Question

【題目】砷(As)可作為半導(dǎo)體村料鍺(Ge)和硅的摻雜元素，這些材料廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管、紅外線發(fā)射器等。回答下列問題：

(1)天然的SiO2存在形態(tài)有結(jié)晶形和無定形兩大類，結(jié)晶形SiO2能自發(fā)的呈現(xiàn)規(guī)則多面體外形的性質(zhì)被稱為晶體的______________性，區(qū)分這兩種形態(tài)的SiO2最可靠的方法足對固體進(jìn)行___________實驗。

(2)基態(tài)砷原子的價層電子排布圖為_____________，最高能層符號為_____________，Ge、As、Se第一電離能從大到小的順序為_____________________。

(3)鍺元素與碳元素類似，可形成鍺烷(GenH2n+2)，但至今沒有發(fā)現(xiàn)n大于5的鍺烷，根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù)分析其中的原因_____________________。

化學(xué)鍵	C-C	C-H	Ge-Ge	Ge-H
鍵能(kJ·mol-1)	346	411	188	288

(4) GeCl4分子中的鍵角為_____________，GeH4分子中Ge的_____________軌道和H的_________軌道重疊形成σ鍵。

(5)立方砷化鎵的晶胞如下圖所示，已知晶胞邊長為565pm，則Ga-As鍵的鍵長為___________pm(只列出算式即可)，Ga-As鍵中共用電子對偏向____________(填“Ga”或“As”)。

Answer 1

【答案】 自范 X-射線衍射 N As>Se>Ge 鍺烷中“Ge-Ge”鍵和“Ge-H”鍵鍵能較小，易斷裂，導(dǎo)致長鏈鍺烷難以形成( 109028' sP3雜化 1s ×565 As

【解析】試題分析：試題以半導(dǎo)體材料為載體，主要考查晶體的自范性、晶體與非晶體區(qū)分方法、電子排布、第一電離能、鍵能與分子穩(wěn)定性關(guān)系、雜化、σ鍵形成、電負(fù)性、晶體的簡單計算等知識，考查考生對物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識的綜合運(yùn)用能力和晶體的簡單計算能力。

解析：（1）晶體能自發(fā)呈現(xiàn)規(guī)則多面體外形的性質(zhì)稱作晶體的自范性。區(qū)分晶體與非晶體的最可靠的方法是X-射線衍射。正確答案：自范、X-射線衍射。（2）砷為33號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，價電子排布為4s24p3，所以價電子排布圖為，最高能層為第四層，能層符號是N，As位于元素周期表第四周期ⅤA，Ge為32號元素，位于元素周期表第四周期ⅣA，Se為34號元素，位于元素周期表第四周期ⅥA，同一周期從左到右各元素第一電離能呈增大的趨勢，但是處于全滿和半滿是一種亞穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能比相鄰的元素高，所以它們的第一電離能大小順序為As>Se>Ge。正確答案：、N、As>Se>Ge。（3）由表格數(shù)據(jù)可知，C—C鍵的鍵能遠(yuǎn)大于Ge—Ge鍵，C—H鍵的鍵能遠(yuǎn)大于Ge—H鍵，因此鍺烷中Ge—Ge鍵、Ge—H鍵都容易發(fā)生斷裂。正確答案：鍺烷中Ge-Ge鍵和Ge-H鍵鍵能較小，易斷裂，導(dǎo)致長鏈鍺烷難以形成。（4）GeCl4、GeH4分子中心原子Ge都是采用sp3雜化，所以GeCl4分子中鍵角為109028'。GeH4分子中，Ge原子使用sp3雜化軌道分別與H原子的1s軌道重疊形成σ鍵。正確答案：109028'、sp3雜化、1s。（5）立方砷化鎵晶胞中，As位于立方體的頂點(diǎn)和面心的位置，Ga位于立方體對角線距離頂點(diǎn)1/4處，立方體對角線長，則Ga—As鍵鍵長。Ga和As同處于第四周期，原子序數(shù)相對較小的Ga位于左側(cè)，電負(fù)性較小，所以Ga—As鍵中共用電子對偏向電負(fù)性較大大As。正確答案：、As。