Question

【题目】硼化镁是迄今发现的临界温度最高的简单的金属化合物超导材料。回答下列问题：

（1）基态硼的电子排布图为__，基态镁原子的电子运动状态有__种。

（2）BF3的键角（填“大于”、“小于”或“等于”）__NF3的键角，理由是__。

（3）碱土金属的碳酸盐热分解反应模式为：MCO3（s）=MO（s）+CO2（g）。从结构的角度解释：MgCO3的热分解温度小于CaCO3的热分解温度的原因是__。

（4）已知硼化镁属六方晶系（如图1所示）a=b≠c，α=β=90°，γ=120°。又知硼化镁是一种插层型离子化合物，镁层和硼层交替排列；镁原子层呈三角形结构，硼原子层具有规则的六角蜂房结构，与石墨相似。硼化镁晶体沿z轴方向的投影如图2所示，黑球代表硼原子，白球代表镁原子。硼化镁的化学式为__；B的配位数是__。

（5）已知硼化镁的晶格常数为：a=b=0.3086nm，c=0.3524nm，则硼化镁晶体的密度表达式为__g/cm3（用NA表示阿伏加德罗常数）。

Answer 1

【答案】 12 大于 BF3空间构型是平面正三角形，键角120°，NF3空间构型是三角锥形，键角小于109°28′(或BF3中B原子采用sp2杂化，无孤对电子，键角为120°；NF3中N原子采用sp3杂化，有一对孤对电子，键角小于109°28′) 镁离子、钙离子的电荷数相同，镁离子的半径小，夺取碳酸根离子中的氧离子的能力强，所以碳酸镁的热分解温度低。(或MgO的晶格能大于CaO的晶格能，所以MgCO3比CaCO3更容易分解) MgB2 6

【解析】

（1）硼为5号元素，基态硼的电子排布图为，镁核外有12个电子，基态镁原子的电子运动状态有12种。故答案为：；12；

（2）BF3的键角大于NF3的键角，理由是BF3空间构型是平面正三角形，键角120°，NF3空间构型是三角锥形，键角小于109°28′(或BF3中B原子采用sp2杂化，无孤对电子，键角为120°；NF3中N原子采用sp3杂化，有一对孤对电子，键角小于109°28′)。故答案为：大于；BF3空间构型是平面正三角形，键角120°，NF3空间构型是三角锥形，键角小于109°28′(或BF3中B原子采用sp2杂化，无孤对电子，键角为120°；NF3中N原子采用sp3杂化，有一对孤对电子，键角小于109°28′)；

（3）碱土金属的碳酸盐热分解反应模式为：MCO3(s)=MO(s)+CO2(g)。从结构的角度解释：MgCO3的热分解温度小于CaCO3的热分解温度的原因是镁离子、钙离子的电荷数相同，镁离子的半径小，夺取碳酸根离子中的氧离子的能力强，所以碳酸镁的热分解温度低。(或MgO的晶格能大于CaO的晶格能，所以MgCO3比CaCO3更容易分解)。故答案为：镁离子、钙离子的电荷数相同，镁离子的半径小，夺取碳酸根离子中的氧离子的能力强，所以碳酸镁的热分解温度低。(或MgO的晶格能大于CaO的晶格能，所以MgCO3比CaCO3更容易分解)；

（4）由均摊法，观察图1，晶胞中B：6；Mg：12×+2×=3，硼化镁的化学式为MgB2；由于硼化镁是一种插层型离子化合物，镁层和硼层交替排列，镁原子层呈三角形结构，硼原子层具有规则的六角蜂房结构，所以，每个B原子所在层的上下两层分别有3个Mg原子与B相邻，故B的配位数是6。故答案为：MgB2；6；

（5） 已知硼化镁的晶格常数为：a=b=0.3086nm，c=0.3524nm，晶胞质量： 晶胞体积：nm3,则硼化镁晶体的密度表达式为g/cm3（用NA表示阿伏加德罗常数）。故答案为：。