题目内容

6．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1s22s22p63s23p63d104s24p3．
（2）根据元素周期律，原子半径Ga大于As，第一电离能Ga小于As．（填“大于”或“小于”）
（3）AsCl3分子的立体构型为三角锥形，其中As的杂化轨道类型为sp3．
（4）GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高．
（5）GaAs的熔点为1238℃，密度为ρ g•cm-3，其晶胞结构如图所示．该晶体的类型为原子晶体，Ga与As以共价键键合．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$\frac{4π×1{0}^{-30}N{\;}_{A}ρ（{r}_{Ga}^{3}+{r}_{As}^{3}）}{3（{M}_{Ga}+{M}_{As}）}$×100%．

分析 （1）As为ⅤA族33号元素，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3；
（2）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；
（3）AsCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+$\frac{5-3×1}{2}$=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；
（4）GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高；
（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ρ g•cm-3，根据均摊法计算，As：$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}=4$，Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的体积V1=（$\frac{4}{3}π{{r}^{3}}_{As}×4+\frac{4}{3}π{{r}^{3}}_{Ga}×4$）×10-30，晶胞的体积V2=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{4×\frac{（{M}_{Ga}+{M}_{As}）}{{N}_{A}}}{ρ}$，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为$\frac{{V}_{1}}{{V}_{2}}×100%$将V1、V2带入计算得百分率=$\frac{4π×1{0}^{-30}N{\;}_{A}ρ（{r}_{Ga}^{3}+{r}_{As}^{3}）}{3（{M}_{Ga}+{M}_{As}）}$×100%．

解答 解：（1）As为ⅤA族33号元素，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3，故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p3；
（2）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，
故答案为：大于；小于；
（3）AsCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+$\frac{5-3×1}{2}$=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，
故答案为：三角锥形；sp3；
（4）GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高，
故答案为：GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高；
（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ρ g•cm-3，根据均摊法计算，As：$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}=4$，Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的体积V1=（$\frac{4}{3}π{{r}^{3}}_{As}×4+\frac{4}{3}π{{r}^{3}}_{Ga}×4$）×10-30，晶胞的体积V2=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{4×\frac{（{M}_{Ga}+{M}_{As}）}{{N}_{A}}}{ρ}$，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为$\frac{{V}_{1}}{{V}_{2}}×100%$将V1、V2带入计算得百分率=$\frac{4π×1{0}^{-30}N{\;}_{A}ρ（{r}_{Ga}^{3}+{r}_{As}^{3}）}{3（{M}_{Ga}+{M}_{As}）}$×100%，
故答案为：原子晶体；共价；$\frac{4π×1{0}^{-30}N{\;}_{A}ρ（{r}_{Ga}^{3}+{r}_{As}^{3}）}{3（{M}_{Ga}+{M}_{As}）}$×100%．

点评 本题考查了分子空间构型、电子排布式、原子杂化方式、晶胞密度的计算、电离能及半径大小比较等知识，综合性较强，最后的计算难度较大，要求学生有较严谨的态度和扎实的基础，也是对学生能力的考查．

练习册系列答案
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11．下列说法正确的是（　　）
A．在溶液的稀释过程中，离子浓度有的可能增大，有的可能减小，有的可能不变
B．将AlCl3溶液、Na2SO3溶液蒸干并灼烧可分别得到Al2O3、Na2SO3
C．25℃时，用pH相同的稀醋酸和盐酸分别中和同浓度、同体积的NaOH溶液至混合溶液呈中性时，消耗稀醋酸和盐酸的体积相同
D．25℃时，pH=9的NH4Cl与NH3•H2O混合溶液中c（Cl-）＞c（NH4+）
12．向1L含0.01mol NaAlO2和0.02mol NaOH的溶液中缓慢通入CO2，随n（CO2）增大，先后发生三个不同的反应，当0.01mol＜n（CO2）≤0.015mol时发生的反应是：2NaAlO2+CO2+3H2O═2Al（OH）3↓+Na2CO3下列对应关系正确的是（　　）
选项n（CO2）/mol溶液中离子的物质的量浓度
A 0c（Na+）＞c（AlO2-）+c（OH-）
B0.01c（Na+）＞c（AlO2-）＞c（OH-）＞c（CO32-）
C0.015c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞C（OH-）
D0.03c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（OH-）＞c（H+）
A．AB．BC．CD．D
14．NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：

