题目内容

【题目】[化学——选修3:物质结构与性质]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原子的核外电子排布式________________________。

(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1000℃,GaCl3的熔点为77.9℃,其原因是_____________________。

(5)GaAs的熔点为1238℃,密度为ρg·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MGa g·mol-1 和MAs g·mol-1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏伽德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为____________________。

【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3;(2) 大于,小于;(3)三角锥形,sp3;(4)GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,离子晶体GaF3的熔沸点高;(5)原子晶体;共价键;。

【解析】

试题分析:(1)As的原子序数是33,则基态As原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。

(2)同周期自左向右原子半径逐渐减下,则原子半径Ga大于As,由于As的4p轨道电子处于半充满状态,稳定性强,所以第一电离能Ga小于As。

(3)AsCl3分子的价层电子对数=3+=4,即含有一对孤对电子,所以立体构型为三角锥形,其中As的杂化轨道类型为sp3。

(4)由于GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,所以离子晶体GaF3的熔沸点高;

(5)GaAs的熔点为1238℃,密度为ρg·cm-3,其晶胞结构如图所示,熔点很高,所以晶体的类型为原子晶体,其中Ga与As以共价键键合。根据晶胞晶胞可知晶胞中Ca和As的个数均是4个,所以晶胞的体积是。二者的原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏伽德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%=。

练习册系列答案
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【题目】3月调研)[化学——选修3:物质结构与性质]氮化硼( BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂(主要成分Na2B4O7)为起始物,经过一系列反应可以得到BN和火箭高能燃料及有机合成催化剂BF3的过程如下:

(1)写出由B203制备BF3的化学方程式 ,BF3中B原子的杂化轨道类型为____,BF3分子空间构型为____。

(2)在硼、氧、氟、氮中第一电离能由大到小的顺序是(用元素符号表示)____。

(3)已知:硼酸的电离方程式为H3B03 +H20 [B(OH)4] - +H+,试依据上述反应写出[ Al( OH)4] -的结构式____,并推测1mol NH4BF4(氟硼酸铵)中含有____个配位键。

(4)由12个硼原子构成如图1的结构单元,硼晶体的熔点为1873℃,则硼晶体的1个结构单元中含有____ 个B-B键。

(5)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼(晶体结构如图2)是通常存在的稳定相可作高温润滑剂。立方相氮化硼(晶体结构如图3)是超硬材料,有优异的耐磨性。

①关于这两种晶体的说法,不正确的是____(填字母)。

a.两种晶体均为分子晶体

b.两种晶体中的B-N键均为共价键

c.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软

d.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大

②六方相氮化硼晶体内B-N键数与硼原子数之比为__ __,其结构与石墨相似却不导电,原因是____。

③立方相氮化硼晶体中,每个硼原子连接____个六元环。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300 km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实,推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是 。

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