Question

【題目】I．鉻單質硬度大，耐腐蝕，是重要的合金材料。

（1）基態(tài)鉻原子的價電子軌道表示式為________________；CrO2Cl2常溫下為深紅色液體，能與CCl4互溶，據此判斷CrO2Cl2的晶體類型屬于_________________。

（2）配合物CrCl3·6H2O的配位數為6，它有三種不同組成、不同顏色的固體，其中一種為淺綠色固體，該固體與足量硝酸銀溶液反應時，0.5mol固體可生成1mol氯化銀沉淀，則這種淺綠色固體的配體個數比（Cl-：H2O）為_____________。

II.砷化鎵為第三代半導體材料，晶胞結構如圖所示：

（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__________。

（4）AsH3分子的立體構型為__________，其中As原子的雜化方式是______。1個(CH3)3Ga分子中含有_________個σ鍵，砷的第一電離能_______（填“>”或“<”）鎵的第一電離能。

（5）砷化鎵晶休中砷和鎵的最近原子核間距為a nm，砷化鎵的摩爾質量為bg·mol-1，阿伏加德羅常數值為NA，則砷化鎵晶體的密度表達式是_____________g·cm-3。

Answer 1

【答案】 分子晶體 1：5 (CH3)2Ga+AsH33CH4+GaAs 三角錐形 sp3 12 >

【解析】試題分析：（1）Cr原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，其3d、4s電子為其價電子;根據相似相容原理分析；(2)淺綠色固體CrCl3·6H2O與足量硝酸銀反應時，1mol固體可生成2mol氯化銀沉淀，說明三個Cl-中只有一個作配位體，由于其配位數為6，所以還有5個水作配位體。Ⅱ.(3)根據元素守恒得方程式: (CH3)3Ga+AsH33CH4+GaAs。(4)鎵的價電子對數為(5+3)÷2=4，鎵原子的雜化方式是sp3雜化，鎵原子有1個孤對電子。共價單鍵為σ鍵；同周期元素第一電離能從左到右增大；(5)在砷化鎵晶胞中，含有Ga:8×1/8+6×1/2=4,含有As:4個，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;.最近的兩個As在晶胞面對角線的1/2處。設該晶胞的長度是x cm ,則 ;解得x= 是則砷化鎵晶體密度的表達式為:.整理可得

解析：（1）基態(tài)鉻原子的價電子軌道表示式為Cr原子核外電子數為24，其3d、4s電子為其價電子，基態(tài)鉻原子的價電子軌道表示式為; CCl4為非極性分子溶劑，根據相似相容原理可知CrO2Cl2的晶體類型是分子晶體；(2)淺綠色固體CrCl3·6H2O與足量硝酸銀反應時，1mol固體可生成2mol氯化銀沉淀，說明三個Cl-中只有一個作配位體，由于其配位數為6，所以還有5個水作配位體，則這種淺綠色固體的配體個數比（Cl-：H2O）為1：5；Ⅱ.(3)根據元素守恒得方程式: (CH3)3Ga+AsH33CH4+GaAs。(4) AsH3中鎵的價電子對數為(5+3)÷2=4，鎵原子的雜化方式是sp3雜化，鎵原子有1個孤對電子，所以AsH3的空間構型為三角錐形。共價單鍵為σ鍵，1個(CH3)3Ga分子中含有12個σ鍵，同周期元素第一電離能從左到右增大，砷的第一電離能>鎵的第一電離能。(5)根據以上分析，設該晶胞的長度是x cm ,則 ;解得x= 是則砷化鎵晶體密度的表達式為:.整理可得