Question

元素周期表中的第ⅢA、ⅣA、ⅤA族的部分元素往往易形成原子晶體，氮化鋁、磷化硼和砷化鎵屬于此列，如氮化鋁晶體中每個Al原子與4個N原子相連，每個N原子也與4個Al原子相連，晶胞如右圖所示．磷化硼是一種受到高度關注的耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護層；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%．試回答下列問題：
（1）下列離子中最外層電子數不為8的是______（選填序號）．
A．P^3-           B．Al³⁺           C．Ti⁴⁺         D．Ga³⁺
（2）下列說法正確的是______（選填序號）．
A．硼和鎵都屬于S區元素，磷、砷屬于P區元素
B．第一電離能：As＞Ga    Mg＞Al
C．根據等電子體原理，砷化鎵、磷化硼的晶胞與氮化鋁晶體相同且類似于單晶硅
D．NH₃沸點高于AsH₃，其原因是NH₃分子中共價鍵強度較大
（3）砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和AsH₃反應得到，該反應在700℃進行，反應的化學方程式為______

Answer 1

【答案】分析：（1）根據其基態離子核外電子排布式判斷；
（2）A．根據元素周期表知，硼、鎵、磷、砷都屬于P區元素；
B．同一周期第一電離能：第VA族大于第IIIA族，第IIA族大于第IIIA族；
C．等電子體結構相似；
D．含有氫鍵的物質沸點較大；
（3）根據溫度、反應物和生成物結合原子守恒寫出反應方程式，根據價層電子對互斥理論確定雜化方式；
（4）人們把這類（用短線表示共價鍵，同時用小黑點表示非鍵合的孤電子對）添加了孤對電子的結構式叫做路易斯結構式，也叫電子結構式；
根據三溴化硼的空間構型判斷分子的極性，如果是對稱結構則是非極性分子，否則是極性分子．
解答：解：（1）A．P^3-核外有3個電子層，最外層有8個電子，故不選；          
B．Al³⁺核外有2個電子層，最外層有8個電子，故不選；         
C．Ti⁴⁺核外有18個電子，最外層有8個電子，故不選；       
D．Ga³⁺核外有28個電子，最外層有18個電子，故選；
故選D；
（2）A．除了ds區外，區的名稱來自按構造原理最后填入電子的能級的符號，所以硼、鎵、磷、砷都屬于P區元素，故錯誤；
B．同一周期第一電離能：第VA族大于第IIIA族，第IIA族大于第IIIA族，所以As＞Ga、Mg＞Al，故正確；
C．等電子體結構相似，所以砷化鎵、磷化硼的晶胞與氮化鋁晶體相同且類似于單晶硅，故正確；
D．含有氫鍵的物質沸點較大，氨氣中存在氫鍵，AsH₃中不含氫鍵，所以NH₃沸點高于AsH₃，故錯誤；
故選BC；
（3）在700℃時，（CH₃）₃Ga和AsH₃反應生成GaAs和甲烷，反應方程式為：（CH₃）₃Ga+AsH₃GaAs+3CH₄，（CH₃）₃Ga分子中Ga原子含有3個σ鍵且不含孤電子對，所以Ga原子的雜化方式是sp²，
A．CH₄中碳原子含有4個σ鍵且不含孤電子對，所以采用sp³雜化，故不選；
B．CH₂=CH₂中碳原子含有3個σ鍵且不含孤電子對，所以采用sp²雜化，故選；
C．CH≡CH中碳原子含有2個σ鍵且不含孤電子對，所以采用sp雜化，故不選；      
D．HCHO 中碳原子含有3個σ鍵且不含孤電子對，所以采用sp²雜化，故選；     
E．中碳原子含有3個σ鍵且不含孤電子對，所以采用sp²雜化，故選；
故答案為：（CH₃）₃Ga+AsH₃GaAs+3CH₄，BDE；

（4）三溴化磷分子的路易斯結構式為：，三溴化硼分子中B原子價層電子對=3+=3，且不含孤電子對，所以是平面正三角形結構，屬于對稱結構，正負電荷重心重合，屬于非極性分子，故答案為：，非極性．
點評：本題考查較綜合，涉及雜化方式的判斷、第一電離能的大小判斷等知識點，難點是路易斯結構式的書寫，該知識點不屬于中學知識，注意第一電離能的規律及異�，F象，為易錯點．