Question

【題目】含第VA族的磷、砷(As)等元素的化合物在研究和生產中有許多重要用途。回答下列問題：

(1)基態P原子的核外電子排布式為____，有____個未成對電子。

(2)常溫下PCl5是一種白色晶體，其立方晶系晶體結構模型如圖甲所示，由A、B兩種微粒構成。將其加熱至148℃熔化，形成一種能導電的熔體。已知A、B兩種微粒分別與CC14、SF6互為等電子體，則A為____，其中心原子雜化軌道類型為____，B為____。

(3)PO43-的空間構型為____，其等電子體有____（請寫出一種）。

(4)砷化鎵屬于第三代半導體，它能直接將電能轉變為光能，砷化鎵燈泡壽命是普通燈泡的100倍，而耗能只有其10%。推廣砷化鎵等發光二極管(LED)照明，是節能減排的有效舉措。已知砷化鎵的晶胞結構如圖乙，晶胞參數a= 565pm。

①砷化鎵的化學式為____，鎵原子的配位數為____。

②砷化鎵的晶胞密度=____g/cm3（列式并計算，精確到小數點后兩位），m位置Ga原子與n位置As原子之間的距離為____pm(列式表示)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p3 3 sp3 正四面體 SO42- GaAs 4

【解析】

（1）根據構造原理，按照電子排布順序（1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f……）進行電子排布，再畫出電子排布圖分析未成對電子；

（2）PCl5晶體中含有兩種微粒，熔融能導電，說明這兩種微粒是陰陽離子，再根據A、B兩種微粒分別與CC14、SF6互為等電子體，分析作答；

（3）PO43－的孤電子對數為（5-8+3）/2=0，σ鍵電子對數為4，據此分析構型；原子數為5，價電子數為32，據此找等電子體；

（4）①利用均攤法計算：黑球4個全部在晶胞內，白球位于晶胞頂點和面心，配位數通過觀察晶胞分析；

②砷化鎵的晶胞含4個CaAs，先計算4個CaAs的質量(70+75) ×4g/NA，再晶胞的體積為a3=(565×10-10)3 cm3，最后通過求算。m與n之間的距離為晶胞體對角線的。

（1）根據構造原理，基態P原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3，電子排布圖為：，有3個未成對電子。答案：1s22s22p63s23p3 ；3；

（2）常溫下PCl5是一種白色晶體，由A、B兩種微粒構成。將其加熱至148℃熔化，形成一種能導電的熔體，這說明形成的是離子晶體。已知A、B兩種微粒分別與CCl4、SF6互為等電子體，由于原子總數和價電子總數分別都相等的是等電子體，則A為PCl4+，P原子的價層電子對數是4，且不存在孤電子對，因此其中心原子雜化軌道類型為sp3，B為PCl6-。答案：PCl ；sp3 ；PCl。

（3） PO43－的中心原子P的價層電子對數是4，由于孤電子對數為0，該離子的空間構型為正四面體形，其等電子體有SO42-、CCl4等。答案：正四面體；SO42-；

（4）①晶胞中黑球位于晶胞內，數目為4，白球位于晶胞頂點和面心，數目為8×1/8+6×1/2=4，數目為1：1，則砷化鎵的化學式為CaAs；根據晶胞As原子的配位數為4，則鎵原子距離最近的As原子數目也為4，即配位數為4；

②砷化鎵的晶胞含4個CaAs，則1mol晶胞的質量為(70+75)× 4g，晶胞的體積為a3=(565×10-10)3 cm3，1mol晶胞的體積為6.02×1023×(565×10-10)3 cm3，則晶胞的密度為(70+75) ×4g/[6.02×1023×(565×10-10)3 cm3]=5.34 g/cm3；m位置As原子與n位置Ga原子之間的距離為晶胞體對角線的1/4，則距離為×565 pm=pm。答案：。