Question

18．硼（B）、鋁（Al）、鎵（Ca）均屬于硼族元素（第ⅢA族），它們的化合物或單質都有重要用途：回答下列問題：
（l）寫出基態(tài)鎵原子的電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹．
（2）己知：無水氯化鋁在l78℃升華，它的蒸汽是締合的雙分子（Al₂Cl₆），結構如圖1

締合雙分子Al₂Cl₆中A1原子的軌道雜化類型是sp³．
（3）B原子的電子有3個不同的能級：晶體硼熔點為2300℃，則其為原子晶體．
（4）磷化硼（BP）是一種有價值的耐磨硬涂層材料，它是通過在高溫氫氣氛圍（＞750℃）三溴化硼和三溴化磷反應制得．BP晶咆如圖2所示．
①指出三溴化硼和三溴化磷的立體構型：三溴化硼平面三角形；三溴化磷三角錐形．
②計算當晶胞參數為aPm （即圖中立方體的每條邊長為a pm）時，磷化硼中硼原子和磷原子之間的最近距離$\frac{\sqrt{3}a}{4}$pm．

Answer 1

分析 （1）Ga處于第四周期第ⅢA族，結合能量最低原理書寫核外電子排布式；
（2）雙分子Al₂Cl₆中Al原子形成4個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為4；
（3）B原子核外電子排布式為1s²2s²2p¹；晶體硼熔點為2300℃，熔點很高，屬于原子晶體；
（4）①BBr₃中硼原子的價層電子對數為3+$\frac{3-1×3}{2}$=3，沒有孤電子對；PBr₃中磷原子的價層電子對數為3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，P原子有一對孤電子對；
②P原子與周圍的4個B原子最近且形成正四面體結構，二者連線處于體對角線上，磷化硼中硼原子和磷原子之間的最近距離為體對角線的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）Ga處于第四周期第ⅢA族，根據能量最低原理，其核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹；
（2）由雙分子Al₂Cl₆的結構可知，分子中Al原子形成4個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為4，Al原子采取sp³雜化，
故答案為：sp³；
（3）B原子核外電子排布式為1s²2s²2p¹，有3個不同的能級，晶體硼熔點為2300℃，熔點很高，屬于原子晶體，
故答案為：3；原子；
（4）①BBr₃中硼原子的價層電子對數為3+$\frac{3-1×3}{2}$=3，沒有孤電子對，所以分子空間構型為平面三角形；PBr₃中磷原子的價層電子對數為3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，P原子有一對孤電子對，所以分子空間構型為三角錐形，
故答案為：平面三角形；三角錐形；
②P原子與周圍的4個B原子最近且形成正四面體結構，二者連線處于體對角線上，為體對角線的$\frac{1}{4}$，立方體的每條邊長為a pm，則晶胞體對角線長為$\sqrt{3}$a pm，則P原子與B原子最近距離為$\sqrt{3}$apm×$\frac{1}{4}$=$\frac{\sqrt{3}a}{4}$pm，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}a}{4}$pm．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，為高考常見題型，題目涉及核外電子排布、雜化方式判斷、分子結構、晶胞結構與計算等，（4）中晶胞中原子距離計算為易錯點、難點，需要學生具備一定的空間想象與數學計算能力，難度中等．