回答下列问题：
（1）NaClO2中Cl的化合价为+3价．
（2）写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+2ClO2．
（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为NaOH溶液、Na2CO3溶液．“电解”中阴极反应的主要产物是ClO2-（或NaClO2）．
（4）“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2．此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：1，该反应中氧化产物是O2．
（5）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力．NaClO2的有效氯含量为1.57．（计算结果保留两位小数）
1．下列有关实验的操作正确的是（　　）
  实验操作 
 A配制稀硫酸  先将浓硫酸加入烧杯中，后倒入蒸馏水
 B 排水法收集KMnO4分解产生的O2 先熄灭酒精灯，后移除导管
 C 浓盐酸与MnO2反应制备纯净Cl2 气体产物先通过浓硫酸，后通过饱和食盐水
 D CCl4萃取碘水中的I2 先从分液漏斗下口放出有机层，后从上口倒出水层
A．AB．BC．CD．D
11．室温下，下列各选项中所述的两个量，前者一定大于后者的是（　　）
A．pH=10的NaOH溶液和pH=4的盐酸溶液中，水的电离程度
B．将pH=3的盐酸和醋酸分别稀释成pH=5的溶液，需加水的体积
C．10mL0.1mol•L-1的醋酸与100mL0.01mol•L-1的醋酸中的H+物质的量
D．等体积pH相等的醋酸和盐酸，分别与过量的锌粉反应产生的H2的质量
18．请写出分子中有六个碳原子和四个甲基且一氯代物有两种的烷烃的结构简式（CH3）2CHCH（CH3）2，并用系统命名法进行命名2，3-二甲基丁烷．
3．某二元化合物A由X、Y两元素组成，它具有良好的电学和光学性能，将20.6gA隔绝空气加热至300℃完全分解，产生19.2gX单质和1.12L气体Y单质（标准状况）．A遇水剧烈反应，产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体C和黄色沉淀D，D在空气中最终变为蓝色固体，该蓝色固体加热生成黑色固体E．
（1）Y元素在周期表中放入位置第2周期第ⅤA族，镁与Y单质反应产物的化学式Mg3N2
（2）A在300℃下隔绝空气加热分解的化学方程式2Cu3N$\frac{\underline{\;300℃\;}}{\;}$6Cu+N2．
（3）A与足量盐酸反应，产生白色沉淀，化学方程式为Cu3N+4HCl=3CuCl↓+NH4Cl，
（4）用化学方程式解释黄色固体D变为蓝色固体的原因4CuOH+O2+2H2O=4Cu（OH）2．
（5）固体E和气体C加热反应，有红色固体生成，其化学方程式为3CuO+2NH3$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$3Cu+N2+3H2O或6CuO+2NH3$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$3Cu2O+N2+3H2O．请设计实验方案检验红色固体成分取少量固体mg加入稀硫酸后过滤、洗涤、干燥到恒重，称量固体质量为ng，根据m与n的关系确定其组成．
4．下列指定反应的离子方程式正确的是（　　）
A．将铜插入稀硝酸中：Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+H2O
B．向Fe2（SO4）3溶液中加入过量铁粉：Fe3++Fe═2Fe2+
C．向Al2（SO4）3溶液中加入过量氨水：Al3++3NH3•H2O═Al（OH）3↓+3NH4+
D．向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸：Na2SiO3+3H+═H2SiO3↓+3Na+

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