Question

7．硼（B）、鋁（Al）、鎵（Ga）均屬于硼族元素（第ⅢA族），它們的化合物或單質(zhì)都有重要用途．回答下列問題：
（1）寫出基態(tài)鎵原子的電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹．
（2）已知：無水氯化鋁在178℃升華，它的蒸氣是締合的雙分子（Al₂Cl₆），更高溫度下Al₂Cl₆則離解生成A1Cl₃單分子．
①固體氯化鋁的晶體類型是分子晶體；
②寫出Al₂Cl₆分子的結(jié)構(gòu)式；
③單分子A1Cl₃的立體構(gòu)型是平面三角形，締合雙分子Al₂Cl₆中Al原子的軌道雜化類型是sp³．
（3）晶體硼的結(jié)構(gòu)單元是正二十面體，每個(gè)單元中有12個(gè)硼原子（如圖），若其中有兩個(gè)原子為¹⁰B，其余為¹¹B，則該結(jié)構(gòu)單元有3種不同的結(jié)構(gòu)類型．
（4）金屬鋁屬立方晶系，其晶胞邊長為405pm，密度是2.70g•cm^-3，計(jì)算確定其晶胞的類型面心立方晶胞（簡單、體心或面心立方）；晶胞中距離最近的鋁原子可看作是接觸的，列式計(jì)算鋁的原子半徑r（A1）=143pm．

Answer 1

分析 （1）鎵是31號元素，其原子核外有31個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其核外電子排布式；
（2）①分子晶體的熔沸點(diǎn)較低；
②鋁原子和氯原子之間形成共價(jià)鍵，還形成一個(gè)配位鍵；
③根據(jù)氯化鋁結(jié)構(gòu)判斷空間結(jié)構(gòu)、原子雜化類型；
（3）兩個(gè)¹⁰B相鄰、相間、相對；
（4）根據(jù)其密度、晶胞邊長計(jì)算每個(gè)晶胞中含有的鋁原子個(gè)數(shù)，根據(jù)鋁原子個(gè)數(shù)判斷晶體類型．

解答 解：（1）鎵是31號元素，其原子核外有31個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知其核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹；
（2）①分子晶體的熔沸點(diǎn)較低，氯化鋁的熔沸點(diǎn)較低，所以為分子晶體，
故答案為：分子晶體；
②鋁原子和氯原子之間形成共價(jià)鍵，還形成一個(gè)配位鍵，其結(jié)構(gòu)為，
故答案為：；
③氯化鋁中每個(gè)鋁原子含有3個(gè)共價(jià)鍵，且不含孤電子對，為平面三角形結(jié)構(gòu)，締合雙分子Al₂Cl₆中Al原子的軌道雜化類型sp³，
故答案為：平面三角形；sp³；
（3）兩個(gè)¹⁰B相鄰、相間、相對，所以共有3種類型結(jié)構(gòu)，
故答案為：3；
（4）每個(gè)晶胞中含有鋁原子個(gè)數(shù)=$\frac{\frac{ρV}{M}}{{N}_{A}}$=$\frac{\frac{2.70×（405×1{0}^{-10}）^{3}}{27}}{{N}_{A}}$=4.00，該晶胞的每個(gè)頂點(diǎn)上和每個(gè)面上都含有一個(gè)Al原子，為面心立方晶胞；
面心立方晶胞中，每個(gè)面的對角線上三個(gè)原子緊挨著，所以對角線長度=$\sqrt{2}$×405pm，對角線為四個(gè)Al原子半徑之和，所以每個(gè)鋁原子半徑=$\frac{\sqrt{2}×405pm}{4}$=143pm，
故答案為：面心立方晶胞；143．

點(diǎn)評 本題考查了晶胞的計(jì)算、原子核外電子排布式的書寫、晶體類型的判斷等知識點(diǎn)，這些知識點(diǎn)都是考試熱點(diǎn)，根據(jù)構(gòu)造原理、密度公式、晶體類型與熔沸點(diǎn)的關(guān)系來分析解答，難點(diǎn)的晶胞的計(jì)算，注意：面心離子分別中，每個(gè)面對角線上三個(gè)原子緊挨著，而不是每個(gè)棱上兩個(gè)原子緊挨著，為易錯(cuò)點(diǎn)．