Question

【题目】Ⅰ．砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：

(1)写出基态As原子的核外电子排布式________________________。

(2)根据元素周期律，原子半径Ga______As，第一电离能Ga________As。(填“大于”或“小于”)

(3)AsCl3分子的立体构型为_____________，其中As的杂化轨道类型为_________。

(4)GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是____________。

(5)GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm-3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________________,Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol-1 和MAs g·mol-1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏伽德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为____________________。

Ⅱ．醋酸铜可合成复合材料石墨烯Cu，其制备原料为CuSO4、NH3·H2O和醋酸等。

(1)写出一种与SO42-互为等电子体的分子__________。

(2)二聚醋酸铜的结构示意图如图所示，Cu2+的配位数为___________。

(3)石墨烯可转化为富勒烯(C60)，C60和K能形成新型化合物，其晶胞如图所示，晶胞参数为a nm该化合物中K原子和C60分子的个数比为______，该晶体的密度ρ=______g/cm3(列出计算式)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s24p3 大于 小于 三角锥形 sp3 GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，离子晶体GaF3的熔沸点高 原子晶体 共价键 ×100% CCl4 5 3：1 2.78/a3

【解析】

Ⅰ．(1)As为ⅤA族33号元素；

(2)同一周期，原子序数越小半径越大，同周期第一电离能从左到右，逐渐增大；

(3)AsCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+=4，据此解答；

(4)GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高；

(5)GaAs的熔点为1238℃，熔点较高，以共价键结合形成属于原子晶体，密度为ρ gcm-3，根据均摊法计算。

Ⅱ．(1)SO42-有5个原子、价电子总数为32，据此判断；

(2)Cu2+与周围的5个O原子形成配位键；

(3)根据均摊法计算晶胞中K原子、C60分子数目，确定二者数目之比；计算晶胞中K原子、C60分子的总质量，再利用ρ=计算晶体密度。

Ⅰ．(1)As为ⅤA族33号元素，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3；

(2)根据元素周期律，Ga与As位于同一周期，Ga原子序数小于As，故半径Ga大于As，同周期第一电离能从左到右，逐渐增大，故第一电离能Ga小于As；

(3)AsCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+=4，所以原子杂化方式是sp3，由于有一对孤对电子对，分子空间构型为三角锥形；

(4)GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高；

(5)GaAs的熔点为1238℃，熔点较高，以共价键结合形成属于原子晶体，密度为ρ gcm-3，根据均摊法计算As：8×+6×＝4，Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的体积V1=(πr3As×4+πr3Ga×4)×10-30，晶胞的体积V2==，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%将V1、V2带入计算得百分率=×100%；

Ⅱ．(1)SO42-有5个原子、价电子总数为32，则与其等电子体的有CCl4；

(2)Cu2+与周围的5个O原子形成配位键，Cu2+的配位数为5；

(3)晶胞中K原子原子数目=12×=6、C60分子数目=1+8×=2，化合物中K原子和C60分子的个数比为6:2=3:1；晶胞中K原子、C60分子的总质量=g，晶体密度=g÷(a×10-7)3=g/cm3。