Question

【題目】元素銅(Cu)、砷(As)、鎵(Ga)等形成的化合物在現代工業中有廣泛的用途，回答下列問題：

(1)基態銅原子的價電子排布式為_____________,價電子中未成對電子占據原子軌道的形狀是__________________________。

(2)化合物AsCl3分子的立體構型為________________，其中As的雜化軌道類型為_____________。

(3)第一電離能Ga__________As。(填“>”或“<”)

(4)若將絡合離子[Cu(CN)4]2-中的2個CN- 換為兩個Cl-，只有一種結構，則[Cu(CN-)4]2-中4個氮原子所處空間構型為_______________，一個CN-中有__________個π鍵。

(5)砷化鎵是一種重要的半導體材料，晶胞結構如圖所示。

熔點為1238℃，密度為g·cm-3，該晶體類型為______________，Ga與As以__________鍵鍵合，Ga和As的相對原子質量分別為Ma和Mb，原子半徑分別為racm和rbcm，阿伏加德羅常數值為NA，GaAs晶胞中原子體積占晶胞體積的百分率為____________________。(列出計算公式)

Answer 1

【答案】3d104s1 球形 三角錐形 sp3 < 正四面體 2 原子晶體 共價鍵

【解析】

本題考查的是原子核外電子排布、元素電離能、電負性的含義及應用,、晶胞的計算、原子軌道雜化方式及雜化類型判斷。

（1）銅是29號元素，原子核外電子數為29，根據核外電子排布規律書寫銅的基態原子價電子電子排布式。

（2）AsCl3中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=3+(53×1)/2=4，所以原子雜化方式是sp3，由于有一對孤對電子對，分子空間構型為三角錐形；

（3）同一周期，原子序數越小半徑越大，同周期第一電離能從左到右，逐漸增大；

（4）若[Cu(CN-)4]2-中4個氮原子為平面構型，用兩個Cl-換2個CN- 有兩種結構，分別為兩個Cl-換相鄰或相對，若[Cu(CN-)4]2-中4個氮原子為正四面體構型，用兩個Cl-換2個CN- 有一種結構；由于共價鍵單鍵中含有一個σ鍵，雙鍵中含有一個σ鍵和一個π鍵，三鍵中有一個σ鍵和兩個π鍵；

（5）GaAs的熔點為1238℃，熔點較高，以共價鍵結合形成屬于原子晶體，密度為ρgcm3，根據均攤法計算，As：8×1/8+6×1/2=4，Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的體積V1=(4/3πr3b×4+4/3πr3a×4)×1030，晶胞的體積V2=m/ρ=[4×(Ma+Mb)/NA]/ρ，故GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為V1/V2×100%將V1、V2帶入計算得百分率。據此解答。

（1）Cu是29號元素，原子核外電子數為29，銅的基態原子價電子電子排布式為3d104s1，價電子中未成對電子占據原子軌道的形狀是球形。本小題答案為：3d104s1；球形。

（2）AsCl3中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=3+(53×1)/2=4，所以原子雜化方式是sp3，由于有一對孤對電子對，分子空間構型為三角錐形。本小題答案為：三角錐形；sp3。

（3）根據元素周期律，Ga與As位于同一周期，Ga原子序數小于As，故半徑Ga大于As，同周期第一電離能從左到右，逐漸增大，故第一電離能Ga小于As。本小題答案為：<。

（4）若[Cu(CN-)4]2-中4個氮原子為平面構型，用兩個Cl-換2個CN- 有兩種結構，分別為兩個Cl-換相鄰或相對，若[Cu(CN-)4]2-中4個氮原子為正四面體構型，用兩個Cl-換2個CN- 有一種結構；由于共價鍵單鍵中含有一個σ鍵，雙鍵中含有一個σ鍵和一個π鍵，三鍵中有一個σ鍵和兩個π鍵， 則CN-中含有三鍵，三鍵中含有兩個π鍵。本小題答案為：正四面體；2。

（5）GaAs的熔點為1238℃，熔點較高，以共價鍵結合形成屬于原子晶體，密度為ρgcm3，根據均攤法計算，As：8×1/8+6×1/2=4，Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的體積V1=(4/3πr3b×4+4/3πr3a×4)×1030，晶胞的體積V2=m/ρ=[4×(Ma+Mb)/NA]/ρ，故GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為V1/V2×100%將V1、V2帶入計算得百分率。本小題答案為：原子晶體；共價鍵； 。