Question

【題目】元素及其化合物在生活及生產中有很多重要用途。

Ⅰ．SiC、BN、GaAs 等是人工合成半導體的材料，具有高溫、高頻、大功率和抗輻射等優點。請回答：

（1）基態碳原子價電子的電子軌道表達式為____，第一電離能Ga____As（填“>”、 “<”、“＝”）。

（2）BN和GaAs都是原子晶體，它們的硬度和熔點BN＞GaAs，原因是________________。

Ⅱ．鹵素化學豐富多彩，能形成鹵化物、鹵素互化物、多鹵化物等多種類型的化合物。

（3）擬鹵素(CN)2、(SCN)2與鹵素單質結構相似、性質相近，分子中所有原子都滿足 8 電子結構。 (CN)2分子中氮原子的軌道雜化類型為_____，σ 鍵與 π 鍵數目之比為_______； (SCN)2對應的酸有兩種，測得硫氰酸（H—S—C≡N ）的沸點低于異硫氰酸（H—N=C=S），其原因是_________。

（4）①鹵化物 RbICl2 在加熱時會分解為晶格能相對較大的鹵化物 A 和鹵素互化物或鹵素單質，A 的化學式為_____________；②一定條件下(SCN)2可氧化為CO32—和SO32—等離子，其中SO32—的立體構型為_________。

（5）CaC2晶體的晶胞結構與 NaCl 晶體的相似（如圖1 所示），CaC2 晶體中的啞鈴形 C22﹣的存在，使晶胞沿一個方向拉長。寫出與C22﹣互為等電子體的微粒符號________、_______；此晶體中 1 個 C22﹣周圍距離最近的Ca2+為______個；若該晶胞的邊長為a、a、b（nm），則該晶體的密度為______ g·cm-3（寫出表達式）。

Answer 1

【答案】 ＜ 硼和氮與鎵和砷對比，原子半徑前者更小（或電負性更大），形成的共價鍵鍵長BN小于GaAs（或前者鍵能更大），所以晶體的硬度和熔點前者更大 sp 3:4 異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸不能 RbCl 三角錐型 N2 【答題空10】CO或NO+或CN- 6 g/cm3或 g/cm3或 g/cm3或 g/cm3

【解析】Ⅰ．（1）碳原子核內6個質子核外6個電子，基態原子的核外電子排布式為1s22s22p2，其2s、2p電子為價電子，根據構造原理知其價電子軌道表示式為； Ga和As處于同一周期，而處于第VA族的As外圍電子處于半充滿的較穩定結構，故Ga的第一電離能小于As。

（2）硼和氮位于第二周期，鎵和砷位于第四周期，硼和鎵同主族，氮和砷同主族，硼和氮與鎵和砷對比，原子半徑前者更小（或電負性更大），形成的共價鍵鍵長BN小于GaAs（或前者鍵能更大），所以晶體的硬度和熔點前者更大。

Ⅱ．（3）由題意，(CN)2的結構式為N≡C-C≡N，為直線型分子，故分子中氮原子的軌道雜化類型為sp雜化；單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，則其分子中σ鍵與π鍵數目之比為3：4；由硫氰酸和異硫氰酸的結構式可知，異硫氰酸分子中有H—N鍵，異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸不能，故異硫氰酸的沸點較高。

（4）①已知RbICl2加熱時會分解為晶格能相對較大的鹵化物A和鹵素互化物或鹵素單質，因為氯離子的半徑小于碘離子的半徑，所以RbCl的離子鍵鍵長小于RbI的離子鍵鍵長，因此RbCl的晶格能較大，故A為RbCl；②SO32-中S形成3個σ鍵，孤電子對數為=1，則為三角錐型。

（5）等電子體是指具有原子總數相同、價電子總數相同的微粒，C22-含電子數為2×6+2=14，與N2、CO、NO+、CN-等互為等電子體。因為CaC2 晶體中的啞鈴形C22﹣的存在，使晶胞沿一個方向拉長，所以晶胞的一個平面的長與寬不相等，再由圖中體心可知1個Ca2+周圍距離最近的C22-有4個，同理1個C22﹣周圍距離最近的Ca2+為4個。該晶胞的邊長為a、a、b（nm），即a×10-7cm、a×10-7cm、b×10-7cm，所以晶胞體積為：a×10-7cm×a×10-7cm×b×10-7cm=a2b×(10-7)3cm3；由晶胞圖可得1個晶胞含有Ca2+數為：1+×12=4，含有C22-數為： ×8+×6=4，所以1個晶胞的質量為：4×(40+12×2)g÷NA=g，故該晶體的密度為： g÷a2b×(10-7)3cm3=g/cm3（或g/cm3或g/cm3或g/cm3）。