Question

【化學選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42．X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子．X跟Y可形成化合物X₂Y₃，Z元素可以形成負一價離子．請回答下列問題：
（1）X元素原子基態(tài)時的電子排布式為

 

，該元素的符號是

 

．
（2）Y元素原子的電子軌道表示式為

 

，元素X與Y的電負性比較：X

 

Y（填“＞”或“＜”）．
（3）X與Z可形成化合物XZ₃，該化合物的空間構(gòu)型為

 

．
（4）由元素X與鎵元素組成的化合物A為第三代半導體．
已知化合物A的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示．（黑球位于立方體內(nèi)，白球位于立方體頂點和面心）

請寫出化合物A的化學式

 

：化合物A可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃下反應制得，反應的化學方程式為

 

（5）已知（CH₃）₃Ga為非極性分子，則其中鎵原子的雜化方式為

 

．

Answer 1

分析：X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，X元素原子的核外電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，處于第四周期第ⅤA族，故X為As元素；Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子，Y的2p軌道上有2個電子或4個電子，所以Y為碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X₂Y₃，故Y為氧元素；X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42，則Z的質(zhì)子數(shù)為42-8-33=1，則Z為氫元素，氫原子可以形成負一價離子，符合題意．

解答：解：X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，X元素原子的核外電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，處于第四周期第ⅤA族，故X為As元素；Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子，Y的2p軌道上有2個電子或4個電子，所以Y為碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X₂Y₃，故Y為氧元素；X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42，則Z的質(zhì)子數(shù)為42-8-33=1，則Z為氫元素，氫原子可以形成負一價離子，符合題意，
（1）由上述分析可知，X為As，其原子的核外電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³；As；
（2）Y為O元素，原子的電子軌道表示式為，同周期自左而右電負性增強，故電負性C＜O，
故答案為：；＜；
（3）X與Z可形成化合物XZ₃為AsH₃，由于As與N為同主族元素，AsH₃空間結(jié)構(gòu)與NH₃相似，為三角錐型，
故答案為：三角錐型；
（4）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中Ga原子數(shù)目=8×

1

8

+6×

1

2

=4、As原子數(shù)目=4，故該化合物化學式為GaAs，由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃下反應制得，由原子守恒可知有甲烷生成，反應的化學方程式為：（CH₃）₃Ga+AsH₃ 

700℃

GaAs+3CH₄，
故答案為：GaAs；（CH₃）₃Ga+AsH₃ 

700℃

GaAs+3CH₄；
（5）（CH₃）₃Ga為非極性分子，Ga與C原子形成平面正三角形結(jié)構(gòu)，則鎵原子的雜化方式為sp²，
故答案為：sp²．

點評：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及核外電子排布、電負性、雜化理論與分子結(jié)構(gòu)、晶胞計算等，難度中等，注意把握原子核外電子的排布規(guī)律．