Question

【题目】元素及其化合物在生活及生产中有很多重要用途。

Ⅰ．SiC、BN、GaAs 等是人工合成半导体的材料，具有高温、高频、大功率和抗辐射等优点。请回答：

（1）基态碳原子价电子的电子轨道表达式为____，第一电离能Ga____As（填“>”、 “<”、“＝”）。

（2）BN和GaAs都是原子晶体，它们的硬度和熔点BN＞GaAs，原因是________________。

Ⅱ．卤素化学丰富多彩，能形成卤化物、卤素互化物、多卤化物等多种类型的化合物。

（3）拟卤素(CN)2、(SCN)2与卤素单质结构相似、性质相近，分子中所有原子都满足 8 电子结构。 (CN)2分子中氮原子的轨道杂化类型为_____，σ 键与 π 键数目之比为_______； (SCN)2对应的酸有两种，测得硫氰酸（H—S—C≡N ）的沸点低于异硫氰酸（H—N=C=S），其原因是_________。

（4）①卤化物 RbICl2 在加热时会分解为晶格能相对较大的卤化物 A 和卤素互化物或卤素单质，A 的化学式为_____________；②一定条件下(SCN)2可氧化为CO32—和SO32—等离子，其中SO32—的立体构型为_________。

（5）CaC2晶体的晶胞结构与 NaCl 晶体的相似（如图1 所示），CaC2 晶体中的哑铃形 C22﹣的存在，使晶胞沿一个方向拉长。写出与C22﹣互为等电子体的微粒符号________、_______；此晶体中 1 个 C22﹣周围距离最近的Ca2+为______个；若该晶胞的边长为a、a、b（nm），则该晶体的密度为______ g·cm-3（写出表达式）。

Answer 1

【答案】 ＜ 硼和氮与镓和砷对比，原子半径前者更小（或电负性更大），形成的共价键键长BN小于GaAs（或前者键能更大），所以晶体的硬度和熔点前者更大 sp 3:4 异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能 RbCl 三角锥型 N2 【答题空10】CO或NO+或CN- 6 g/cm3或 g/cm3或 g/cm3或 g/cm3

【解析】Ⅰ．（1）碳原子核内6个质子核外6个电子，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p2，其2s、2p电子为价电子，根据构造原理知其价电子轨道表示式为； Ga和As处于同一周期，而处于第VA族的As外围电子处于半充满的较稳定结构，故Ga的第一电离能小于As。

（2）硼和氮位于第二周期，镓和砷位于第四周期，硼和镓同主族，氮和砷同主族，硼和氮与镓和砷对比，原子半径前者更小（或电负性更大），形成的共价键键长BN小于GaAs（或前者键能更大），所以晶体的硬度和熔点前者更大。

Ⅱ．（3）由题意，(CN)2的结构式为N≡C-C≡N，为直线型分子，故分子中氮原子的轨道杂化类型为sp杂化；单键为σ键，三键含有1个σ键、2个π键，则其分子中σ键与π键数目之比为3：4；由硫氰酸和异硫氰酸的结构式可知，异硫氰酸分子中有H—N键，异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能，故异硫氰酸的沸点较高。

（4）①已知RbICl2加热时会分解为晶格能相对较大的卤化物A和卤素互化物或卤素单质，因为氯离子的半径小于碘离子的半径，所以RbCl的离子键键长小于RbI的离子键键长，因此RbCl的晶格能较大，故A为RbCl；②SO32-中S形成3个σ键，孤电子对数为=1，则为三角锥型。

（5）等电子体是指具有原子总数相同、价电子总数相同的微粒，C22-含电子数为2×6+2=14，与N2、CO、NO+、CN-等互为等电子体。因为CaC2 晶体中的哑铃形C22﹣的存在，使晶胞沿一个方向拉长，所以晶胞的一个平面的长与宽不相等，再由图中体心可知1个Ca2+周围距离最近的C22-有4个，同理1个C22﹣周围距离最近的Ca2+为4个。该晶胞的边长为a、a、b（nm），即a×10-7cm、a×10-7cm、b×10-7cm，所以晶胞体积为：a×10-7cm×a×10-7cm×b×10-7cm=a2b×(10-7)3cm3；由晶胞图可得1个晶胞含有Ca2+数为：1+×12=4，含有C22-数为： ×8+×6=4，所以1个晶胞的质量为：4×(40+12×2)g÷NA=g，故该晶体的密度为： g÷a2b×(10-7)3cm3=g/cm3（或g/cm3或g/cm3或g/cm3）。