Question

【題目】元素銅(Cu)、砷(As)、鎵(Ga)等形成的化合物在現(xiàn)代工業(yè)中有廣泛的用途，回答下列問(wèn)題：

(1)基態(tài)銅原子的價(jià)電子排布式為_____________,價(jià)電子中未成對(duì)電子占據(jù)原子軌道的形狀是__________________________。

(2)化合物AsCl3分子的立體構(gòu)型為________________，其中As的雜化軌道類型為_____________。

(3)第一電離能Ga__________As。(填“>”或“<”)

(4)若將絡(luò)合離子[Cu(CN)4]2-中的2個(gè)CN- 換為兩個(gè)Cl-，只有一種結(jié)構(gòu)，則[Cu(CN-)4]2-中4個(gè)氮原子所處空間構(gòu)型為_______________，一個(gè)CN-中有__________個(gè)π鍵。

(5)砷化鎵是一種重要的半導(dǎo)體材料，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

熔點(diǎn)為1238℃，密度為g·cm-3，該晶體類型為______________，Ga與As以__________鍵鍵合，Ga和As的相對(duì)原子質(zhì)量分別為Ma和Mb，原子半徑分別為racm和rbcm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，GaAs晶胞中原子體積占晶胞體積的百分率為____________________。(列出計(jì)算公式)

Answer 1

【答案】3d104s1 球形 三角錐形 sp3 < 正四面體 2 原子晶體 共價(jià)鍵

【解析】

本題考查的是原子核外電子排布、元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,、晶胞的計(jì)算、原子軌道雜化方式及雜化類型判斷。

（1）銅是29號(hào)元素，原子核外電子數(shù)為29，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫銅的基態(tài)原子價(jià)電子電子排布式。

（2）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+(53×1)/2=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；

（3）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；

（4）若[Cu(CN-)4]2-中4個(gè)氮原子為平面構(gòu)型，用兩個(gè)Cl-換2個(gè)CN- 有兩種結(jié)構(gòu)，分別為兩個(gè)Cl-換相鄰或相對(duì)，若[Cu(CN-)4]2-中4個(gè)氮原子為正四面體構(gòu)型，用兩個(gè)Cl-換2個(gè)CN- 有一種結(jié)構(gòu)；由于共價(jià)鍵單鍵中含有一個(gè)σ鍵，雙鍵中含有一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，三鍵中有一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵；

（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ρgcm3，根據(jù)均攤法計(jì)算，As：8×1/8+6×1/2=4，Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的體積V1=(4/3πr3b×4+4/3πr3a×4)×1030，晶胞的體積V2=m/ρ=[4×(Ma+Mb)/NA]/ρ，故GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為V1/V2×100%將V1、V2帶入計(jì)算得百分率。據(jù)此解答。

（1）Cu是29號(hào)元素，原子核外電子數(shù)為29，銅的基態(tài)原子價(jià)電子電子排布式為3d104s1，價(jià)電子中未成對(duì)電子占據(jù)原子軌道的形狀是球形。本小題答案為：3d104s1；球形。

（2）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+(53×1)/2=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。本小題答案為：三角錐形；sp3。

（3）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。本小題答案為：<。

（4）若[Cu(CN-)4]2-中4個(gè)氮原子為平面構(gòu)型，用兩個(gè)Cl-換2個(gè)CN- 有兩種結(jié)構(gòu)，分別為兩個(gè)Cl-換相鄰或相對(duì)，若[Cu(CN-)4]2-中4個(gè)氮原子為正四面體構(gòu)型，用兩個(gè)Cl-換2個(gè)CN- 有一種結(jié)構(gòu)；由于共價(jià)鍵單鍵中含有一個(gè)σ鍵，雙鍵中含有一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，三鍵中有一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵， 則CN-中含有三鍵，三鍵中含有兩個(gè)π鍵。本小題答案為：正四面體；2。

（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ρgcm3，根據(jù)均攤法計(jì)算，As：8×1/8+6×1/2=4，Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的體積V1=(4/3πr3b×4+4/3πr3a×4)×1030，晶胞的體積V2=m/ρ=[4×(Ma+Mb)/NA]/ρ，故GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為V1/V2×100%將V1、V2帶入計(jì)算得百分率。本小題答案為：原子晶體；共價(jià)鍵； 。