Question

ⅢA族的硼、鋁、鎵、銦、鉈等元素和ⅤA族的氮、磷、砷、銻、鉍等元素形成的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途．請(qǐng)回答下列問題．
（1）基態(tài)As 原子核外價(jià)電子排布式為：

 

．
（2）氮化硼（BN）晶體有多種相結(jié)構(gòu)．六方相氮化硼結(jié)構(gòu)與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)；立方相氮化硼是超硬材料．它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示．
①六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為

 

；
②立方相氮化硼晶體中，硼原子的雜化軌道類型為

 

，離一個(gè)硼原子最近且距離相等的氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為

 

，其晶胞邊長(zhǎng)為a cm，密度為

 

g/cm³．（阿伏加德羅常數(shù)：N_A?mol^-1）
③關(guān)于這兩種晶體的說法，正確的是

 

（填序號(hào)）．
a．立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度大
b．六方相氮化硼層間作用力小，所以質(zhì)地軟
c．兩種晶體中的B-N鍵均為共價(jià)鍵
d．兩種晶體均為分子晶體
e．熔點(diǎn)六方相氮化硼晶體高于立方相氮化硼晶體
（3）砷化鎵屬于第三代半導(dǎo)體，它能直接將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽�，砷化鎵燈泡壽命是普通燈泡�?00倍，而耗能只有其中10%，推廣砷化鎵等發(fā)光二極管（LED）照明，是節(jié)能減排的有效舉措，砷化鎵是將（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃進(jìn)行反應(yīng)制備得到，反應(yīng)的方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,共價(jià)鍵的形成及共價(jià)鍵的主要類型,判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,不同晶體的結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用力的區(qū)別

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）As 為第ⅤA族第四周期元素，所以原子核外價(jià)電子排布式為4s²4p³，據(jù)此答題；
（2）①根據(jù)B原子和N原子形成的共價(jià)鍵個(gè)數(shù)及孤電子對(duì)個(gè)數(shù)判斷六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型，
②立方相氮化硼晶體中，根據(jù)硼原子共價(jià)鍵個(gè)數(shù)及孤電子對(duì)個(gè)數(shù)之和判斷；根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)圖可以判斷一個(gè)硼原子最近且距離相等的氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體，每個(gè)晶胞中含有的氮原子數(shù)為4，含有硼原子數(shù)為8×

1

8

+6×

1

2

=4，根據(jù)ρ=

m

V

可計(jì)算出密度；
③a．立方相氮化硼含有σ鍵不存在π鍵；
b．六方相氮化硼層間為分子間作用力，作用力��；
c．非金屬元素之間易形成共價(jià)鍵；
d．立方相氮化硼為原子晶體；
e．立方相氮化硼為原子晶體，六方相氮化硼為混和型晶體；
（3）根據(jù)反應(yīng)物、生成物結(jié)合反應(yīng)條件可書寫化學(xué)方程式；

解答： （1）As 為第ⅤA族第四周期元素，所以原子核外價(jià)電子排布式為4s²4p³，故答案為：4s²4p³；
（2）①六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子形成3個(gè)共價(jià)單鍵，且B原子不存在孤電子對(duì)，所以構(gòu)成的空間構(gòu)型為平面三角形，故答案為：平面三角形；
②立方相氮化硼晶體中，硼原子和四個(gè)N原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵，所以B原子的雜化軌道類型為SP³，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)圖可以判斷一個(gè)硼原子最近且距離相等的氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體，每個(gè)晶胞中含有的氮原子數(shù)為4，含有硼原子數(shù)為8×

1

8

+6×

1

2

=4，根據(jù)ρ=

m

V

可計(jì)算出密度為

4×(11+14) NA

a3

g/cm³=

100

aNA

g/cm³；故答案為：SP³，正四面體，

100

aNA

；
③a．立方相氮化硼N原子和B原子之間存在共價(jià)單鍵，所以該化合物中含有σ鍵不存在π鍵，故錯(cuò)誤；
b．六方相氮化硼層間為分子間作用力，作用力小，導(dǎo)致其質(zhì)地軟，故正確；
c．非金屬元素之間易形成共價(jià)鍵，所以N原子和B原子之間存在共價(jià)鍵，故正確；
d．立方相氮化硼為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在分子，為原子晶體，故錯(cuò)誤；
e．立方相氮化硼為原子晶體，六方相氮化硼為混和型晶體，熔點(diǎn)前者大于后者，故錯(cuò)誤；
故選bc；
（3）反應(yīng)為（CH₃）₃Ga和AsH₃，生成為GaAs，根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應(yīng)有和CH₄，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：（CH₃）₃Ga+AsH₃ 

700℃  .

GaAs+3CH₄，
故答案為：（CH₃）₃Ga+AsH₃ 

700℃  .

GaAs+3CH₄；

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了原子核外電子排布、分子空間構(gòu)型、晶體的結(jié)構(gòu)比較、及化學(xué)方程式的書寫等知識(shí)，中等難度．