Question

【題目】B、N、F、Ga、As是新一代太陽能電池、半導(dǎo)體材料中含有的主要元素。回答下列問題：

（1）基態(tài)Ga原子的核外電子排布式是__________,基態(tài)Ga原子核外電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為________。

（2）在第四周期中，與基態(tài)As原子核外未成對(duì)電子數(shù)目相同的元素為__________。

（3）NF3的立體構(gòu)型為_______。N2F2分子中各原子都滿足8電子結(jié)構(gòu)，分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為______，氮原子的雜化軌道類型為__________。

（4）B、Al、Ga單質(zhì)的熔點(diǎn)依次為2300°C，660°C，29.8°C，解釋熔點(diǎn)產(chǎn)生差異的原因______。

（5）由B、N、F組成的某離子化合物中，B、N、F的原子個(gè)數(shù)比為1：1：8，其陰、陽離子互為等電子體，該化合物中的陽離子、陰離子符號(hào)分別為__________。

（6）GaAs晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。

①圖中As原子的坐標(biāo)參數(shù)為，_______。

②已知晶胞中相鄰且最近的Ga、As原子的核間距為acm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，晶體的密度為___________g/cm3(填寫表達(dá)式)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1 啞鈴形 V、Co 三角錐形 3：1 sp2 硼單質(zhì)是原子晶體，熔點(diǎn)高，Al、Ga均為金屬晶體，且位于同主族，Al、Ga的價(jià)電子數(shù)相同，Al的原子半徑較小，則金屬鍵較強(qiáng)，熔點(diǎn)較高 NF4+、BF4- ()

【解析】

(1)Ga是31號(hào)元素，基態(tài)Ga原子核外有31個(gè)電子，其核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1，由此可知，基態(tài)Ga原子核外電子占據(jù)最高能級(jí)軌道為4p軌道，p軌道為啞鈴形，故答案為：1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1；啞鈴形；

(2)As的核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p3，基態(tài)As原子核外未成對(duì)電子數(shù)目為3，第四周期中，除As外，核外未成對(duì)電子數(shù)目為3的還有核外電子排布式子為：1s22s22p63s23p63d34s2的V，1s22s22p63s23p63d74s2的Co，故答案為：V；Co；

(3)NF3的中心原子N，σ鍵數(shù)=3，孤電子對(duì)數(shù)==1，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+1=4，則NF3的中心原子N軌道雜化類型為sp3雜化，且有1對(duì)孤電子，則NF3的立體構(gòu)型為三角錐形。N2F2分子中各原子都滿足8電子結(jié)構(gòu)，則N2F2的結(jié)構(gòu)式為F-N=N-F，1個(gè)N2F2分子中含3個(gè)σ鍵，1個(gè)π鍵，σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比=3:1，N2F2分子N原子的σ鍵數(shù)=3，孤電子數(shù)=0，則N原子以sp2方式雜化，故答案為：三角錐形；3:1；sp2；

(4)硼單質(zhì)是原子晶體，Al、Ga均為金屬晶體，故B單質(zhì)的熔點(diǎn)高于Al、Ga，Al、Ga位于同主族，Al、Ga的價(jià)電子數(shù)相同，Al的原子半徑較小，則金屬鍵較強(qiáng)，熔點(diǎn)較高，故答案為：硼單質(zhì)是原子晶體，熔點(diǎn)高，Al、Ga均為金屬晶體，且位于同主族，Al、Ga的價(jià)電子數(shù)相同，Al的原子半徑較小，則金屬鍵較強(qiáng)，熔點(diǎn)較高；

(5)由B、N、F元素組成的離子化合物A中，B、N、F原子的個(gè)數(shù)比為1︰1︰8，其陰陽離子是等電子體，則每個(gè)等電子體的電子數(shù)為電子總數(shù)的的一半，即為=42，可將氟原子平均分配后分別和N、B組成離子，即陽離子為NF4+，陰離子為BF4-，故答案為：NF4+、BF4-；

(6)①從左往右4個(gè)As原子的坐標(biāo)依次為：，故答案為：；

②根據(jù)均攤法可知，1個(gè)晶胞中Ga的個(gè)數(shù)==4，As的個(gè)數(shù)=4，即1個(gè)晶胞中含4個(gè)Ga、4個(gè)As，則1個(gè)晶胞的質(zhì)量m==。設(shè)晶胞邊長為x，則體對(duì)角線長度為=，則4a=，，所以1個(gè)晶胞的體積V=cm3，所以晶體的密度ρ=。