Question

【題目】氮族元素和硼族元素在生產(chǎn)生活中有很重要的地位。

(1)寫出硼族元素Ga的基態(tài)原子核外電子排布式_________________。

(2)NF3的分子構(gòu)型為__________，NO3-的空間構(gòu)型為______，1molNO3-中含有的σ鍵的數(shù)目為：_________。

(3)氮化硼的立方結(jié)晶的變體被認(rèn)為是已知的最硬的物質(zhì)。BN的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，其中B原子的雜化方式________。

(4)元素第一電離能的大小：As______（填“”或“＝”）Ga，原因是__________。

(5)相同條件下，在水中的溶解度：NH3（填“”或“＝”）PH3，原因是__________。

(6)已知立方砷化鎵晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示，其晶胞邊長為cpm。則砷化鎵的化學(xué)式為________，晶胞中As原子和它最近的Ga原子之間的距離為_______pm（用含c的式子表示），砷化鎵的密度為_______g/cm3（設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，用含c、NA的式子表示，原子量：Ga-70，As-75）。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s24p1或者[Ar]3d104s24p1 三角錐形 平面三角形 3NA sp3 As與Ga位于同一周期，分別為ⅤA與ⅢA族，As的p軌道處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，故第一電離能：As＞Ga ＞ NH3分子與水分子之間能夠形成氫鍵 GaAs

【解析】(1) Ga位于周期表中第四周期IIIA族，所以Ga原子核外電子排布式1s22s22p63s23p63d104s24p1；正確答案：1s22s22p63s23p63d104s24p1或者[Ar]3d104s24p1。

(2) N 的外層電子2s2p，一個(gè)s軌道和三個(gè)p軌道進(jìn)行雜化，形成4個(gè)sp雜化軌道。這種雜化方式在空間結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)為正四面體，但由于N還有一對(duì)孤對(duì)電子，而孤對(duì)電子與成鍵電子間的斥力＞成鍵電子之間斥力，鍵角變小，呈三角錐形；NO3-中N原子形成3個(gè)鍵，沒有孤電子對(duì)，則應(yīng)為平面三角形；故1molNO3-中含有的σ鍵的數(shù)目3 NA；正確答案：三角錐形；平面三角形； 3NA。

（3）BN的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，金剛石中C原子是sp3 ，所以B原子的雜化方式為sp3 ；正確答案：sp3。

（4）As與Ga位于同一周期，分別為ⅤA與ⅢA族，但是As的p軌道處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能變大，故第一電離能：As＞Ga ；正確答案： As與Ga位于同一周期，分別為ⅤA與ⅢA族，As的p軌道處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，故第一電離能：As＞Ga。

（5）因?yàn)?/span>NH3分子與水分子之間能夠形成氫鍵，氨氣極易溶于水，所以NH3> PH3；正確答案：NH3分子與水分子之間能夠形成氫鍵。

（6）砷化鎵晶胞中砷原子8個(gè)在立方體頂角，6個(gè)在面上，該晶胞所包含砷原子數(shù)為8×＋6×＝4，含鎵原子數(shù)4個(gè)，則砷化鎵的化學(xué)式為GaAs；

鎵原子周圍是4個(gè)均勻分布的砷原子為正四面體型，建立如圖所示模型，AB、AC、AD、BC、BD、CD的邊長相等，AF、BF的長相等設(shè)為a，F(xiàn)位于體心上，O位于正三角形BCD的重心上，在正三角形BCD中，BE為三角形BCD的高，則CE為BC的一半，如圖所示，正四面體的邊長為c，CE的長為0.5c，BE=c, BO與OE的長之比為2：1，則BO的長為c, 在三角形ABO中，AO的長=c, 在三角形BFO中，OF的長為BF2-BO2=a2-1/3c2=( )2,所以BF 長為 ；已知砷化鎵分子量為145 且單位砷化鎵晶胞含有4個(gè)砷化鎵，故ρ==（1454）/[NA (c10-10)3]= g/cm3。正確答案：. GaAs； ； 。