堆积 12NA·a·ρ
2．(2019·重庆第一中学月考)铜、硼、硅、砷等元素的化合物是制造新型激光武器和新型太阳能电池的重要材料。回答下列问题：
(1)基态(2814Si)原子中,电子占据的最高能层的原子轨道数有____________个。
(2)已知：蓝色晶体(CuSO4·5H2O)――→天蓝色溶液――→深蓝色溶液――→深蓝色晶体 ①蓝色晶体中阴离子的空间构型是_____________________________________。 ②天蓝色溶液中的阳离子是____________,其配体中心原子的杂化轨道类型是____________。
③24.6 g深蓝色晶体(其摩尔质量为246 g·mol1)中配离子含有的σ键数是____________。 ④实验测得无水乙醇易溶于水,其原因是__________________________。
(3)砷化镓是具有空间网状结构的晶体,熔点为1 230 ℃,是优良的第三代半导体材料。 ①砷化镓属于____________晶体。已知氮化硼与砷化镓属于同种晶体类型。则两种晶体熔点较高的是____________(填化学式),其理由是______________________________。
上述两种晶体中的四种元素电负性最小的是____________(填元素符号)。 ②砷化镓晶胞结构如图所示。其晶胞边长为a pm,密度为________ g·cm3
－
－
水过量氨气无水乙醇
(砷化镓的摩尔质量为M g·mol1, 阿伏加德罗常数为NA)。
22622解析 (1)基态(2814Si)原子核外电子排布式为1s2s2p3s3p,电子占据的最高能层符号为
－
M,该能层具有的原子轨道数为1＋3＋5＝9。(2)①蓝色晶体(CuSO4·5H2O)的阴离子为SO24,6＋2－
根据价层电子对互斥理论,SO2＝4,不含孤电子对,所以4的中心原子S的价层电子对数为2空间构型是正四面体形。②蓝色晶体溶于水得到的天蓝色溶液中的阳离子是[Cu(H2O)4]2,其6＋2配体H2O的中心原子O的价层电子对数为＝4,采取sp3杂化。③每个配离子[Cu(NH3)4]2
2
＋
＋
－
含有的σ键数是3×4＋4＝16,24.6 g深蓝色晶体{[Cu(NH3)4]SO4·H2O}为0.1 mol,其中配离子
＋
－
[Cu(NH3)4]2含有的σ键数是0.1 mol×16×NA mol1＝1.6NA。④乙醇分子与水分子间能形成氢键,且乙醇分子和水分子都是极性分子,故无水乙醇易溶于水。(3)①砷化镓是具有空间网状结构的晶体,熔点为1 230 ℃,故砷化镓属于原子晶体；氮化硼与砷化镓都属于原子晶体,B、N间的键长比Ga、As间的键长短,键能大,故氮化硼晶体熔点较高；非金属性越强,电负性越强,11则B、N、Ga、As四种元素中电负性最小的是Ga。②一个晶胞中含有As的个数为8×＋6×
82＝4,Ga在内部,共4个,即一个晶胞中含有4个砷化镓,其晶胞边长为a pm＝a×104×M
NA4M×1030－30－3－33
a×10 cm,密度ρ为3cm＝g·cm3。 －30g·3
aNAa×10
答案 (1)9 (2)①正四面体形 ②[Cu(H2O)4]2 sp3 ③1.6NA ④乙醇分子和水分子都是极性分子且乙醇分子与水分子间能形成氢键 (3)①原子 BN 二者均为原子晶体,B、N间4M×1030
的键长比Ga、As间的键长短,键能大 Ga ②3 aNA
3．第二代半导体材料[(Ⅲ～Ⅴ)A族化合物]的特殊性能使之成为科学家的研究热点之一。 (1)基态镓原子的价电子排布式为_____________________________________。 (2)N、P、As位于同一主族,基态磷原子的核外共有________种不同运动状态的电子,NO3
－
＋
－10
cm,V＝
的空间构型为____________,NH4NO3中N原子的杂化方式为__________________,与N2O互为等电子体的分子有____________(填一种即可)。
(3)Na、Mg、Al三种元素中,按第一电离能由大到小的顺序是________________。 (4)氮化硼、氮化铝、氮化镓的结构类似于金刚石,熔点如表所示：试从晶体结构的角度分析它们熔点不同的原因__________________________。
物质 BN AlN GaN
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