Question

【題目】Ⅰ．砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，可用于制作微型激光器或太陽(yáng)能電池的材料等�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

(1)寫(xiě)出基態(tài)As原子的核外電子排布式________________________。

(2)根據(jù)元素周期律，原子半徑Ga______As，第一電離能Ga________As。(填“大于”或“小于”)

(3)AsCl3分子的立體構(gòu)型為_____________，其中As的雜化軌道類(lèi)型為_________。

(4)GaF3的熔點(diǎn)高于1000℃，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9℃，其原因是____________。

(5)GaAs的熔點(diǎn)為1238℃，密度為ρg·cm-3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類(lèi)型為________________,Ga與As以________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa g·mol-1 和MAs g·mol-1，原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏伽德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為____________________。

Ⅱ．醋酸銅可合成復(fù)合材料石墨烯Cu，其制備原料為CuSO4、NH3·H2O和醋酸等。

(1)寫(xiě)出一種與SO42-互為等電子體的分子__________。

(2)二聚醋酸銅的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，Cu2+的配位數(shù)為___________。

(3)石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯(C60)，C60和K能形成新型化合物，其晶胞如圖所示，晶胞參數(shù)為a nm該化合物中K原子和C60分子的個(gè)數(shù)比為______，該晶體的密度ρ=______g/cm3(列出計(jì)算式)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s24p3 大于 小于 三角錐形 sp3 GaF3是離子晶體，GaCl3是分子晶體，離子晶體GaF3的熔沸點(diǎn)高 原子晶體 共價(jià)鍵 ×100% CCl4 5 3：1 2.78/a3

【解析】

Ⅰ．(1)As為ⅤA族33號(hào)元素；

(2)同一周期，原子序數(shù)越小半徑越大，同周期第一電離能從左到右，逐漸增大；

(3)AsCl3中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+=4，據(jù)此解答；

(4)GaF3的熔點(diǎn)高于1000℃，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9℃，其原因是GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)高；

(5)GaAs的熔點(diǎn)為1238℃，熔點(diǎn)較高，以共價(jià)鍵結(jié)合形成屬于原子晶體，密度為ρ gcm-3，根據(jù)均攤法計(jì)算。

Ⅱ．(1)SO42-有5個(gè)原子、價(jià)電子總數(shù)為32，據(jù)此判斷；

(2)Cu2+與周?chē)��?/span>5個(gè)O原子形成配位鍵；

(3)根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中K原子、C60分子數(shù)目，確定二者數(shù)目之比；計(jì)算晶胞中K原子、C60分子的總質(zhì)量，再利用ρ=計(jì)算晶體密度。

Ⅰ．(1)As為ⅤA族33號(hào)元素，電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p3；

(2)根據(jù)元素周期律，Ga與As位于同一周期，Ga原子序數(shù)小于As，故半徑Ga大于As，同周期第一電離能從左到右，逐漸增大，故第一電離能Ga小于As；

(3)AsCl3中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+=4，所以原子雜化方式是sp3，由于有一對(duì)孤對(duì)電子對(duì)，分子空間構(gòu)型為三角錐形；

(4)GaF3的熔點(diǎn)高于1000℃，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9℃，其原因是GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)高；

(5)GaAs的熔點(diǎn)為1238℃，熔點(diǎn)較高，以共價(jià)鍵結(jié)合形成屬于原子晶體，密度為ρ gcm-3，根據(jù)均攤法計(jì)算As：8×+6×＝4，Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的體積V1=(πr3As×4+πr3Ga×4)×10-30，晶胞的體積V2==，故GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為×100%將V1、V2帶入計(jì)算得百分率=×100%；

Ⅱ．(1)SO42-有5個(gè)原子、價(jià)電子總數(shù)為32，則與其等電子體的有CCl4；

(2)Cu2+與周?chē)��?/span>5個(gè)O原子形成配位鍵，Cu2+的配位數(shù)為5；

(3)晶胞中K原子原子數(shù)目=12×=6、C60分子數(shù)目=1+8×=2，化合物中K原子和C60分子的個(gè)數(shù)比為6:2=3:1；晶胞中K原子、C60分子的總質(zhì)量=g，晶體密度=g÷(a×10-7)3=g/cm3。