Question

【题目】第一代半导体材料（Si. Ge等）与第二代半导体材料（GaAs、 InSb等）一起，将人类推进了信息时代。近年来，以碳化硅( SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料的出现，开辟了人类资源和能源节约型社会的新发展，也成为了科学家研究的热点。

(1)基态锗原子的价电子排布图为_____。

(2)N、P、As位于同一主族，基态氮原子的核外共有____种不同运动状态的电子，N20的空间构型为____，与P043-互为等电子体的分子有 ____（填一种即可）。

(3)酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学中的光敏剂、催化剂等方面得到广泛的应用，其结构如图所示，中心离子为钴离子。

酞菁钴中碳原子的杂化轨道类型为____；与钴离子通过配位健结合的氮原子的编号是_____。

(4)已知PH3分子的键角约为94°，而AsH3分子的键角约为91.8°，试用价层电子对互斥理论解释PH3的键角比AsH3的键角大的原因_____________________。

(5)第三周期主族元素中，按第一电离能大小排序，第一电离能在磷和铝之间的元素有______。

(6)氮化硼、氮化铝、氮化镓的结构类似于金刚石，熔点如表中所示：

试从结构的角度分析它们熔点不同的原因___________________。

(7)磷化铝晶胞如图所示，若两个铝原子之间的最近距离为d pm，NA代表阿伏加德罗常数 的值，则磷化铝晶体的密度ρ= ____g/cm3。

Answer 1

【答案】 7 直线形 CCl4（或SiF4等） sp2 1、3 P原子半径比As原子半径小，PH3分子中成键电子对间的距离较近，斥力更大 Mg、Si、S 氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体，键长依次增大，键能依次降低，熔点依次降低

【解析】试题分析：(1)基态锗原子的价电子排布式是4S24P2；(2)有几个电子就有几种运动状态；根据N20与CO2是等电子体； P043-由5个原子构成，价电子数是32；(3) 酞菁钴中碳原子都有3个 键，无孤对电子；氮原子最外层有5个电子，能形成3个共价键；(4) P原子半径比As原子半径小，PH3分子中成键电子对间的距离较近，斥力更大；(5)同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，ⅡA元素的S轨道全充满为稳定状态，第一电离能大于ⅢA；ⅤA的元素P轨道半充满为稳定状态，所以第一电离能大于ⅥA的元素；(6) 氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体，键长依次增大，键能依次降低；(7)根据均摊原则计算晶胞的化学式，两个铝原子之间的最近距离为d pm，则晶胞的体积为 ，根据 计算密度；

解析：(1)基态锗原子的价电子排布图是；(2)氮原子核外有7个电子，有7种运动状态；N20与CO2是等电子体，CO2是直线型分子，所以N20的空间构型是直线型；P043-由5个原子构成，价电子数是32，所以与P043-互为等电子体的分子有CCl4（或SiF4等）；(3) 酞菁钴中碳原子都有3个 键，无孤对电子，所以碳原子的杂化轨道类型为sp2；氮原子最外层有5个电子，能形成3个共价键，2,4两个氮原子都有3个共价键，1,3两个氮原子有4个键，所以1,3两个氮原子与钴离子通过配位健结合；(4) P原子半径比As原子半径小，PH3分子中成键电子对间的距离较近，斥力更大，所以PH3的键角比AsH3的键角大；(5)同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，ⅡA元素的S轨道全充满为稳定状态，第一电离能大于ⅢA；ⅤA的元素P轨道半充满为稳定状态，所以第一电离能大于ⅥA的元素；所以第三周期主族元素中，按第一电离能大小排序，第一电离能在磷和铝之间的元素有Mg、Si、S；(6) 氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体，键长依次增大，键能依次降低，熔点依次降低；(7)根据均摊原则，晶胞中P原子数是4，Al原子数是 ，所以晶胞的摩尔质量是232g/mol，两个铝原子之间的最近距离为d pm，则晶胞的体积为 ， g/cm3；