Question

【题目】2019年1月3日上午，嫦娥四号探测器翩然落月，首次实现人类飞行器在月球背面的软着陆。所搭载的“玉兔二号”月球车，通过砷化镓（GaAs）太阳能电池提供能量进行工作。回答下列问题：

（1）基态Ga原子价电子排布式______，核外电子占据最高能级的电子云形状为______；基态As原子最高能层上有______个电子。

（2）镓失去电子的逐级电离能（单位：kJmol-1）的数值依次为577、1985、2962、6192，由此可推知镓的主要化合价为______和+3，砷的第一电离能比镓______（填“大”或“小”）。

（3）第四周期元素中，与基态As原子核外未成对电子数目相同的元素符号为______。

（4）砷化镓可由（CH3）3Ga和AsH3在700℃制得，（CH3）3Ga中C原子的杂化方式为______，AsH3分子的空间构型为______。

（5）相同压强下，AsH3的沸点______NH3（填“大于”或“小于”），原因为______。

（6）GaAs为原子晶体，其晶胞结构如图所示，Ga与As以______（填“共价键”或“离子键”）键合。设阿伏伽德罗常数的值为NA，该晶胞边长为a pm则GaAs晶体的密度为______gcm-3（列出计算式即可）。

Answer 1

【答案】4s24p1 哑铃型 3 +1 大 V、Co sp3 三角锥形 大于 NH3分子之间含氢键 共价键 ρ=

【解析】

（1）Ga是31号元素，基态Ga原子价电子排布式为4s24p1，核外电子占据最高能级的电子云形状为哑铃型，As为33号元素，基态As原子最高能层上有3个电子，故答案为：4s24p1；哑铃型；3；

（2）根据镓的电离能数值可知，失去1个电子或3个电子时电离能突变，由此可推知镓的主要化合价为+1和+3，砷的4p上有3个电子，为半充满状态，所以砷第一电离能比镓大，故答案为：+1；大；

（3）As原子核外有3个未成对电子，在第四周期中，与之相同的元素符为V，其价电子排布式为3d34s2和Co，其价电子排布式为3d74s2，故答案为：V、Co；

（4）砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃制得，(CH3)3Ga中C原子的价层电子对数为4，杂化方式为sp3，由于As和N同主族，化学性质相似，所以NH3是三角锥形，AsH3也是三角锥形，故答案为：sp3；三角锥形；

（5）As和N同主族，相同压强下，AsH3的沸点小于NH3的沸点，因为NH3分子之间含氢键，沸点反常高于同主族的氢化物的沸点，故答案为：大于；NH3分子之间含氢键；

（6）GaAs为原子晶体，Ga与As以共价键键合，该晶胞中Ga原子个数为4，As原子个数为8×1/8+6×1/2=4，该晶胞的密度为ρ==，故答案为：共价键；ρ=。