Question

6．Ⅰ．鉻位于第四周期ⅥB族，主要化合價+2，+3，+6，單質(zhì)硬度大，耐腐蝕，是重要的合金材料．
（1）基態(tài)鉻原子的價電子排布圖，CrO₂Cl₂常溫下為深紅色液體，能與CCl₄、CS₂等互溶，據(jù)此可判斷CrO₂Cl₂是非極性（填“極性”或“非極性”）分子．
（2）CrCl₃•6H₂O實際上是配合物，配位數(shù)為6，其固體有三種顏色，其中一種淺綠色固體與足量硝酸銀反應時，1mol固體可生成2mol氯化銀沉淀，則這種淺綠色固體中陽離子的化學式[Cr（H₂O）₅ Cl]²⁺．
Ⅱ．砷化鎵為第三代半導體材料，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，
（3）砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃下反應制得，反應的化學方程式為（CH₃）₃Ga+AsH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$3CH₄+GaAs．
（4）AsH₃空間構(gòu)型為三角錐形．已知（CH₃）₃Ga為非極性分子，則其中鎵原子的雜化方式是sp²．
（5）砷化鎵晶體中最近的砷和鎵原子核間距為a cm，砷化鎵的摩爾質(zhì)量為b g/mol，阿伏伽德羅常數(shù)值為N_A，則砷化鎵晶體密度的表達式$\frac{3\sqrt{3}b}{16{a}^{3}{N}_{A}}$ g/cm³．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）鉻位于第四周期ⅥB族，其原子核外有24個電子，3d能級上有4個電子、4s能級上有2個電子，3d、4s電子為其價電子；
根據(jù)相似相溶原理確定CrO₂Cl₂分子的極性；
（2）1mol固體可生成2mol氯化銀沉淀，說明該配合物的分子的外界有2個氯離子，其配位數(shù)是6，根據(jù)氯原子守恒知，則該配合物內(nèi)界中含有1個氯原子和5個水分子；
Ⅱ．（3）根據(jù)反應物、生成物結(jié)合反應條件可書寫化學方程式；
（4）利用價層電子對互斥模型判斷分子的空間構(gòu)型和雜化方式；
（5）先根據(jù)直角三角形計算正四面體的邊長，確定晶胞的體積，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算密度．

解答 解：Ⅰ．（1）鉻位于第四周期ⅥB族，其原子核外有24個電子，3d能級上有4個電子、4s能級上有2個電子，3d、4s電子為其價電子，故價電子排布圖為；CCl₄、CS₂都是非極性分子，非極性分子的溶質(zhì)極易溶于非極性分子形成的溶劑，根據(jù)相似相溶原理知，CrO₂Cl₂是非極性分子，故答案為：；非極性； 
（2）1mol固體可生成2mol氯化銀沉淀，說明該配合物的分子的外界有2個氯離子，則該配合物陽離子帶兩個單位的正電荷，其配位數(shù)是6，根據(jù)氯原子守恒知，則該配合物內(nèi)界中含有1個氯原子和5個水分子，所以其陽離子為[Cr（H₂O）₅ Cl]²⁺，故答案為：[Cr（H₂O）₅ Cl]²⁺；
Ⅱ．（3）反應為（CH₃）₃Ga和AsH₃，生成為GaAs，根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應有CH₄，反應的化學方程式為（CH₃）₃Ga+AsH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$3CH₄+GaAs，
故答案為：（CH₃）₃Ga+AsH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$3CH₄+GaAs；
（4）AsH₃中心原子As電子對數(shù)=3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，為sp³雜化，有一對孤電子對，故分子空間構(gòu)型為三角錐形，（CH₃）₃Ga中Ga形成3個δ鍵，沒有孤電子對，為sp²雜化，故答案為：三角錐形；sp²；
（5）在砷化鎵晶胞中，含有Ga=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，含有As=4，因此每個晶胞中含有4個GaAs．在砷化鎵晶體中最近的砷和鎵原子核間距為a cm，由于As處于與它相連的四個Ga構(gòu)成的四面體的幾何中心．距離最近且相等的As原子之間的距離為L．則a=$\frac{\sqrt{6}}{4}L$，L=$\frac{4a}{\sqrt{6}}$．最近的兩個As在晶胞面對角線的$\frac{1}{2}$處．設(shè)該晶胞的長度是x，則$\frac{\sqrt{2}}{2}x=\frac{4a}{\sqrt{6}}$；解得x=$\frac{4a}{\sqrt{3}}$，則砷化鎵晶體密度的表達式為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{{N}_{A}}×4}{（\frac{4\sqrt{3}}{3}）^{3}}$=$\frac{3\sqrt{3}b}{16{a}^{3}{N}_{A}}$．
故答案為：$\frac{3\sqrt{3}b}{16{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題考查了配合物的結(jié)構(gòu)、相似相溶原理、核外電子排布圖等知識點，方程式的書寫、分子空間構(gòu)型以及雜化類型的判斷、晶胞密度計算等知識，題目難度較大，明確配合物的外界、內(nèi)界、配位數(shù)及能量最低原理、保里不相容原理、洪特規(guī)則即可解答，注意：配合物在水溶液里電離時，內(nèi)界中的原子不發(fā)生電離，為易錯點．