Question

（1）主族元素A的簡單陽離子不與任何原子具有相同的核外電子排布。元素B與氮元素同周期，B的原子序數大于氮，而第一電離能比氮的小。A與B能形成兩種化合物A₂B₂和A₂B，其中B的雜化方式分別為       、        。A₂B、NH₃、SiH₄的鍵角由大到小依次為    （填化學式）。A₂B由液態形成晶體時密度減小，主要原因是                  。
（2）新型無機材料在許多領域被廣泛應用。陶瓷發動機的材料選用氮化硅，它硬度大、化學穩定性強，是很好的高溫陶瓷材料。除氫氟酸外，氮化硅不與其他無機酸反應，抗腐蝕能力強。氮化硅的晶體類型是                ，氮化硅與氫氟酸反應的化學方程式為         。
（3）MgC0₃和CaC0₃都為離子晶體，熱分解的溫度分別為402℃和900℃，請根據結構與性質的關系說明它們熱分解溫度不同的原因：                。
（4）砷化鎵廣泛用于雷達、電子計算機、人造衛星、宇宙飛船等尖端技術中。鎵的基態原子價電子排布式為     ，砷化鎵的晶胞結構與金剛石相似，其晶胞邊長為a pm，則每立方厘米該晶體中所含砷元素的質量為     g（用N_A表示阿伏加德羅常數）。

Answer 1

（1）sp³(1分) sp^,3(1分)SiH₄>NH₃>H₂O（2分）形成晶體時，每個水分子與4個水分子形成氫鍵，構成空間正四面體網狀結構，水分子的空間利用率低，密度反而減小（2分）
（2）原子晶體(1分)Si₃N₄+12HF=3SiF₄+4NH₃↑（2分）
（3）Mg²⁺半徑小于Ca²⁺半徑，故MgO晶格能大于CaO晶格能，所以Mg²⁺比Ca²⁺更易與碳酸根離子中的陽離子結合，使碳酸根離子分解為二氧化碳；（2分）
（4）4s²4p¹（2分） 3.00×10³²/a³·N_A（2分）

試題分析：(1) 主族元素A的簡單陽離子不與任何原子具有相同的核外電子排布,則A是H元素，A與B能形成兩種化合物A₂B₂和A₂B且B為第二周期元素，所以B為O元素；化合物A₂B₂和A₂B分別是H₂O₂、H₂O，二者都是sp³雜化，SiH₄、NH₃、H₂O的價層電子對都是4，但孤電子對數分別是0、1、2，價層電子對數相同時孤對越多鍵角越小，所以鍵角的大小順序是SiH₄>NH₃>H₂O；液態水的密度大于冰，是因為冰中的每個水分子與4個水分子形成氫鍵，構成空間正四面體網狀結構，水分子的空間利用率低，密度反而減小；
（2）氮化硅硬度大、化學穩定性強，屬于原子晶體；氮化硅與氫氟酸反應生成四氟化硅和氨氣，化學方程式為Si₃N₄+12HF=3SiF₄+4NH₃↑；
（3）二者的陰離子都是碳酸根離子，陽離子不同，所以應比較陽離子的半徑的不同所決定的離子鍵的強弱不同，Mg²⁺半徑小于Ca²⁺半徑，故MgO晶格能大于CaO晶格能，所以Mg²⁺比Ca²⁺更易與碳酸根離子中的氧離子結合，使碳酸根離子分解為二氧化碳；
（4）鎵是第四周期ⅢA主族元素，最外層3個電子，所以其基態原子價電子排布式為4s²4p¹，砷化鎵的晶胞結構與金剛石相似，所以砷化鎵的晶胞中有4個砷原子，則1個晶胞中砷元素的質量是
4×75g/N_A=300g/N_A，晶胞的體積為（a×10^-10）³cm³,所以每立方厘米該晶體中所含砷元素的質量為3.00×10³²/a³·N_Ag。