Question

鎵(Ga)、鍺(Ge)、砷(As)、硒(Se)均為第四周期的元素，它們在高科技尖端科學特別是信息領域有著廣泛的用途。試回答下列問題：
（1）基態鍺原子的價電子排布式為_________________________________。
（2）沸點:NH₃________AsH₃(填“＞”、“＜”或“＝”，原因是_____________________。
（3）某砷的氧化物俗稱“砒霜”，其分子結構如圖所示，該化合物的分子式為_______,As原子采取__________雜化。

（4）H₂SeO₄和H₂SeO₃是硒的兩種含氧酸，請根據結構與性質的關系，解釋H₂SeO₄比H₂SeO₃酸性強的原因________________________。
（5）砷化鎵可由(CH₃)₂Ga和AsH₃在700℃下反應制得，反應的方程式為_________________；砷化鎵的晶胞結構如下圖所示，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的值）。

Answer 1

（1）4s²4p²（1分）
（2）＞（1分，寫“大于”不得分） NH₃分子間存在氫鍵，所以NH₃沸點高于AsH₃ (2分，只要指明NH₃分子間存在氫鍵即可)
（3）As₄O₆（1分）    sp³（1分）
（4）H₂SeO₄和H₃SeO₃可表示為(HO)₂SeO₂和(HO)₃Se，H₂SeO₃中的Se為+4價，而H₂SeO₄中的Se為+6價，導致Se-O-H中的O的電子更向Se偏移，越易電離出H⁺(2分，合理答案即可)
（5）(CH₃)₃Ga + AsH₃GaAs + 3CH₄（2分，不寫反應條件不扣分，化學式寫錯、不配平不得分）； (2分，合理答案即可)

試題分析：（1）鍺是第四周期第ⅣA族元素，原子序數是32，所以依據核外電子排布規律可知，基態鍺原子的價電子排布式為4s²4p²；
（2）由于氮元素的非金屬性強，因此NH₃分子間存在氫鍵，所以NH₃沸點高于AsH₃沸點；
（3）根據分子結構可知，分子內含有6個氧原子，4個砷原子，化學式為As₄O₆。由于每個As原子形成3個共價鍵，又因為中心原子還有1對孤對電子，所以采用的是sp³雜化；
（4）由于H₂SeO₄和H₃SeO₃可表示為(HO)₂SeO₂和(HO)₃Se，H₂SeO₃中的Se為+4價，而H₂SeO₄中的Se為+6價，導致Se-O-H中的O的電子更向Se偏移，越易電離出H⁺，所以H₂SeO₄比H₂SeO₃酸性強；
（5）砷化鎵可由(CH₃)₂Ga和AsH₃在700℃下反應制得，則根據原子守恒可知，另外一種生成物是甲烷，則該反應的方程式為(CH₃)₃Ga + AsH₃GaAs + 3CH₄；根據晶胞結構可知GaAs晶體中，每個As與4個Ga相連，且As原子全部在晶胞里面，共計是4個。晶胞邊長為a pm，所以晶胞的體積
是a³pm³，所以每立方厘米含該晶胞的個數是，因此含有的As原子個數是×4，物質的量是mol，所以As元素的質量是mol×75g/mol＝g。