Question

【题目】N、Ga元素因其在生产、生活和科研领域的重要作用而备受关注。

请回答下列问题:

（1）基态Ga原子中含有___________________种能量不同的电子，其中能量最高的电子的电子云轮廓图的形状为_________________________。

（2）Ga单质有晶体和玻璃体两种形态，区别二者最可靠的科学方法为_____________________。

（3）Ga分别与N、P、AS形成化合物的晶体结构与金刚石相似，其熔点如下表所示:

物质	GaN	GaP	GaAs
熔点/℃	1700	1465	1238

①从结构的角度分析，三种晶体熔点不同的原因为____________________________________。

②GaN晶体中含有的化学键类型为______________(填选项字母)。

A.离子键 B.配位键 C.σ键 D.π键 E.氢键

③GaP的晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被P原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。若GaP晶体的密度为pg·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞中Ga和P原子的最近距离为____________nm。

（4）第二周期元素中，基态原子的第一电离能大于基态氮原子的有__________种。

（5）NaNH2是一种重要的工业原料。

①钠元素的焰色反应为黄色。很多金属元素能产生焰色反应的微观原因为___________________。

②NH2-中氮原子的杂化方式为_____________；该离子的空间构型为________________。

③写出与NH2-互为等电子体的分子的化学式：____________________(任写一种)。

Answer 1

【答案】8 哑铃形(或纺锤形) 做X-射线衍射实验 三种晶体均为原子晶体，N、P、As原子半径增大，键长增长，键能减小，熔点降低 BC 2 电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级激发态乃至基态时，以光的形式释放能量，形成焰色反应 sp3 V形 H2O、H2S等(任写一种)

【解析】

（1）基态Ga原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，同能级电子的能量相同，故有8种能量不同的电子，其中能量最高的电子在4p能其轨道电子云轮廓图的形状为哑铃形（或纺锤形）。

（2）区分晶体和非晶体最科学的方法为X射线衍射实验。

（3）①三种品体均为原子晶体，原子晶体的熔点高低受键能影响，随着N、P、As原子半径增大，键长增长，键能减小，熔点降低②原子晶体中不含离子健和π键，氢键不属于化学键，A、D、E项错误；根据Ga原子和N原子的结构特点，GaN晶体的σ键中，部分为两种原子形成的配位键，B、C项正确。品胞中Ga和P原子的最近距离为晶胞体对角线的1/4， 设Ga和P原子的最近距离为b cm，晶参数为a cm，可得b= cm，a=4 b cm；每个晶胞3中含有Ga原子和P原子数目均为4个，则晶体密度g/cm-3

（4）同周期元素基态原子的第一电离能从左到右有增大势，其中第ⅡA族和ⅢA族，第VA族和第AⅣ族反常，0族最大，则第二周期元素中，基态原子的第一电离能大于基态氮原子的有2种。

（5）焰色反应的本质原因是电子跃迁，NH2-中N原子的价层电子对数目为4，故氮原子的杂化方式为sp2，空间构型为V形。根据等电子体的含义可知，与NH2-的等电子体的分子有H2O、H2S等。