题目内容

6．Ⅰ．铬位于第四周期ⅥB族，主要化合价+2，+3，+6，单质硬度大，耐腐蚀，是重要的合金材料．
（1）基态铬原子的价电子排布图，CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断CrO2Cl2是非极性（填“极性”或“非极性”）分子．
（2）CrCl3•6H2O实际上是配合物，配位数为6，其固体有三种颜色，其中一种浅绿色固体与足量硝酸银反应时，1mol固体可生成2mol氯化银沉淀，则这种浅绿色固体中阳离子的化学式[Cr（H2O）5 Cl]2+．
Ⅱ．砷化镓为第三代半导体材料，晶胞结构如图所示，
（3）砷化镓可由（CH3）3Ga和AsH3在700℃下反应制得，反应的化学方程式为（CH3）3Ga+AsH3$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$3CH4+GaAs．
（4）AsH3空间构型为三角锥形．已知（CH3）3Ga为非极性分子，则其中镓原子的杂化方式是sp2．
（5）砷化镓晶体中最近的砷和镓原子核间距为a cm，砷化镓的摩尔质量为b g/mol，阿伏伽德罗常数值为NA，则砷化镓晶体密度的表达式$\frac{3\sqrt{3}b}{16{a}^{3}{N}_{A}}$ g/cm3．

分析 Ⅰ．（1）铬位于第四周期ⅥB族，其原子核外有24个电子，3d能级上有4个电子、4s能级上有2个电子，3d、4s电子为其价电子；
根据相似相溶原理确定CrO2Cl2分子的极性；
（2）1mol固体可生成2mol氯化银沉淀，说明该配合物的分子的外界有2个氯离子，其配位数是6，根据氯原子守恒知，则该配合物內界中含有1个氯原子和5个水分子；
Ⅱ．（3）根据反应物、生成物结合反应条件可书写化学方程式；
（4）利用价层电子对互斥模型判断分子的空间构型和杂化方式；
（5）先根据直角三角形计算正四面体的边长，确定晶胞的体积，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算密度．

解答 解：Ⅰ．（1）铬位于第四周期ⅥB族，其原子核外有24个电子，3d能级上有4个电子、4s能级上有2个电子，3d、4s电子为其价电子，故价电子排布图为；CCl4、CS2都是非极性分子，非极性分子的溶质极易溶于非极性分子形成的溶剂，根据相似相溶原理知，CrO2Cl2是非极性分子，故答案为：；非极性； 
（2）1mol固体可生成2mol氯化银沉淀，说明该配合物的分子的外界有2个氯离子，则该配合物阳离子带两个单位的正电荷，其配位数是6，根据氯原子守恒知，则该配合物內界中含有1个氯原子和5个水分子，所以其阳离子为[Cr（H2O）5 Cl]2+，故答案为：[Cr（H2O）5 Cl]2+；
Ⅱ．（3）反应为（CH3）3Ga和AsH3，生成为GaAs，根据质量守恒可知还应有CH4，反应的化学方程式为（CH3）3Ga+AsH3$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$3CH4+GaAs，
故答案为：（CH3）3Ga+AsH3$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$3CH4+GaAs；
（4）AsH3中心原子As电子对数=3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，为sp3杂化，有一对孤电子对，故分子空间构型为三角锥形，（CH3）3Ga中Ga形成3个δ键，没有孤电子对，为sp2杂化，故答案为：三角锥形；sp2；
（5）在砷化镓晶胞中，含有Ga=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，含有As=4，因此每个晶胞中含有4个GaAs．在砷化镓晶体中最近的砷和镓原子核间距为a cm，由于As处于与它相连的四个Ga构成的四面体的几何中心．距离最近且相等的As原子之间的距离为L．则a=$\frac{\sqrt{6}}{4}L$，L=$\frac{4a}{\sqrt{6}}$．最近的两个As在晶胞面对角线的$\frac{1}{2}$处．设该晶胞的长度是x，则$\frac{\sqrt{2}}{2}x=\frac{4a}{\sqrt{6}}$；解得x=$\frac{4a}{\sqrt{3}}$，则砷化镓晶体密度的表达式为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{b}{{N}_{A}}×4}{（\frac{4\sqrt{3}}{3}）^{3}}$=$\frac{3\sqrt{3}b}{16{a}^{3}{N}_{A}}$．
故答案为：$\frac{3\sqrt{3}b}{16{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查了配合物的结构、相似相溶原理、核外电子排布图等知识点，方程式的书写、分子空间构型以及杂化类型的判断、晶胞密度计算等知识，题目难度较大，明确配合物的外界、内界、配位数及能量最低原理、保里不相容原理、洪特规则即可解答，注意：配合物在水溶液里电离时，内界中的原子不发生电离，为易错点．

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