题目内容
【题目】I.1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。
科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如下，其中配位键和氢键均采用虚线表示。
（1）写出基态Cu原子的核外电子排布式____________________。
（2）写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式(必须将配位键表示出来)_________________。
II.砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：
（1）写出基态As原子的外围电子排布式________。
（2）根据元素周期律，原子半径Ga_______As，第一电离能Ga______As。(填“大于”或“小于”)
（3）AsCl3分子的立体构型为_______，其中As的杂化轨道类型为________。
（4）GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是__________________。
（5）GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________，Ga与As以___________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为M1 g·mol－1和M2 g·mol－1，原子半径分别为r1 pm和r2 pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为__________________________(列出含ρ和NA的计算式）。
【答案】 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 
4s24p3 大于 小于 三角锥型 sp3 GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体 原子晶体 共价 4π×10-30ρNA(r13+r23)/3(M1+M2)×100%
【解析】Ⅰ（1）Cu为第29号元素，其核外电子排布为：[Ar]3d104s1。
（2）图示中Cu2+与周围四个水分子中的O之间形成的都应该是配位键，显然应该是Cu2+提供空轨道，所以该离子为：
。
Ⅱ（1）As为33号元素，所以核外电子排布为：[Ar] 3d104s24p3，所以外围电子排布式为：4s24p3。
（2）同周期由左向右半径逐渐减小，所以半径Ga＞As。As的4p能级为半满的稳定结构，所以其第一电离能增大，即第一电离能为：Ga＜As。
（3）根据价层电子对互斥理论AsCl3的价电子对为4，配位数为3，所以分子是三角锥形，As为sp3杂化。
（4）GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其差异如此之大，只可能是因为晶体类型发生变化，即GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体。
（5）根据晶体的熔点和晶胞结构可以判断该晶体为原子晶体，所以原子之间应该以共价键键合。晶胞中含有4个GaAs，所以晶胞质量为4(M1+M2)/NA g，进而得到晶胞密度为4(M1+M2)/ (ρNA) cm3＝4×1030(M1+M2)/ (ρNA) pm3。晶胞中含有4个Ga和4个As，所以原子的体积为(4×4πr13/3 + 4×4πr23/3)pm3；所以GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为(4×4πr13/3 + 4×4πr23/3)÷[4×1030(M1+M2)/ (ρNA)]＝4π×10-30ρNA(r13+r23)/3(M1+M2) ×100%。
【题目】某校甲、乙两个化学小组学生利用下图所示装置进行“铁与水反应及相关性质”的实验。
(1)装置B中发生反应的化学方程式是____________________________________。
(2)装置E中的现象是___________________________________________________。
(3)将探究小组分为两组，按题图装置进行对比实验，甲组用洒精喷灯、乙组用洒精灯加热，反应产物均为黑色粉末(纯净物)，两组分别用产物进行以下实验。
步骤 | 操作 | 甲组现象 | 乙组现象 |
1 | 取黑色粉末加入稀盐酸 | 溶解，无气泡 | 溶解，无气泡 |
2 | 取少骤1中溶液，滴加酸性KMnO4溶液 | 紫色褪去 | 紫色褪去 |
3 | 取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液 | 变红 | 无现象 |
4 | 向步骤3溶液中滴加新制氯水 | 红色褪去 | 先变红，后褪色 |
①乙组得到的黑色粉末是________________________。
②甲组步骤1中反应的离子方程式为______________________________________。
③乙组步骤4中，溶液变红的原因为____________________、___________________；(用离子方程式表示)；溶液褪色可能的原因是_____________________________；验证方法为________________________________________。
