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【选修3--物质结构与性质】
砷化镓(GaAs)属于第三代半导体,用它制造的灯泡寿命是普通灯泡的100倍,而耗能只有其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.请回答下列问题:
(1)写出As基态原子的价电子排布式:
 

(2)As的第一电离能比Ga的
 
(填“大”或“小”,下同),As的电负性比Ga的
 

(3)比较As的简单氢化物与同族第二、三周期元素所形成的简单氢化物的沸点,并说明理由:
 

(4)GaAs的晶体结构与单晶硅相似,在GaAs晶体中,每个Ga原子与
 
个As原子相连,与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为
 
.在四大晶体类型中,GaAs属于
 
晶体.
(5)砷化镓可由(CH33Ga和AsH3在700℃下反应制得,此反应的化学方程式为
 
;已知(CH33Ga为非极性分子,则其中镓原子的杂化轨道类型为
 
分析:(1)As是35号元素,属于主族元素,其最外层电子就是其价电子;
(2)同一周期元素中,元素的电负性随着原子序数的增大而增大,第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第VA族元素第一电离能大于相邻元素;
(3)同一主族元素中,氢化物的沸点随着相对分子质量的增大而增大,但含有氢键的氢化物的沸点较大;
(4)GaAs的晶体结构与单晶硅相似,在GaAs晶体中,每个Ga原子与4个As原子相连,与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为正四面体;根据其构成微粒确定晶体类型;
(5)根据元素守恒确定另外一种生成物,根据反应物、生成物和反应条件写出反应方程式;
根据(CH33Ga中镓原子含有的价电子对个数确定其杂化类型.
解答:解:(1)As是35号元素,属于主族元素,其最外层电子就是其价电子,所以As基态原子的价电子排布式:4s24p3,故答案为:4s24p3
(2)同一周期元素中,元素的电负性随着原子序数的增大而增大,第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第VA族元素第一电离能大于相邻元素,Ga属于第IVA族、As属于第VA族,所以As的第一电离能比Ga的大,As的电负性比Ga的大,
故答案为:大;大;
(3)氨气分子间形成氢键,氢键的存在导致氨气的沸点最高,砷化氢的相对分子质量大于磷化氢,分子间作用力大,所以砷化氢的沸点比磷化氢的高,则这几种氢化物的沸点高低顺序是:NH3>AsH3>PH3
故答案为:NH3>AsH3>PH3;氨气分子间形成氢键,沸点最高,砷化氢的相对分子质量比磷化氢大,分子间作用力大,所以砷化氢的沸点比磷化氢高;
(4)GaAs的晶体结构与单晶硅相似,根据硅晶体结构知,在GaAs晶体中,每个Ga原子与4个As原子相连,与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为正四面体,GaAs的晶体结构和硅晶体相似,则晶体类型相似,所以GaAs属于原子晶体,故答案为:4;正四面体;原子;
(5)根据元素守恒知,另外一种生成物是CH4,根据反应物、生成物及反应条件知,其反应方程式为:(CH33Ga+AsH3
 700℃ 
.
 
GaAs+3CH4
 (CH33Ga为非极性分子,(CH33Ga中Ga形成3个δ键,没有孤电子对,为sp2杂化,
故答案为:(CH33Ga+AsH3
 700℃ 
.
 
GaAs+3CH4;sp2
点评:本题考查了原子结构和性质,涉及晶体类型的判断、分子空间结构类型的判断、原子杂化方式的判断、电负性和第一电离能大小规律等知识点,这些都是考试热点,要重点掌握.
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相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2012?开封一模)【选修3-物质结构与性质】
铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域.一项科学研究成果表明,铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO).
(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO32和Mn(NO32溶液中加入Na2CO3溶液,所得沉淀经高温灼烧,可制得CuMn2O4.Mn2+基态的电子排布式可表示为
1s22s22p63s23p63d5
1s22s22p63s23p63d5
,NO-3的空间构型为
平面三角形
平面三角形
 (用文字描述);
(2)在铜锰氧化物的催化下,CO被氧化成CO2,HCHO被氧化成CO2和H2O.根据等电子原理,CO分子的结构式为
C≡O
C≡O
,1molCO2中含有的σ键数目为
2NA
2NA

