Question

【题目】元素铜(Cu)、砷(As)、镓(Ga)等形成的化合物在现代工业中有广泛的用途，回答下列问题：

(1)基态铜原子的价电子排布式为_____________,价电子中未成对电子占据原子轨道的形状是__________________________。

(2)化合物AsCl3分子的立体构型为________________，其中As的杂化轨道类型为_____________。

(3)第一电离能Ga__________As。(填“>”或“<”)

(4)若将络合离子[Cu(CN)4]2-中的2个CN- 换为两个Cl-，只有一种结构，则[Cu(CN-)4]2-中4个氮原子所处空间构型为_______________，一个CN-中有__________个π键。

(5)砷化镓是一种重要的半导体材料，晶胞结构如图所示。

熔点为1238℃，密度为g·cm-3，该晶体类型为______________，Ga与As以__________键键合，Ga和As的相对原子质量分别为Ma和Mb，原子半径分别为racm和rbcm，阿伏加德罗常数值为NA，GaAs晶胞中原子体积占晶胞体积的百分率为____________________。(列出计算公式)

Answer 1

【答案】3d104s1 球形 三角锥形 sp3 < 正四面体 2 原子晶体 共价键

【解析】

本题考查的是原子核外电子排布、元素电离能、电负性的含义及应用,、晶胞的计算、原子轨道杂化方式及杂化类型判断。

（1）铜是29号元素，原子核外电子数为29，根据核外电子排布规律书写铜的基态原子价电子电子排布式。

（2）AsCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+(53×1)/2=4，所以原子杂化方式是sp3，由于有一对孤对电子对，分子空间构型为三角锥形；

（3）同一周期，原子序数越小半径越大，同周期第一电离能从左到右，逐渐增大；

（4）若[Cu(CN-)4]2-中4个氮原子为平面构型，用两个Cl-换2个CN- 有两种结构，分别为两个Cl-换相邻或相对，若[Cu(CN-)4]2-中4个氮原子为正四面体构型，用两个Cl-换2个CN- 有一种结构；由于共价键单键中含有一个σ键，双键中含有一个σ键和一个π键，三键中有一个σ键和两个π键；

（5）GaAs的熔点为1238℃，熔点较高，以共价键结合形成属于原子晶体，密度为ρgcm3，根据均摊法计算，As：8×1/8+6×1/2=4，Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的体积V1=(4/3πr3b×4+4/3πr3a×4)×1030，晶胞的体积V2=m/ρ=[4×(Ma+Mb)/NA]/ρ，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为V1/V2×100%将V1、V2带入计算得百分率。据此解答。

（1）Cu是29号元素，原子核外电子数为29，铜的基态原子价电子电子排布式为3d104s1，价电子中未成对电子占据原子轨道的形状是球形。本小题答案为：3d104s1；球形。

（2）AsCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+(53×1)/2=4，所以原子杂化方式是sp3，由于有一对孤对电子对，分子空间构型为三角锥形。本小题答案为：三角锥形；sp3。

（3）根据元素周期律，Ga与As位于同一周期，Ga原子序数小于As，故半径Ga大于As，同周期第一电离能从左到右，逐渐增大，故第一电离能Ga小于As。本小题答案为：<。

（4）若[Cu(CN-)4]2-中4个氮原子为平面构型，用两个Cl-换2个CN- 有两种结构，分别为两个Cl-换相邻或相对，若[Cu(CN-)4]2-中4个氮原子为正四面体构型，用两个Cl-换2个CN- 有一种结构；由于共价键单键中含有一个σ键，双键中含有一个σ键和一个π键，三键中有一个σ键和两个π键， 则CN-中含有三键，三键中含有两个π键。本小题答案为：正四面体；2。

（5）GaAs的熔点为1238℃，熔点较高，以共价键结合形成属于原子晶体，密度为ρgcm3，根据均摊法计算，As：8×1/8+6×1/2=4，Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的体积V1=(4/3πr3b×4+4/3πr3a×4)×1030，晶胞的体积V2=m/ρ=[4×(Ma+Mb)/NA]/ρ，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为V1/V2×100%将V1、V2带入计算得百分率。本小题答案为：原子晶体；共价键； 。