Question

【题目】第一代半导体材料(Si、Ge等)与第二代半导体材料(GaAs、InSb等)一起，将人类推进了信息时代。近年来，以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料的出现，开辟了人类资源和能源节约型社会的新发展，也成为了科学家研究的热点。

（1）N、P、AS位于同一主族，基态氮原子的核外共有___种不同运动状态的电子，N2O的空间构型为_______。

（2）酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学中的光敏剂、催化剂等方面得到广泛的应用，其结构如图所示，中心离子为钴离子。酞菁钻中碳原子的杂化轨道类型为___；与钴离子通过配位健结合的氮原子的编号是_______。

（3）C与N处于同周期相邻元素，C形成的一种重要物质可燃冰是天然气水合物，具有笼形结构如图A(表面的小球是水分子，内部的大球是甲烷分子)。图A中最小的环中连接的原子总数是_______。可燃冰晶体具有多种笼状结构，其中一种由1个图A所示笼分别用2个面与另外两个相同的笼共面而成，则中间笼实际占有____个水分子。

（4）已知PH3分子的键角约为94%，而AsH3分子的键角约为91.8°，试用价层电子对互斥理论解释PH3的键角比AsH3的键角大的原因________________。

（5）第三周期主族元素中，按第一电离能大小排序，第一电离能在磷和铝之间的元素有____。

（6）氮化硼、氮化铝、氮化镓的结构类似于金刚石，熔点如表中所示；试从结构的角度分析它们熔点不同的原因__________________。

物质	BN	AIN	GaN
熔点/℃	3000	2200	1700

（7）磷化铝晶胞如图所示，若两个铝原子之间的最近距离为dpm，NA代表阿伏加德罗常数的值，则磷化铝晶体的密度p=_____g/cm3。

Answer 1

【答案】 7 直线形 sp2 1、3 10 15 P原子半径比As原子半径小，PH3分子中成键电子对间的距离较近，斥力更大 Mg、Si、S 氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体，键长依次增大，键能依次降低，熔点依次降低

【解析】（1）考查原子运动状态的判断、以及空间构型，N原子核外有7个电子，即核外有7种不同运动状态的电子；如果以O为中心，有2个σ键，孤电子对数(6－2×3)/2=0，价层电子对数为2，因此N2O的空间构型为直线型；（2）考查杂化类型的判断和配位键形成，根据结构简式，C原子有3个σ键，无孤电子对，因此C的杂化类型为sp2；N最外层有5个电子，形成3个共价键达到稳定结构，2、4号N原子正好有3个共价键，因此无配位键，1、3号N原子有4个化学键，说明各有1个配位键，即能与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是1、3；（3）考查微粒个数的判断，表面的小球是水分子，水分子间通过分子间氢键连接到一起，图A中最小的环中连接的原子总数是10，可燃冰晶体具有多种笼状结构期中一种由1个图A所示笼分别用2个面与另外两个相同的笼共面而成，即中间笼有10个水分子不分摊，两个面与另外笼共面，名为正五边形，5个水分子，则实际占有10＋5×2×1/2=15个水分子；（4）考查价层电子对互拆理论，PH3和AsH3，中心原子都有1个孤电子对，P原子半径比As原子半径小，PH3分子中成键电子对间的距离较近，斥力更大；（5）考查第一电离能的规律，同周期从左向右第一电离能增大，但IIA>IIIA，VA>VIA，因此介于P和Al之间的元素是Mg、Si、S；（6）三种物质的结构类似于金刚石，因此氮化硼、氮化铝、氮化镓属于原子晶体，原子晶体熔沸点高低判断，利用半径大小进行，半径大小B<Al<Ga，因此键长依次增大，键能依次降低，熔点依次降低；（7）考查晶胞的计算，Al位于顶点和面心，实际占有Al的个数为8×1/8＋6×1/2=4，P位于晶胞内部，个数为4，化学式为AlP，晶胞的质量为4×58/NAg，两个铝原子之间最近的距离是面对角线的一半，根据勾股定理，求出边长为pm，在晶胞的体积为()3×10－30cm3，根据密度的定义，该晶胞的密度为g/cm3。