Question

下图是C₆₀、硅、干冰和砷化镓的晶体结构或分子模型．

请回答下列问题：
（1）硅与碳同主族，写出硅原子基态时的核外电子排布式：

 

．
（2）从晶体类型来看，C₆₀（如图甲）属于

 

晶体．
（3）二氧化硅结构跟晶体硅（如图乙）的结构相似，即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子．观察图乙晶体硅的结构，结合题中所给二氧化硅的结构信息，分析晶体二氧化硅中硅原子与共价键的个数比为

 

．
（4）图丙是干冰的晶胞模型，图中显示出的二氧化碳分子数为14个．实际上一个二氧化碳晶胞中含有

 

个二氧化碳分子，二氧化碳分子中σ键与π键的个数比为

 

．
（5）有机化合物中碳原子的成键方式有多种，这也是有机化合物种类繁多的原因之一．丙烷和丙烯分子中2号碳原子的杂化方式分别是

 

和

 

．
（6）砷化镓属于第三代半导体，它能直接将电能转变为光能，砷化镓灯泡寿命是普通灯泡的100倍，而耗能只有其中10%，推广砷化镓等发光二极管（LED）照明，是节能减排的有效举措，图丁的砷化镓晶胞．试回答下列问题：
①下列说法正确的是

 

（填序号）．
A．砷化镓晶胞结构与NaCl相同    B．第一电离能：As＜Ga
C．电负性：As＜Ga             D．砷和镓都属于p区元素
②砷化镓是将（CH₃）₃Ga和AsH₃用MOCVD方法制备得到，该反应在700℃进行，反应的方程式为

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）硅的原子数序为14，根据能量最低原理书写电子排布式；
（2）C₆₀有固定的组成，不属于空间网状结构，以此判断晶体类型；
（3）根据图乙晶体硅的结构可知，其最小的环为六元环判断二氧化硅的空间网状结构中，每个Si原子周围要吧形成四个共价键，每2个Si原子之间有1个O原子，由此可以判断硅原子与共价键的个数比目；
（4）利用均摊法计算晶胞；根据二氧化碳的结构式判断共价键的类型和数目；
（5）通过价层电子对判断原子的杂化类型；
（6）①A．对比GaAs与NaCl中阴阳离子在晶胞中的分布可判断晶胞结构是否一样；
B．同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大；
C．同周期元素从左到右电负性逐渐增大；
D．根据砷和镓的价层电子特点判断；
②根据反应物、生成物结合反应条件可书写化学方程式．

解答： 解：（1）硅的原子数序为14，根据能量最低原理可知电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p²，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p²；
（2）C₆₀有固定的组成，不属于空间网状结构，熔沸点远低于金刚石等原子晶体的熔沸点，应为分子晶体，故答案为：分子；
（3）根据图乙晶体硅的结构可知，其最小的环为六元环判断二氧化硅的空间网状结构中，每个Si原子周围要形成四个共价键，每2个Si原子之间有1个O原子，由此可以判断硅原子与共价键的个数比目为1：4，故答案为：1：4；
（4）二氧化碳的晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的定点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳的分子数为

1

8

×8+6×

1

2

=4，二氧化碳的分子结构为O=C=O，每个分子中含有2个σ键和2个π键，所以σ键与π键的个数比为1：1，故答案为：4；1：1；
（5）丙烷分子中2号碳原子形成4个σ键，无孤电子对，所以杂化方式是sp³，丙烯分子中2号碳原子碳原子形成3个σ键，无孤电子对，所以杂化方式是sp²，故答案为：sp³；sp²；
（6）①A．GaAs晶体中As分布于晶胞体心，Ga分布于顶点和面心，而NaCl中阴阳离子分别位于晶胞的顶点、面心以及棱和体心，二者结构不同，故A错误；
B．同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，则第一电离能：As＞Ga，故B错误；
C．同周期元素从左到右电负性逐渐增大，则电负性：As＞Ga，故C错误；
D．砷和镓的价层电子都为sp电子，位于周期表p区，故D正确；
故答案为：D；
（2）反应为（CH₃）₃Ga和AsH₃，生成为GaAs，根据质量守恒可知还应有和CH₄，反应的化学方程式为：（CH₃）₃Ga+AsH₃

高温  .

GaAs+3CH₄，故答案为：（CH₃）₃Ga+AsH₃

高温  .

GaAs+3CH₄．

点评：本题考查较为综合，涉及电子排布式的书写、晶胞的结构、杂化类型的判断以及有机结构的分析、元素周期律及化学方程式的书写，题目较难，注意把握相关知识思路的整理和积累．