Question

【題目】Ⅰ．砷化鎵(GaAs)是優良的半導體材料，可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等。回答下列問題：

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

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

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

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

(5)GaAs的熔點為1238℃，密度為ρg·cm-3，其晶胞結構如圖所示。該晶體的類型為________________,Ga與As以________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質量分別為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．醋酸銅可合成復合材料石墨烯Cu，其制備原料為CuSO4、NH3·H2O和醋酸等。

(1)寫出一種與SO42-互為等電子體的分子__________。

(2)二聚醋酸銅的結構示意圖如圖所示，Cu2+的配位數為___________。

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

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的熔沸點高 原子晶體 共價鍵 ×100% CCl4 5 3：1 2.78/a3

【解析】

Ⅰ．(1)As為ⅤA族33號元素；

(2)同一周期，原子序數越小半徑越大，同周期第一電離能從左到右，逐漸增大；

(3)AsCl3中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=3+=4，據此解答；

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

(5)GaAs的熔點為1238℃，熔點較高，以共價鍵結合形成屬于原子晶體，密度為ρ gcm-3，根據均攤法計算。

Ⅱ．(1)SO42-有5個原子、價電子總數為32，據此判斷；

(2)Cu2+與周圍的5個O原子形成配位鍵；

(3)根據均攤法計算晶胞中K原子、C60分子數目，確定二者數目之比；計算晶胞中K原子、C60分子的總質量，再利用ρ=計算晶體密度。

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

(2)根據元素周期律，Ga與As位于同一周期，Ga原子序數小于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中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=3+=4，所以原子雜化方式是sp3，由于有一對孤對電子對，分子空間構型為三角錐形；

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

(5)GaAs的熔點為1238℃，熔點較高，以共價鍵結合形成屬于原子晶體，密度為ρ gcm-3，根據均攤法計算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帶入計算得百分率=×100%；

Ⅱ．(1)SO42-有5個原子、價電子總數為32，則與其等電子體的有CCl4；

(2)Cu2+與周圍的5個O原子形成配位鍵，Cu2+的配位數為5；

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