(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如图1),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为
sp3
sp3
,已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种的化学式为
K2CuCl3
K2CuCl3


(4)用晶体的x射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数.对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积(如图2),边长为361pm,又知铜的密度为9.00g/cm3,则铜晶胞的体积是
4.7×10-23
4.7×10-23
cm3、晶胞的质量是
4.23×10-22
4.23×10-22
g,阿伏加德罗常数为
6.01×10-23mol-1
6.01×10-23mol-1
(列式计算);
(5)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,其原因是
过氧化氢为氧化剂,氨与Cu2+形成配离子,两者能互相促进使反应进行
过氧化氢为氧化剂,氨与Cu2+形成配离子,两者能互相促进使反应进行

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科目:高中化学 来源: 题型:

【化学选修3物质结构与性质】已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42.X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子.X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成负一价离子.请回答下列问题:
(1)X元素原子基态时的电子排布式为
 
,该元素的符号是
 

(2)Y元素原子的电子轨道表示式为
 
,元素X与Y的电负性比较:X
 
Y(填“>”或“<”).
(3)X与Z可形成化合物XZ3,该化合物的空间构型为
 

(4)由元素X与镓元素组成的化合物A为第三代半导体.
已知化合物A的晶胞结构如图所示.(黑球位于立方体内,白球位于立方体顶点和面心)
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请写出化合物A的化学式
 
:化合物A可由(CH33Ga和AsH3在700℃下反应制得,反应的化学方程式为
 

(5)已知(CH33Ga为非极性分子,则其中镓原子的杂化方式为
 

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科目:高中化学 来源:云南省期中题 题型:填空题

(三选一)【选修3--物质结构与性质】
下表为长式周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。
请回答下列问题:
(1)表中属于d区的元素是_________(填编号)。
(2)科学发现,②、④、⑨三种元素的原子形成的晶体具有超导性,其晶胞的结构特点如图所示(图中②、④、⑨分别位于晶胞的体心、顶点、面心),则该化合物的化学式为 ______________(用对应的元素符号表示)。
(3)元素②的一种氢化物是重要的化工原料,常把该氢化物的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。有关该氢化物分子的说法正确的是_________。
A.分子中含有分子间的氢键                      
B.属于含有极性键的非极性分子
C.只含有4个sp-s的σ键和1个p-p的π键     
D.该氢化物分子中②原子采用sp2杂化
(4)某元素的价电子排布式为nsnnpn+1,该元素原子的核外最外层电子的孤对电子数为______________;该元素与元素①形成的18电子的X分子(分子量为32)的电子式为_________;该元素还可与元素①形成10电子的气体分子Y(分子量为17),将过量的Y气体通入盛有硫酸铜水溶液的试管里,现象为________________。
(5)下表为原子序数依次增大的短周期元素A~F的第一到第五电离能数据。
请回答:表中的金属元素是 ___________  (填字母);若A、B、C为原子序数依次增大的同周期相邻元素,表中显示B比A和C的第一电离能都略大,其原因是 _______________。

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科目:高中化学 来源:2013年河南省开封市高考化学一模试卷(解析版) 题型:解答题

【选修3-物质结构与性质】
铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域.一项科学研究成果表明,铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO).
(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO32和Mn(NO32溶液中加入Na2CO3溶液,所得沉淀经高温灼烧,可制得CuMn2O4.Mn2+基态的电子排布式可表示为______,NO-3的空间构型为______ (用文字描述);
(2)在铜锰氧化物的催化下,CO被氧化成CO2,HCHO被氧化成CO2和H2O.根据等电子原理,CO分子的结构式为______,1molCO2中含有的σ键数目为______;
(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如图1),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为______,已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种的化学式为______;

(4)用晶体的x射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数.对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积(如图2),边长为361pm,又知铜的密度为9.00g/cm3,则铜晶胞的体积是______cm3、晶胞的质量是______g,阿伏加德罗常数为______(列式计算);
(5)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,其原因是______.

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