Question

【題目】2018年7月5日《科學(xué)》雜志在線報(bào)道：美國(guó)研究人員合成一種新的具有超高熱導(dǎo)率半導(dǎo)體材料一砷化硼(BAs)�；卮鹣铝袉栴}：

(1)基態(tài)As原子價(jià)層電子的電子排布圖(軌道表達(dá)式)為_____________，基態(tài)B原子核外電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為_____________。

(2)通過反應(yīng)4BI3(g)+As4(g)4BAs(s，晶體)十6I2(g)可制備BAs晶體，As4結(jié)構(gòu)如圖所示。

①BI3分子空間構(gòu)型為____________，其中B原子雜化方式是____________________。

②As4分子中鍵角為____________度，分子中成鍵電子對(duì)與孤電子對(duì)數(shù)目之比為________________。

(3)晶態(tài)單質(zhì)硼有多種結(jié)構(gòu)，它們都以B12[結(jié)構(gòu)如圖所示]為基本的結(jié)構(gòu)單元。B12結(jié)構(gòu)單元為正_________面體。單質(zhì)硼的熔點(diǎn)為2180℃，它屬于_____________晶體。

(4)BAs晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，已知晶胞參數(shù)為0.4777nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。As原子的配位數(shù)為___________；BAs品體的密度為__________g·cm-1(列出計(jì)算式)。

Answer 1

【答案】(或) 紡錘形(啞鈴形) 平面三角形 sp2 60 3:2 二十 原子 4

【解析】

（1）砷元素位于周期表第四周期ⅤA族，原子最外層電子排布式為4s24p3；基態(tài)硼原子的排布式為1s22s22p1，核外電子占據(jù)能量最高的能級(jí)為2p；

（2）①BI3分子中B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，孤對(duì)電子數(shù)為0；

②由圖可知，As4分子為正四面體形，分子中鍵角為60度，分子中有6個(gè)共價(jià)鍵；

（3）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)圖可知，每個(gè)硼原子被5個(gè)正三角形共用，每個(gè)正三角形上有三個(gè)硼原子，是由20個(gè)正三角形構(gòu)成的正二十面體；是熔點(diǎn)沸點(diǎn)高的原子晶體；

（4）由于As的原子半徑大于B，所以黑球代表As原子，有晶胞結(jié)構(gòu)可知每個(gè)As原子周圍有4個(gè)B原子，4個(gè)As原子位于晶胞體內(nèi)，B原子位于晶胞的頂點(diǎn)和面心上，由密度的計(jì)算公式計(jì)算即可。

（1）砷元素位于周期表第四周期ⅤA族，原子最外層電子排布式為4s24p3，則電子排布圖為；基態(tài)硼原子的排布式為1s22s22p1，核外電子占據(jù)能量最高的能級(jí)為2p，輪廓圖為紡錘形或啞鈴形，故答案為：；紡錘形(啞鈴形)；

（2）①BI3分子中B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，孤對(duì)電子數(shù)為0，則B原子雜化方式是sp2雜化，BI3分子空間構(gòu)型為平面三角形，故答案為：平面三角形；sp2；

②由圖可知，As4分子為正四面體形，分子中鍵角為60度，分子中有6個(gè)共價(jià)鍵，即成鍵電子對(duì)有6個(gè)，每個(gè)As原子有1對(duì)孤電子，則分子中成鍵電子對(duì)與孤電子對(duì)數(shù)目之比為6:4=3:2，故答案為：60；3:2；

（3）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)圖可知，每個(gè)硼原子被5個(gè)正三角形共用，每個(gè)正三角形上有三個(gè)硼原子，是由20個(gè)正三角形構(gòu)成的正二十面體；單質(zhì)硼的熔點(diǎn)為2180℃，說明單質(zhì)硼是熔點(diǎn)沸點(diǎn)高的原子晶體，故答案為：二十；原子；

（4）由于As的原子半徑大于B，所以黑球代表As原子，有晶胞結(jié)構(gòu)可知每個(gè)As原子周圍有4個(gè)B原子，4個(gè)As原子位于晶胞體內(nèi)，B原子位于晶胞的頂點(diǎn)和面心上，個(gè)數(shù)為（8×1/8+6×1/2，則晶胞中有4個(gè)BAs，晶胞的質(zhì)量為g，由晶胞參數(shù)為0.4777nm可得，（0.4777×10—7cm）3ρ=，則ρ=g·cm-1，故答案為：4；。