Question

【題目】已知元素鎵和砷的單質(zhì)及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)上有重要的用途。回答下列問(wèn)題：

（1）砷元素基態(tài)原子的電子排布式為_______________________。

（2）砷與氫元素可形成化合物砷化氫，該化合物的空間構(gòu)型為_____________，其中砷原子的雜化方式為__________。

（3）根據(jù)等電子原理，寫出由短周期元素組成且與砷化氫互為等電子體的一種離子的化學(xué)式________。

（4）已知由元素砷與鎵元素組成的化合物A為第三代半導(dǎo)體。已知化合物A的晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，其中砷原子位于立方體內(nèi)，鎵原子位于立方體頂點(diǎn)和面心，請(qǐng)寫出化合物A的化學(xué)式____________；

（5）已知鋁與鎵元素位于同一主族，金屬鋁屬立方晶系，其晶胞邊長(zhǎng)為405 pm，密度是2.70g·cm－3，通過(guò)計(jì)算確定鋁原子在三維空間中堆積方式________________（已知NA=6.02×1023,1pm=10-10cm,4053=6.64×107）;晶胞中距離最近的鋁原子可看作是接觸的，列式計(jì)算鋁的原子半徑r(A1)=______pm.(只列出計(jì)算式即可)

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s24p3 三角錐型 sp3 H3 O+ GaAs 面心立方最密堆積

【解析】（1）砷元素位于第四周期VA族，所以基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。

（2）AsH3中As原子價(jià)層電子對(duì)為3+ =4、孤電子對(duì)數(shù)為1，As原子雜化方式為sp3雜化，空間結(jié)構(gòu)為三角錐型。

（3）根據(jù)等電子原理：由短周期元素組成的微粒，只要其原子總數(shù)相同、各微粒的價(jià)電子總數(shù)相同，則互稱為等電子體。AsH3為4原子，價(jià)電子總數(shù)為：5+1×3=8，H3O+為4原子，價(jià)電子總數(shù)為：1×3+6-1=8，故H3O+與AsH3互為等電子體。

（4）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中Ga原子數(shù)目=8×+6×=4、As原子數(shù)目=4，故該化合物化學(xué)式為GaAs。

（5）根據(jù)密度公式可得，由此解得每個(gè)晶胞中含有的原子數(shù)N(Al)=4.00，所以該晶體中鋁原子在三維空間里的堆積方式為面心立方最密堆積；在面心立方晶胞中，每個(gè)面的對(duì)角線上三個(gè)原子緊挨著，所以對(duì)角線長(zhǎng)度=×405pm，對(duì)角線為四個(gè)Al原子半徑之和，所以每個(gè)鋁原子半徑==143pm。