Question

【题目】2018年7月5日《科学》杂志在线报道：美国研究人员合成一种新的具有超高热导率半导体材料一砷化硼(BAs)。回答下列问题：

(1)基态As原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_____________，基态B原子核外电子占据最高能级的电子云轮廓图为_____________。

(2)通过反应4BI3(g)+As4(g)4BAs(s，晶体)十6I2(g)可制备BAs晶体，As4结构如图所示。

①BI3分子空间构型为____________，其中B原子杂化方式是____________________。

②As4分子中键角为____________度，分子中成键电子对与孤电子对数目之比为________________。

(3)晶态单质硼有多种结构，它们都以B12[结构如图所示]为基本的结构单元。B12结构单元为正_________面体。单质硼的熔点为2180℃，它属于_____________晶体。

(4)BAs晶胞结构如图所示，已知晶胞参数为0.4777nm，阿伏加德罗常数的值为NA。As原子的配位数为___________；BAs品体的密度为__________g·cm-1(列出计算式)。

Answer 1

【答案】(或) 纺锤形(哑铃形) 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，原子最外层电子排布式为4s24p3；基态硼原子的排布式为1s22s22p1，核外电子占据能量最高的能级为2p；

（2）①BI3分子中B原子的价层电子对数为3，孤对电子数为0；

②由图可知，As4分子为正四面体形，分子中键角为60度，分子中有6个共价键；

（3）根据晶胞的结构图可知，每个硼原子被5个正三角形共用，每个正三角形上有三个硼原子，是由20个正三角形构成的正二十面体；是熔点沸点高的原子晶体；

（4）由于As的原子半径大于B，所以黑球代表As原子，有晶胞结构可知每个As原子周围有4个B原子，4个As原子位于晶胞体内，B原子位于晶胞的顶点和面心上，由密度的计算公式计算即可。

（1）砷元素位于周期表第四周期ⅤA族，原子最外层电子排布式为4s24p3，则电子排布图为；基态硼原子的排布式为1s22s22p1，核外电子占据能量最高的能级为2p，轮廓图为纺锤形或哑铃形，故答案为：；纺锤形(哑铃形)；

（2）①BI3分子中B原子的价层电子对数为3，孤对电子数为0，则B原子杂化方式是sp2杂化，BI3分子空间构型为平面三角形，故答案为：平面三角形；sp2；

②由图可知，As4分子为正四面体形，分子中键角为60度，分子中有6个共价键，即成键电子对有6个，每个As原子有1对孤电子，则分子中成键电子对与孤电子对数目之比为6:4=3:2，故答案为：60；3:2；

（3）根据晶胞的结构图可知，每个硼原子被5个正三角形共用，每个正三角形上有三个硼原子，是由20个正三角形构成的正二十面体；单质硼的熔点为2180℃，说明单质硼是熔点沸点高的原子晶体，故答案为：二十；原子；

（4）由于As的原子半径大于B，所以黑球代表As原子，有晶胞结构可知每个As原子周围有4个B原子，4个As原子位于晶胞体内，B原子位于晶胞的顶点和面心上，个数为（8×1/8+6×1/2，则晶胞中有4个BAs，晶胞的质量为g，由晶胞参数为0.4777nm可得，（0.4777×10—7cm）3ρ=，则ρ=g·cm-1，故答案为：4；。