Question

已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42．X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子．X跟Y可形成化合物X₂Y₃，Z元素可以形成負一價離子．請回答下列問題：
（1）X元素基態(tài)原子核外電子排布式為

 

，該元素的名稱是

 

．
（2）Y元素原子價電子排布圖為

 

．
（3）X與Z可形成化合物XZ₃，該化合物的空間構(gòu)型為

 

．
（4）已知由元素X與鎵元素組成的化合物A為第三代半導體．已知化合物A的晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，其中X原子位于立方體內(nèi)，鎵原子位于立方體頂點和面心，請寫出化合物A的化學式

 

；化合物A可由（CH₃）₃Ga和XZ₃在700℃下反應制得，反應的化學方程式為

 

．
（5）已知鋁與鎵元素位于同一主族，金屬鋁屬立方晶系，其晶胞邊長為405pm，密度是2.70g?cm^-3，通過計算確定其晶胞的類型

 

（填簡單、體心或面心立方）；晶胞中距離最近的鋁原子可看作是接觸的，計算鋁的原子半徑r（Al）=

 

pm．（列出算式即可，已知：405³≈6.64×10⁷）

Answer 1

考點：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應用,晶胞的計算

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，X元素原子的核外電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，處于第四周期第ⅤA族，故X為As元素；Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子，Y的2p軌道上有2個電子或4個電子，所以Y為碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X₂Y₃，故Y為氧元素；X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42，則Z的質(zhì)子數(shù)為42-8-33=1，則Z為氫元素，氫原子可以形成負一價離子，符合題意，據(jù)此可以解題．

解答： 解：X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，X元素原子的核外電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，處于第四周期第ⅤA族，故X為As元素；Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子，Y的2p軌道上有2個電子或4個電子，所以Y為碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X₂Y₃，故Y為氧元素；X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42，則Z的質(zhì)子數(shù)為42-8-33=1，則Z為氫元素，氫原子可以形成負一價離子，符合題意，
（1）由上述分析可知，X為砷元素，其原子的核外電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³；砷；
（2）Y為O元素，原子價電子排布圖為，故答案為：；
（3）X與Z可形成化合物XZ₃為AsH₃，由于As與N為同主族元素，最外層都有5個電子，AsH₃空間結(jié)構(gòu)與NH₃相似，為三角錐型，故答案為：三角錐型；
（4）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中Ga原子數(shù)目=8×

1

8

+6×

1

2

=4、As原子數(shù)目=4，故該化合物化學式為GaAs，由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃下反應制得，由原子守恒可知有甲烷生成，反應的化學方程式為：（CH₃）₃Ga+AsH₃

700°C

₃ GaAs+3CH₄，故答案為：GaAs；（CH₃）₃Ga+AsH₃

700°C

₃ GaAs+3CH₄；
（5）根據(jù)密度公式可得N（Al）×

27

4053

×10^-30×6.02×10²³=2.70，由此解得每個晶胞中含有的原子數(shù)N（Al）=4.00，∴其晶胞的類型面心立方晶胞；
在面心立方晶胞中，每個面的對角線上三個原子緊挨著，所以對角線長度=

2

×405pm，對角線為四個Al原子半徑之和，所以每個鋁原子半徑=

2 ×405pm

4

=143pm，故答案為：面心立方；143．

點評：本題考查了晶胞的計算、原子核外電子排布圖的書寫、晶體類型的判斷等知識點，這些知識點都是考試熱點，根據(jù)構(gòu)造原理、密度公式、晶體類型與熔沸點的關(guān)系來分析解答，難點是晶胞的計算，中等難度．