Question

【化学--物质结构与性质】
半导体材料种类繁多，大规模集成电路的制造都是以硅单晶材料为主的，但IIIA-VA族化合物半导体如砷化镓、磷化镓、锑化铟等因有硅、锗所不具备的优良特性越来越受到人们的重视．
（1）立体结构类型相同的氮、磷、砷的氢化物：氨、磷化氢、砷化氢，沸点分别是：-36℃、-89℃、-61℃．磷化氢沸点低于氨、砷化氢的原因是：

 

．
（2）PO₄^3-的空间构型为

 

，与其互为等电子体的一种分子为

 

．
（3）GaAs是人工合成的新型半导体材料，属闪锌矿（立方ZnS）型晶体结构晶体，结构与金刚石相似，只是晶体中有两种不同元素的原子，如图1所示．
GaAs晶体中，每个As与

 

个Ga相连，As与Ga之间存在的化学键有

 

（填字母）．
A．离子键    B．σ键  C．π键    D．氢键
E．配位键    F．金属键  G．极性键
（4）某砷的氧化物俗称“砒霜”，其分子结构如图2所示．该化合物的分子式为

 

，As原子采取

 

杂化．
（5）基态锑（Sb）原子的价电子排布式为

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,化学键,判断简单分子或离子的构型,“等电子原理”的应用,氢键的存在对物质性质的影响

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）根据分子之间的作用力对物质性质的影响答题；
（2）PO₄^3-离子的立体构型可由价层电子对互斥理论确定，根据等电子体的原理可以写与其互为等电子体的分子；
（3）根据图可以看出，每个As与4个Ga以单键相连，每个Ga也与4个As以单键相连，而As最外层有5个电、Ga最外层有3个电子，只能形成三对共用电子对，它们之间有四个共价键，所以有一个配位键，据此判断；
（4）根据分子结构可知，分子内含有6个氧原子，4个砷原子，化学式为As₄O₆；As形成3个共价键，又因为中心原子还有1对孤对电子，所以采用的是sp³杂化；
（5）锑（Sb）是51号元素，根据构造原理可以写出价电子排布式；

解答： 解：（1）根据分子之间的作用力对物质性质的影响可知，氨分子之间有氢键，分子间作用力大，所以NH₃的沸点比PH₃的高，AsH₃的相对分子质量大于PH₃，所以AsH₃的分子间作用力也大于PH₃，所以沸点也高于PH₃，
故答案为：NH₃分子之间有氢键，分子间作用力大，AsH₃的相对分子质量大于PH₃，所以AsH₃的分子间范德华力也大于PH₃；
（2）PO₄^3-中心原子为P，其中σ键电子对数为4，中心原子孤电子对数为

1

2

（5+3-4×2）=0，PO₄^3-价层电子对对数为4+0=4，故立体构型为正四面体；原子总数相同，价电子总数相同的分子称为等电子体．PO₄^3-中含有5个原子，32个价电子，所以与其互为等电子体的一种分子为四氯化碳，
故答案为：正四面体形；CCl₄；
（3）根据图可以看出，每个As与4个Ga以单键相连，每个Ga也与4个As以单键相连，而As最外层有5个电、Ga最外层有3个电子，只能形成三对共用电子对，它们之间有四个共价键，所以有一个配位键，As与Ga之间存在的单键是极性共价键，是σ键，
故答案为BEG；
（4）根据图2的分子结构可知，分子内含有6个氧原子，4个砷原子，化学式为As₄O₆，每个As原子形成3个共价键，又因为中心原子还有1对孤对电子，所以采用的是sp³杂化，
故答案为：As₄O₆；sp³；
（5）锑（Sb）是51号元素，位于第五周期第ⅤA族，价电子数为5，所以价电子排布式为5s²5p³，
故答案为：5s²5p³．

点评：本题主要考查了分子间作用力、分子或离子的空间构型、等电子体、原子的杂化轨道、核外电子排布、晶胞的计算等知识，中等难度．