Question

元素周期表中的第ⅢA、ⅣA、ⅤA族的部分元素往往易形成原子晶体，氮化铝、磷化硼和砷化镓属于此列，如氮化铝晶体中每个Al原子与4个N原子相连，每个N原子也与4个Al原子相连，晶胞如右图所示．磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层；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%．试回答下列问题：
（1）下列离子中最外层电子数不为8的是______（选填序号）．
A．P^3-           B．Al³⁺           C．Ti⁴⁺         D．Ga³⁺
（2）下列说法正确的是______（选填序号）．
A．硼和镓都属于S区元素，磷、砷属于P区元素
B．第一电离能：As＞Ga    Mg＞Al
C．根据等电子体原理，砷化镓、磷化硼的晶胞与氮化铝晶体相同且类似于单晶硅
D．NH₃沸点高于AsH₃，其原因是NH₃分子中共价键强度较大
（3）砷化镓可由（CH₃）₃Ga和AsH₃反应得到，该反应在700℃进行，反应的化学方程式为______

Answer 1

【答案】分析：（1）根据其基态离子核外电子排布式判断；
（2）A．根据元素周期表知，硼、镓、磷、砷都属于P区元素；
B．同一周期第一电离能：第VA族大于第IIIA族，第IIA族大于第IIIA族；
C．等电子体结构相似；
D．含有氢键的物质沸点较大；
（3）根据温度、反应物和生成物结合原子守恒写出反应方程式，根据价层电子对互斥理论确定杂化方式；
（4）人们把这类（用短线表示共价键，同时用小黑点表示非键合的孤电子对）添加了孤对电子的结构式叫做路易斯结构式，也叫电子结构式；
根据三溴化硼的空间构型判断分子的极性，如果是对称结构则是非极性分子，否则是极性分子．
解答：解：（1）A．P^3-核外有3个电子层，最外层有8个电子，故不选；          
B．Al³⁺核外有2个电子层，最外层有8个电子，故不选；         
C．Ti⁴⁺核外有18个电子，最外层有8个电子，故不选；       
D．Ga³⁺核外有28个电子，最外层有18个电子，故选；
故选D；
（2）A．除了ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号，所以硼、镓、磷、砷都属于P区元素，故错误；
B．同一周期第一电离能：第VA族大于第IIIA族，第IIA族大于第IIIA族，所以As＞Ga、Mg＞Al，故正确；
C．等电子体结构相似，所以砷化镓、磷化硼的晶胞与氮化铝晶体相同且类似于单晶硅，故正确；
D．含有氢键的物质沸点较大，氨气中存在氢键，AsH₃中不含氢键，所以NH₃沸点高于AsH₃，故错误；
故选BC；
（3）在700℃时，（CH₃）₃Ga和AsH₃反应生成GaAs和甲烷，反应方程式为：（CH₃）₃Ga+AsH₃GaAs+3CH₄，（CH₃）₃Ga分子中Ga原子含有3个σ键且不含孤电子对，所以Ga原子的杂化方式是sp²，
A．CH₄中碳原子含有4个σ键且不含孤电子对，所以采用sp³杂化，故不选；
B．CH₂=CH₂中碳原子含有3个σ键且不含孤电子对，所以采用sp²杂化，故选；
C．CH≡CH中碳原子含有2个σ键且不含孤电子对，所以采用sp杂化，故不选；      
D．HCHO 中碳原子含有3个σ键且不含孤电子对，所以采用sp²杂化，故选；     
E．中碳原子含有3个σ键且不含孤电子对，所以采用sp²杂化，故选；
故答案为：（CH₃）₃Ga+AsH₃GaAs+3CH₄，BDE；

（4）三溴化磷分子的路易斯结构式为：，三溴化硼分子中B原子价层电子对=3+=3，且不含孤电子对，所以是平面正三角形结构，属于对称结构，正负电荷重心重合，属于非极性分子，故答案为：，非极性．
点评：本题考查较综合，涉及杂化方式的判断、第一电离能的大小判断等知识点，难点是路易斯结构式的书写，该知识点不属于中学知识，注意第一电离能的规律及异常现象，为易错点．