Question

下圖是C₆₀、硅、干冰和砷化鎵的晶體結(jié)構(gòu)或分子模型．

請回答下列問題：
（1）硅與碳同主族，寫出硅原子基態(tài)時的核外電子排布式：

 

．
（2）從晶體類型來看，C₆₀（如圖甲）屬于

 

晶體．
（3）二氧化硅結(jié)構(gòu)跟晶體硅（如圖乙）的結(jié)構(gòu)相似，即二氧化硅的結(jié)構(gòu)相當于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個硅與硅的化學鍵之間插入一個O原子．觀察圖乙晶體硅的結(jié)構(gòu)，結(jié)合題中所給二氧化硅的結(jié)構(gòu)信息，分析晶體二氧化硅中硅原子與共價鍵的個數(shù)比為

 

．
（4）圖丙是干冰的晶胞模型，圖中顯示出的二氧化碳分子數(shù)為14個．實際上一個二氧化碳晶胞中含有

 

個二氧化碳分子，二氧化碳分子中σ鍵與π鍵的個數(shù)比為

 

．
（5）有機化合物中碳原子的成鍵方式有多種，這也是有機化合物種類繁多的原因之一．丙烷和丙烯分子中2號碳原子的雜化方式分別是

 

和

 

．
（6）砷化鎵屬于第三代半導體，它能直接將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽�，砷化鎵燈泡壽命是普通燈泡�?00倍，而耗能只有其中10%，推廣砷化鎵等發(fā)光二極管（LED）照明，是節(jié)能減排的有效舉措，圖丁的砷化鎵晶胞．試回答下列問題：
①下列說法正確的是

 

（填序號）．
A．砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相同    B．第一電離能：As＜Ga
C．電負性：As＜Ga             D．砷和鎵都屬于p區(qū)元素
②砷化鎵是將（CH₃）₃Ga和AsH₃用MOCVD方法制備得到，該反應在700℃進行，反應的方程式為

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布

專題：化學鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）硅的原子數(shù)序為14，根據(jù)能量最低原理書寫電子排布式；
（2）C₆₀有固定的組成，不屬于空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以此判斷晶體類型；
（3）根據(jù)圖乙晶體硅的結(jié)構(gòu)可知，其最小的環(huán)為六元環(huán)判斷二氧化硅的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，每個Si原子周圍要吧形成四個共價鍵，每2個Si原子之間有1個O原子，由此可以判斷硅原子與共價鍵的個數(shù)比目；
（4）利用均攤法計算晶胞；根據(jù)二氧化碳的結(jié)構(gòu)式判斷共價鍵的類型和數(shù)目；
（5）通過價層電子對判斷原子的雜化類型；
（6）①A．對比GaAs與NaCl中陰陽離子在晶胞中的分布可判斷晶胞結(jié)構(gòu)是否一樣；
B．同周期元素從左到右第一電離能逐漸增大；
C．同周期元素從左到右電負性逐漸增大；
D．根據(jù)砷和鎵的價層電子特點判斷；
②根據(jù)反應物、生成物結(jié)合反應條件可書寫化學方程式．

解答： 解：（1）硅的原子數(shù)序為14，根據(jù)能量最低原理可知電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p²，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p²；
（2）C₆₀有固定的組成，不屬于空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熔沸點遠低于金剛石等原子晶體的熔沸點，應為分子晶體，故答案為：分子；
（3）根據(jù)圖乙晶體硅的結(jié)構(gòu)可知，其最小的環(huán)為六元環(huán)判斷二氧化硅的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，每個Si原子周圍要形成四個共價鍵，每2個Si原子之間有1個O原子，由此可以判斷硅原子與共價鍵的個數(shù)比目為1：4，故答案為：1：4；
（4）二氧化碳的晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的定點和面心位置，則晶胞中含有二氧化碳的分子數(shù)為

1

8

×8+6×

1

2

=4，二氧化碳的分子結(jié)構(gòu)為O=C=O，每個分子中含有2個σ鍵和2個π鍵，所以σ鍵與π鍵的個數(shù)比為1：1，故答案為：4；1：1；
（5）丙烷分子中2號碳原子形成4個σ鍵，無孤電子對，所以雜化方式是sp³，丙烯分子中2號碳原子碳原子形成3個σ鍵，無孤電子對，所以雜化方式是sp²，故答案為：sp³；sp²；
（6）①A．GaAs晶體中As分布于晶胞體心，Ga分布于頂點和面心，而NaCl中陰陽離子分別位于晶胞的頂點、面心以及棱和體心，二者結(jié)構(gòu)不同，故A錯誤；
B．同周期元素從左到右第一電離能逐漸增大，則第一電離能：As＞Ga，故B錯誤；
C．同周期元素從左到右電負性逐漸增大，則電負性：As＞Ga，故C錯誤；
D．砷和鎵的價層電子都為sp電子，位于周期表p區(qū)，故D正確；
故答案為：D；
（2）反應為（CH₃）₃Ga和AsH₃，生成為GaAs，根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應有和CH₄，反應的化學方程式為：（CH₃）₃Ga+AsH₃

高溫  .

GaAs+3CH₄，故答案為：（CH₃）₃Ga+AsH₃

高溫  .

GaAs+3CH₄．

點評：本題考查較為綜合，涉及電子排布式的書寫、晶胞的結(jié)構(gòu)、雜化類型的判斷以及有機結(jié)構(gòu)的分析、元素周期律及化學方程式的書寫，題目較難，注意把握相關(guān)知識思路的整理和積累．