Question

【題目】第一代半導(dǎo)體材料（Si. Ge等）與第二代半導(dǎo)體材料（GaAs、 InSb等）一起，將人類推進(jìn)了信息時(shí)代。近年來(lái)，以碳化硅( SiC)、氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)，開辟了人類資源和能源節(jié)約型社會(huì)的新發(fā)展，也成為了科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。

(1)基態(tài)鍺原子的價(jià)電子排布圖為_____。

(2)N、P、As位于同一主族，基態(tài)氮原子的核外共有____種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，N20的空間構(gòu)型為____，與P043-互為等電子體的分子有 ____（填一種即可）。

(3)酞菁鈷近年來(lái)在光電材料、非線性光學(xué)材料、光動(dòng)力學(xué)中的光敏劑、催化劑等方面得到廣泛的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)如圖所示，中心離子為鈷離子。

酞菁鈷中碳原子的雜化軌道類型為____；與鈷離子通過(guò)配位健結(jié)合的氮原子的編號(hào)是_____。

(4)已知PH3分子的鍵角約為94°，而AsH3分子的鍵角約為91.8°，試用價(jià)層電子對(duì)互斥理論解釋PH3的鍵角比AsH3的鍵角大的原因_____________________。

(5)第三周期主族元素中，按第一電離能大小排序，第一電離能在磷和鋁之間的元素有______。

(6)氮化硼、氮化鋁、氮化鎵的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(diǎn)如表中所示：

試從結(jié)構(gòu)的角度分析它們?nèi)埸c(diǎn)不同的原因___________________。

(7)磷化鋁晶胞如圖所示，若兩個(gè)鋁原子之間的最近距離為d pm，NA代表阿伏加德羅常數(shù) 的值，則磷化鋁晶體的密度ρ= ____g/cm3。

Answer 1

【答案】 7 直線形 CCl4（或SiF4等） sp2 1、3 P原子半徑比As原子半徑小，PH3分子中成鍵電子對(duì)間的距離較近，斥力更大 Mg、Si、S 氮化硼、氮化鋁、氮化鎵都是原子晶體，鍵長(zhǎng)依次增大，鍵能依次降低，熔點(diǎn)依次降低

【解析】試題分析：(1)基態(tài)鍺原子的價(jià)電子排布式是4S24P2；(2)有幾個(gè)電子就有幾種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；根據(jù)N20與CO2是等電子體； P043-由5個(gè)原子構(gòu)成，價(jià)電子數(shù)是32；(3) 酞菁鈷中碳原子都有3個(gè) 鍵，無(wú)孤對(duì)電子；氮原子最外層有5個(gè)電子，能形成3個(gè)共價(jià)鍵；(4) P原子半徑比As原子半徑小，PH3分子中成鍵電子對(duì)間的距離較近，斥力更大；(5)同周期元素從左到右第一電離能逐漸增大，ⅡA元素的S軌道全充滿為穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能大于ⅢA；ⅤA的元素P軌道半充滿為穩(wěn)定狀態(tài)，所以第一電離能大于ⅥA的元素；(6) 氮化硼、氮化鋁、氮化鎵都是原子晶體，鍵長(zhǎng)依次增大，鍵能依次降低；(7)根據(jù)均攤原則計(jì)算晶胞的化學(xué)式，兩個(gè)鋁原子之間的最近距離為d pm，則晶胞的體積為 ，根據(jù) 計(jì)算密度；

解析：(1)基態(tài)鍺原子的價(jià)電子排布圖是；(2)氮原子核外有7個(gè)電子，有7種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；N20與CO2是等電子體，CO2是直線型分子，所以N20的空間構(gòu)型是直線型；P043-由5個(gè)原子構(gòu)成，價(jià)電子數(shù)是32，所以與P043-互為等電子體的分子有CCl4（或SiF4等）；(3) 酞菁鈷中碳原子都有3個(gè) 鍵，無(wú)孤對(duì)電子，所以碳原子的雜化軌道類型為sp2；氮原子最外層有5個(gè)電子，能形成3個(gè)共價(jià)鍵，2,4兩個(gè)氮原子都有3個(gè)共價(jià)鍵，1,3兩個(gè)氮原子有4個(gè)鍵，所以1,3兩個(gè)氮原子與鈷離子通過(guò)配位健結(jié)合；(4) P原子半徑比As原子半徑小，PH3分子中成鍵電子對(duì)間的距離較近，斥力更大，所以PH3的鍵角比AsH3的鍵角大；(5)同周期元素從左到右第一電離能逐漸增大，ⅡA元素的S軌道全充滿為穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能大于ⅢA；ⅤA的元素P軌道半充滿為穩(wěn)定狀態(tài)，所以第一電離能大于ⅥA的元素；所以第三周期主族元素中，按第一電離能大小排序，第一電離能在磷和鋁之間的元素有Mg、Si、S；(6) 氮化硼、氮化鋁、氮化鎵都是原子晶體，鍵長(zhǎng)依次增大，鍵能依次降低，熔點(diǎn)依次降低；(7)根據(jù)均攤原則，晶胞中P原子數(shù)是4，Al原子數(shù)是 ，所以晶胞的摩爾質(zhì)量是232g/mol，兩個(gè)鋁原子之間的最近距離為d pm，則晶胞的體積為 ， g/cm3；