题目内容

14.镓(Ga)、锗(Ge)、砷(As)、硒(Se)均为第四周期的元素,它们在高科技尖端科学特别是信息领域有着广泛的用途.试回答下列问题:
(1)镓、锗、砷、硒的第一电离能由大到小的顺序是As>Se>Ge>Ga.(用元素符号表示)
(2)亚硒酸(H2SeO3)是一种剧毒物质,SeO32-中硒原子的杂化方式为sp3.
(3)AsH3沸点比NH3低,其原因是NH3分子间能形成氢键,而As电负性小,半径大,分子间不能形成氢键.
(4)已知砷化镓的晶胞结构如图,则砷化镓的化学式为GaAs.
(5)在700℃时,将(CH3)3Ga和AsH3混合反应可制备砷化镓,该反应的化学方程式为(CH3)3Ga+AsH3$\stackrel{700℃}{→}$GaAs+3CH4.

分析 (1)同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大,As的4p能级含有3个电子,为半满稳定状态,第一电离能较高;
(2)根据SeO32- 中的Se原子的价层电子对数可以判断杂化方式;
(3)从是否形成氢键的角度分析;
(4)根据晶胞结构,利用均摊法计算出晶胞中各原子个数比,进而确定化学式;
(5)根据元素守恒可写出化学方程式.

解答 解:(1)同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大,As的4p能级含有3个电子,为半满稳定状态,第一电离能较高,则第一电离能As>Se>Ge>Ga,
故答案为:As>Se>Ge>Ga;
(2)根据SeO32- 中的Se原子的价层电子对数为$\frac{6+2}{2}$=4,所以硒原子的杂化方式为可以判断杂化方式为sp3,
故答案为:sp3; 
(3)N原子半径较小,电负性较大,对应的NH3分子间能形成氢键,沸点较高,而As电负性小,半径大,分子间不能形成氢键,沸点较低,
故答案为:NH3分子间能形成氢键,而As电负性小,半径大,分子间不能形成氢键;
(4)根据晶胞结构,利用均摊法可知,晶胞中砷、镓原子个数分别为4和$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4,它们的个数比为1:1,所以其化学式为GaAs,
故答案为:GaAs;
(5)在700℃时,将(CH3)3Ga和AsH3混合反应可制备砷化镓,该反应的化学方程式为(CH3)3Ga+AsH3$\stackrel{700℃}{→}$GaAs+3CH4,
故答案为:(CH3)3Ga+AsH3$\stackrel{700℃}{→}$GaAs+3CH4.

点评 本题考查较为综合,涉及元素周期律的递变规律、杂化类型的判断、氢键、晶胞的计算等知识,题目难度中等,注意有关基础知识的积累.

练习册系列答案
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5.某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究.
(1)提出假设  
①该反应的气体产物是CO2.
②该反应的气体产物是CO.
③该反应的气体产物是CO2、CO的混合物.
(2)设计方案  
如图所示,将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应,测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比.

(3)查阅资料
氮气不与碳、氧化铁发生反应.实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液混合加热反应制得氮气.请写出该反应的离子方程式:NH4++NO2-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2↑+2H2O.
(4)实验步骤
①按图连接装置,并检查装置的气密性,称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混合均匀,放入48.48g的硬质玻璃管中;
②加热前,先通一段时间纯净干燥的氮气;
③停止通入N2后,夹紧弹簧夹,加热一段时间,澄清石灰水(足量)变浑浊;
④待反应结束,再缓缓通入一段时间的氮气.冷却至室温,称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g;
⑤过滤出石灰水中的沉淀,洗涤、烘干后称得质量为2.00g.
步骤②、④中都分别通入N2,其作用分别为步骤②中是为了排尽空气;步骤④是为了赶出所有的CO2,确保完全吸收.
(5)数据处理
试根据实验数据分析,写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式:2C+Fe2O3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+CO↑+CO2↑.
(6)实验优化  学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善.
①甲同学认为:应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液,其理由是Ba(OH)2溶解度大,浓度大,使CO2被吸收的更完全.
②从环境保护的角度,请你再提出一个优化方案将此实验装置进一步完善:在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置.

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