Question

【題目】ⅢA族的硼、鋁、鎵、銦、鉈等元素在化合物中通常表現(xiàn)出+3價(jià)，含ⅢA族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。

(1)基態(tài)Ga原子價(jià)層電子排布式_____。

(2)砷化鎵屬于第三代半導(dǎo)體，晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似。下列說(shuō)法正確的是_____。

A．砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)中Ga原子的軌道雜化方式為sp3

B．第一電離能：As<Ga

C．電負(fù)性：As<Ga

D．砷和鎵都屬于p區(qū)元素

(3)BCl3的立體構(gòu)型是____，由第二周期元素組成的與BCl3互為等電子體的陰離子為____。

(4)已知：Al的燃燒熱為△H1＝akJ·mol-1；Fe2O3(s)+2Al(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)；ΔH2=bkJ/mol，則：3O2(g)+4Fe(s)=2Fe2O3(s)；ΔH3=____kJ/mol。

(5)人造立方氮化硼晶胞如圖所示，判斷該晶體結(jié)構(gòu)中存在配位鍵的依據(jù)是____。設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mg/mol，晶體的密度為ag/cm3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶體中兩個(gè)距離最近的B原子之間的距離為____cm。

Answer 1

【答案】4s24p1 AD 平面三角形 NO3-或CO32- 4a-2b BN晶體中，每1個(gè)B原子與4個(gè)N原子結(jié)合，而B原子只有3個(gè)價(jià)電子，故需提供1個(gè)空軌道形成配位鍵

【解析】

(1)Ga為31號(hào)元素，可利用電子進(jìn)入軌道的順序?qū)懗鲭娮优挪际剑�再�?xiě)出原子價(jià)層電子排布式。

(2) 砷與鎵都位于元素周期表的第四周期，且砷在鎵的右邊，所以非金屬性As>Ga。

A．砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，則Ga原子的軌道雜化方式與C相同；

B．第一電離能與非金屬性基本相同，出現(xiàn)反常的也只是相鄰的價(jià)電子層處于半滿或全滿狀態(tài)的元素；

C．As、Ga的電負(fù)性與非金屬性關(guān)系相同；

D．砷和鎵中，能量高的電子排布在p軌道；

(3)由B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)，推斷BCl3的立體構(gòu)型，由第二周期元素組成的與BCl3互為等電子體的陰離子，可從與B、Cl相鄰的元素進(jìn)行分析。

(4)利用蓋斯定律可計(jì)算反應(yīng)3O2(g)+4Fe(s)=2Fe2O3(s)的ΔH3。

(5)判斷晶體結(jié)構(gòu)中存在配位鍵時(shí)，可從B的價(jià)層電子對(duì)數(shù)進(jìn)行分析。計(jì)算晶體中兩個(gè)距離最近的B原子之間的距離(為面上對(duì)角線的一半)時(shí)，可先算出晶體的參數(shù)，再求距離最近的兩個(gè)B之間的距離。

(1) Ga為31號(hào)元素，基態(tài)Ga原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1，所以價(jià)層電子排布式為4s24p1。答案為：4s24p1；

(2)砷與鎵都位于元素周期表的第四周期，且砷在鎵的右邊，所以非金屬性As>Ga。

A．砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)中，Ga原子與周?chē)��?/span>4個(gè)Ga原子形成共價(jià)鍵，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，則軌道雜化方式為sp3，A正確；

B．因?yàn)榉墙饘傩?/span>As>Ga，As價(jià)電子軌道處于半充滿狀態(tài)，所以第一電離能：As>Ga，B錯(cuò)誤；

C．非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，則電負(fù)性As>Ga，C錯(cuò)誤；

D．砷和鎵原子中，價(jià)層電子都排布在s、p軌道，所以它們都屬于p區(qū)元素，D正確；

故AD正確；答案為：AD；

(3)BCl3分子中，B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，所以立體構(gòu)型是平面三角形；尋找與BCl3互為等電子體的陰離子，可用O替代Cl，則另一原子可能為C或N，從而得出陰離子為NO3-或CO32-。答案為：平面三角形；NO3-或CO32-；

(4)已知：Al(s)+O2(g)=Al2O3(s) △H1＝akJ·mol-1 ①

Fe2O3(s)+2Al(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)；ΔH2=bkJ/mol ②

利用蓋斯定律，將①×4-②×2得：3O2(g)+4Fe(s)=2Fe2O3(s)；ΔH3=4a-2b kJ/mol。答案為：4a-2b；

(5)B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，但B原子形成了4個(gè)共價(jià)鍵，則該晶體結(jié)構(gòu)中存在配位鍵，判斷依據(jù)是：BN晶體中，每1個(gè)B原子與4個(gè)N原子結(jié)合，而B原子只有3個(gè)價(jià)電子，故需提供1個(gè)空軌道形成配位鍵。在1個(gè)BN晶胞中，含有4個(gè)“BN”，設(shè)晶胞的棱長(zhǎng)為x，則x3=，從而求出x=，晶體中兩個(gè)距離最近的B原子之間的距離為=cm。答案為：BN晶體中，每1個(gè)B原子與4個(gè)N原子結(jié)合，而B原子只有3個(gè)價(jià)電子，故需提供1個(gè)空軌道形成配位鍵；。