Question

ⅢA族的硼、鋁、鎵、銦、鉈等元素在化合物中通常表現(xiàn)出+3價(jià)，含ⅢA族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途．請回答下列問題．
（1）基態(tài)B原子核外電子排布式

 

，在BF₃分子中中心原子B的軌道雜化方式

 

．
（2）氯化鋁（AlCl₃）為無色透明晶體或白色而微帶淺黃色的結(jié)晶性粉末，密度2.44g/cm³，熔點(diǎn)190℃（2.5大氣壓），沸點(diǎn)182.7℃，在177.8℃升華，氯化鋁的蒸氣或溶于非極性溶劑中或處于熔融狀態(tài)時(shí)，都以共價(jià)的二聚成Al₂Cl₆形式存在，則氯化鋁屬于

 

晶體（填所屬晶體類型）
（3）砷化鎵屬于第三代半導(dǎo)體，它能直接將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽埽�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，砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似．試回答下列問題：
①下列說法正確的是

 

（填序號(hào)）．
A．砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)中Ga原子的軌道雜化方式為sp³    B．第一電離能：As＜Ga
C．電負(fù)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(yīng)在700℃進(jìn)行，反應(yīng)的方程式為

 

．
（4）鉈化鈉的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，該物質(zhì)化學(xué)式為

 

．已知該晶體是立方晶系，Na、Tl最近距離為a pm，寫出計(jì)算該晶體的密度

 

 g/cm³．（已知阿佛加德羅常數(shù)：N_A?mol^-1）

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,元素周期律的作用,原子核外電子排布,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,不同晶體的結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用力的區(qū)別

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）B原子核外有5個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式；根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定B原子的雜化類型；
（2）分子晶體的熔沸點(diǎn)較低；
（3）①A．根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定原子雜化類型；
B．同一周期中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第VA族元素大于其相鄰元素；
C．同一周期中，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而增大；
D．根據(jù)最后填入的電子判斷其所屬區(qū)名稱；
②根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件書寫方程式；
（4）利用均攤法確定其化學(xué)式，結(jié)合ρ=

m

V

計(jì)算．

解答： 解：（1）B原子核外有5個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知基態(tài)B原子核外電子排布式為1S²2S²2P¹，在BF₃分子中中心原子B的價(jià)層電子對個(gè)數(shù)=3且不含孤電子對，所以B原子的軌道雜化方式為sp²，故答案為：1s²2s²2p¹；sp²；
（2）分子晶體的熔沸點(diǎn)較低，根據(jù)氯化鋁的熔沸點(diǎn)知，氯化鋁屬于分子晶體，故答案為：分子；
（3）①A．砷化鎵中Ga原子的價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4且含有一個(gè)孤電子對，所以晶胞結(jié)構(gòu)中Ga原子的軌道雜化方式為sp³，故A正確；
 B．As和Ga屬于同一周期元素，且As屬于第VA族元素，所以第一電離能：As＞Ga，故B錯(cuò)誤；
C．電負(fù)性：As＞Ga，故C錯(cuò)誤；      
D．砷和鎵最后填入的電子都是p電子，所以都屬于p區(qū)元素，故D正確；
故選AD；
②砷化鎵是將（CH₃）₃Ga和AsH₃用MOCVD方法制備得到，該反應(yīng)在700℃進(jìn)行，所以其方程式為（CH₃）₃Ga+AsH₃ 

高溫  .

GaAs+3CH₄，
故答案為：（CH₃）₃Ga+AsH₃ 

高溫  .

GaAs+3CH₄；
（4）該晶胞中鈉離子個(gè)數(shù)=5+12×

1

4

=8，Tl離子個(gè)數(shù)=4+8×

1

8

+6×

1

2

=8，所以該晶胞中鈉離子和鉈離子個(gè)數(shù)為8：8=1：1，所以其化學(xué)式為NaTl；
體內(nèi)小立方體中黑色球與白色球之間距離最近，小立方體上面處于對角線的兩個(gè)白色球之間的距離=

2

a pm，1個(gè)白色球與周圍4個(gè)白色球形成正四面體，中心到頂角距離為

2

a pm，中心原子到面的距離等于到頂點(diǎn)距離的

1

3

，所以頂點(diǎn)到面的距離=

2

3

apm，正四面體兩個(gè)頂點(diǎn)上鉈原子的距離=2

( 2 )2-( 2 3 )2

apm=

8

3

apm，晶胞對角線的距離=

16

3

apm，晶胞的棱長=

8 3

apm，
該晶胞的體積=（

8 3

apm）³，ρ=

(204+23) NA ×8

( 8 3 a×10-10)3

g/cm³=

681 3

8×10-30NAa3

g/cm³，
故答案為：

681 3

8×10-30NAa3

．

點(diǎn)評：本題考查了晶胞的計(jì)算、晶體類型的判斷、化學(xué)式的判斷、原子雜化方式的判斷等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)均攤法確定化學(xué)式、根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定原子雜化方式，結(jié)合元素周期律來分析解答，難點(diǎn)是晶胞密度的計(jì)算，注意，Na、Tl最近距離為a，不是指晶胞表面Na、Tl原子之間的距離，為易錯(cuò)點(diǎn)．