Question

【题目】含族的磷、砷()等元素的化合物在科学研究和工业生产中有许多重要用途。回答下列问题：

(1)下列状态的磷中，电离最外层一个电子所需能量最小的是__________(填标号)。

A. B. C. D.

(2)常温下是一种白色晶体，由、两种微粒构成。将其加热至148℃熔化，形成一种能导电的熔体。已知、两种微粒分别与、互为等电子体，则为________，其中心原子杂化轨道类型为________，为________。

(3)的、、分别为、、，根据结构与性质的关系解释远大于的原因______________。

(4)的空间构型为_____________。

(5)砷化镓属于第三代半导体，它能直接将电能转变为光能，砷化镓灯泡寿命是普通灯泡的100倍，而耗能只有其10%。推广砷化镓等发光二极管()照明，是节能减排的有效举措。已知砷化镓的晶胞结构如图所示，晶胞参数。

①砷化镓的化学式为__________，镓原子的配位数为__________。

②砷化镓的晶胞密度__________(列式并计算，，精确到小数点后两位)，如图是沿立方格子对角面取得的截图，位置原子与位置原子的核间距x=________。

Answer 1

【答案】 第一步电离出的氢离子抑制了第二步的电离 正四面体 4

【解析】

(1)根据图示判断微粒的电离能状态，结合电离最外层的一个电子需要的能量：基态大于激发态，第一电离能小于第二电离能小于第三电离能小于第四电离能分析判断；

(2) PCl5是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在148℃液化，形成一种能导电的熔体，说明生成自由移动的阴阳离子，一种正四面体形阳离子是PCl4+和一种正六面体形阴离子是PCl6-，即发生反应为：2PCl5=PCl4++PCl6-；

(3) 根据磷酸的电离平衡常数进行解答；

(4)根据中心原子价层电子互斥理论分析判断；

(5)①根据砷化镓晶胞的结构图，m位置Ga原子，n位置As原子，利用均摊法可知，晶胞中含有Ga原子数为8×+6×=4，含有As原子数为4，据此判断其化学式，根据晶胞图可知，镓原子周围距离最近的砷原子数为4，据此答题；

②晶胞的边长为565pm，所以晶胞的体积为(565pm)3，根据ρ=计算密度，晶胞的边长为565pm，所以晶胞的体对角线为×565pm，m位置Ga原子与n位置As原子之间的距离应为晶胞体对角线的，据此计算。

(1)A．为磷原子的基态原子核外电子排布图，失去最外层一个电子，为第一电离能；

B．为磷原子的基态原子失去两个电子的核外电子排布图，再失去最外层一个电子，为第三电离能；

C．为磷原子的基态原子失去一个电子的核外电子排布图，再失去最外层一个电子，为第二电离能；

D．为磷原子的基态原子失去三个电子的核外电子排布图，再失去最外层一个电子，为第四电离能；

结合电离最外层的一个电子需要的能量：基态大于激发态，第一电离能小于第二电离能小于第三电离能小于第四电离能，故电离最外层一个电子所需能量最小的是A，答案选A。

(2) PCl5是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在148℃液化，形成一种能导电的熔体，说明生成自由移动的阴阳离子，一种正四面体形阳离子是PCl4+和一种正六面体形阴离子是PCl6，即发生反应为：2PCl5=PCl4++PCl6，已知A.B两种微粒分别与CCl4、SF6互为等电子体，则A为：PCl4+，PCl4+中P没有孤电子对。含四个σ键，所以原子杂化方式是sp3，B为：PCl6；

(3)相同条件下K越大，酸的电离程度越大，所以相同条件下，电离平衡常数越小，表示弱电解质的电离能力越弱，多元弱酸分步电离，电离程度依次减小，从H3PO4的Kl、K2、K3分别为7.6×10-3、6.3×10-8、4.4×10-13看出：磷酸第一步电离出氢离子后变为阴离子，生成的阴离子发生第二步电离时，第一步产生的氢离子对生成的阴离子的电离起抑制作用，使阴离子的第二步电离平衡逆向移动，导致难电离出带正电荷的氢离子，因此Kl远大于K2；

(4)的中心原子P的价层电子对数=4+=4，则P原子为sp3杂化，五个原子构成的微粒，空间构型为正四面体；

(5)①根据砷化镓晶胞的结构图，m位置Ga原子，n位置As原子，利用均摊法可知，晶胞中含有Ga原子数为8×+6×=4，含有As原子数为4，其化学式为GaAs，根据晶胞图可知，镓原子周围距离最近的砷原子数为4，所以镓原子的配位数为4；

②晶胞的边长为565pm，所以晶胞的体积为(565pm)3，所以晶体的密度为g/cm3=5.34g/cm3，晶胞的边长为565pm，所以晶胞的体对角线为×565pm，m位置Ga原子与n位置As原子之间的距离应为晶胞体对角线的，所以Ga原子与As原子之间的距离为pm。