Question

【题目】含第VA族的磷、砷(As)等元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。回答下列问题：

(1)基态P原子的核外电子排布式为____，有____个未成对电子。

(2)常温下PCl5是一种白色晶体，其立方晶系晶体结构模型如图甲所示，由A、B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A、B两种微粒分别与CC14、SF6互为等电子体，则A为____，其中心原子杂化轨道类型为____，B为____。

(3)PO43-的空间构型为____，其等电子体有____（请写出一种）。

(4)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(LED)照明，是节能减排的有效举措。已知砷化镓的晶胞结构如图乙，晶胞参数a= 565pm。

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=____g/cm3（列式并计算，精确到小数点后两位），m位置Ga原子与n位置As原子之间的距离为____pm(列式表示)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p3 3 sp3 正四面体 SO42- GaAs 4

【解析】

（1）根据构造原理，按照电子排布顺序（1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f……）进行电子排布，再画出电子排布图分析未成对电子；

（2）PCl5晶体中含有两种微粒，熔融能导电，说明这两种微粒是阴阳离子，再根据A、B两种微粒分别与CC14、SF6互为等电子体，分析作答；

（3）PO43－的孤电子对数为（5-8+3）/2=0，σ键电子对数为4，据此分析构型；原子数为5，价电子数为32，据此找等电子体；

（4）①利用均摊法计算：黑球4个全部在晶胞内，白球位于晶胞顶点和面心，配位数通过观察晶胞分析；

②砷化镓的晶胞含4个CaAs，先计算4个CaAs的质量(70+75) ×4g/NA，再晶胞的体积为a3=(565×10-10)3 cm3，最后通过求算。m与n之间的距离为晶胞体对角线的。

（1）根据构造原理，基态P原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，电子排布图为：，有3个未成对电子。答案：1s22s22p63s23p3 ；3；

（2）常温下PCl5是一种白色晶体，由A、B两种微粒构成。将其加热至148℃熔化，形成一种能导电的熔体，这说明形成的是离子晶体。已知A、B两种微粒分别与CCl4、SF6互为等电子体，由于原子总数和价电子总数分别都相等的是等电子体，则A为PCl4+，P原子的价层电子对数是4，且不存在孤电子对，因此其中心原子杂化轨道类型为sp3，B为PCl6-。答案：PCl ；sp3 ；PCl。

（3） PO43－的中心原子P的价层电子对数是4，由于孤电子对数为0，该离子的空间构型为正四面体形，其等电子体有SO42-、CCl4等。答案：正四面体；SO42-；

（4）①晶胞中黑球位于晶胞内，数目为4，白球位于晶胞顶点和面心，数目为8×1/8+6×1/2=4，数目为1：1，则砷化镓的化学式为CaAs；根据晶胞As原子的配位数为4，则镓原子距离最近的As原子数目也为4，即配位数为4；

②砷化镓的晶胞含4个CaAs，则1mol晶胞的质量为(70+75)× 4g，晶胞的体积为a3=(565×10-10)3 cm3，1mol晶胞的体积为6.02×1023×(565×10-10)3 cm3，则晶胞的密度为(70+75) ×4g/[6.02×1023×(565×10-10)3 cm3]=5.34 g/cm3；m位置As原子与n位置Ga原子之间的距离为晶胞体对角线的1/4，则距离为×565 pm=pm。答案：。