Question

【題目】磷和砷的相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。回答下列問題：

（1）紅磷是巨型共價分子，無定型結(jié)構(gòu)，下列方法能證明紅磷是非晶體的是_____。

A 質(zhì)譜法 B 原子發(fā)射光譜法 C 核磁共振譜法 D X射線行射法

（2）第一電離能介于Al、P之間的第三周期元素有___種。GaCl3分子中心原子的雜化方式為___。

（3）基態(tài)As原子的核外電子排布式為_____，As原子的逐級電離能數(shù)據(jù)如下：

第一電離能	第二電離能	第三電離能	第四電離能	第五電離能	第六電離能
947.0	1798	2735	4837	6043	12310

為什么第五電離能與第六電離能相差較大_____________。

（4）如圖所示，每條折線表示周期表ⅣA-ⅦA中的某一族元素氫化物的沸點變化。每個小黑點代表一種氫化物，其中a點代表的是___________。

（5）黑磷是新型二維半導(dǎo)體材料，具有片層結(jié)構(gòu)（如下圖所示），P原子的雜化形式為_____，層與層之間的相互作用為_____。

（6）GaAs的熔點為1238℃，且熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，該晶體的類型為_____，每個As原子周圍最近的As原子數(shù)目為_____，一個GaAs晶胞中配位鍵的數(shù)目為_____。

（7）已知GaAs的密度為dg/cm3，摩爾質(zhì)量為Mg/mol，阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，則晶胞中最近的As和Ga原子核間距為_____ nm（列式表示）。

Answer 1

【答案】D 三 sp2 3d104s24p3 As原子最外層有五個電子，失去的第六個電子來自全滿的次外層，所需能量較高 SiH4 sp2 范德華力 原子晶體 12 4 ××107nm

【解析】

綜合應(yīng)用物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識解答,同種元素逐級電離能規(guī)律、周期表中第一電離能的周期性規(guī)律、分子間氫鍵對物質(zhì)沸點的影響、化學(xué)鍵的類型與判斷、中心原子的雜化類型、等電子體的概念與書寫、分子晶體和金屬晶體中配位數(shù)的含義、晶胞;邊長與密度的計算等。

(1)紅磷是巨型共價分子，無定型結(jié)構(gòu)，能證明紅磷是非晶體的最可靠方法是X射線行射法；

答案選D；

(2)第IIA族元素np能級全空、第VA族元素np能級半充滿，使第一電離能出現(xiàn)"反常"。 第三周期元素第一電離能由小到大的順序為Na、Al、 Mg、Si、S、P、C、Ar，介于Al、P之間的有Mg、Si、S三種元素；Ga位于第四周期第IIA族，GaCl3分子中，Ga原子價層電子對數(shù)為=3，則其雜化方式為sp2；

(3)As位于周期表中第4周期第VA族，則基態(tài)As原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p3；

As的第五電高能與第六電離能相差顯著，As失去5個電子后電子排布為3d10，此時3d為全滿，較穩(wěn)定，此時再失去一個電子較困難，所以第五電高能與第六電離能相差顯著，

故答案為：3d104s24p3；As原子最外層有五個電子，失去的第六個電子來自全滿的次外層，所需能量較高；

(4)在ⅣA～ⅦA中的氫化物里，相對分子質(zhì)量越大，物質(zhì)熔沸點越高，NH3、H2O、HF因存在氫鍵，故沸點高于同主族相鄰元素氫化物的沸點，只有ⅣA族元素氫化物不存在反�，F(xiàn)象，故a點代表的應(yīng)是SiH4；

(5)每個P原子為3個六元環(huán)共用，P原子給每個六元環(huán)貢獻(xiàn)率為，每個六元環(huán)占有的磷原子個數(shù)為6=2；P原子的雜化形式為sp2；其結(jié)構(gòu)類似石墨一樣的片層結(jié)構(gòu)，層與層之間以的作用力為范德華力；

(6)原子晶體、離子晶體熔沸點較高，但離子晶體熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電，GaAs的熔點為1238℃，且熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，不屬于離子晶體，屬于原子晶體，每個As原子周圍最近的As原子數(shù)目== 12；由圖可知，一個GaAs晶胞中配位鍵的數(shù)目為4；

(7)該晶胞中As原子個數(shù)為4、Ga原子個數(shù)8×+6×=4，晶胞棱長==cm，晶胞中最近的As和Ca原子核間距等于晶胞體對角線的=××cm=××107nm。