Question

【題目】GaN是制造5G芯片的材料，氮化鎵鋁和氮化鋁LED可發出紫外光。回答下列問題：

(1)基態As原子核外電子排布式為[Ar]____________；下列狀態的鋁元素中，電離最外層的一個電子所需能量最小的是______________(填標號)。

A． B． C． D．

(2)8—羥基喹啉合鋁（分子式C27H18AlN3O3）用于發光材料及電子傳輸材料，可由LiAlH4與 8—羥基喹啉)合成。LiAlH4中陰離子的空間構型為______________； 8—羥基喹啉合鋁中所含元素電負性最大的是______________（填元素符號，下同），第一電離能最大的是__________（填元素符號），N原子的雜化方式為_____________。

(3)已知下列化合物的熔點：

化合物	AlF3	GaF3	AlCl3
熔點/℃	1040	1000	194

①表格中鹵化物的熔點產生差異的原因是_______________________________________________。

②熔融AlCl3時可生成具有揮發性的二聚體Al2Cl6分子，分子中每個原子最外層均達到8電子，二聚體Al2Cl6的結構式為______________________________；其中Al的配位數為_________。

Answer 1

【答案】3d104s24p3 D 正四面體 O N sp2 AlF3、GaF3為離子晶體，AlCl3為分子晶體，晶格能：AlF3>GaF3, 4

【解析】

(1) As為33號元素，原子核外電子數為33，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3；能量越高越不穩定，越易失電子，所以激發態的微粒易失電子，原子軌道中處于半滿狀態時較穩定；

(2)LiAlH4中的陰離子中Al原子價層電子對個數=4+=4且不含孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷其空間構型；元素的非金屬性越強，電負性越大，而金屬性越強，通常第一電離能最小；根據分子結構中N原子成鍵數和孤對電子數判斷雜化方式；

(3)通常離子晶體的熔點大于分子晶體，離子晶體的晶格能大熔點高；

②二聚體Al2Cl6中Al原子有空軌道，Cl可以提供孤電子對形成配位鍵；配合物中的配位數是指直接同中心離子(或原子)配位的原子數目。

(1) 基態As原子核外有33個電子，電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，即[Ar] 3d104s24p3；A為失去兩個電子后的狀態， B為失去一個電子后的狀態，C為失去三個電子后的狀態， D為有一個電子的躍遷的激發態，A電離最外層一個電子所需能量實際就是第三電離能，B電離最外層一個電子所需能量實際就是第二電離能，C電離最外層一個電子所需能量實際就是第四電離能，D電離最外層一個電子所需能量為處于激發態的1個電子，所以需要能量最大的是C，最小的是D，故答案為D；

(2)LiAlH4中的陰離子中Al原子價層電子對個數=4+=4且不含孤電子對，sp3雜化，根據價層電子對互斥理論判斷其空間構型及中心原子雜化方式分別為正四面體形； 8—羥基喹啉合鋁中所含元素分別是C、H、N、O和Al元素，其中氧元素的非金屬性最強，則電負性最大的是O；Al是金屬元素，易失電子，第一電離能較小，而非金屬元素第一電離能同周期從左到右，呈增大趨勢，由于N原子價電子半充滿，比O原子穩定，第一電離能大于O，則N元素的第一電離能最大；分子中N原子的成鍵數是2和孤對電子數是1，雜化軌道數目為3，N原子采取sp2雜化；

(3)①表格中鹵化物的熔點產生差異的原因是AlF3和GaF3是離子晶體，且晶格能AlF3>GaF3，則AlF3的熔點比GaF3高，而AlCl3是分子晶體，其熔點明顯比AlF3和GaF3的熔點低；

②熔融時AlCl3生成可揮發的二聚體Al2Cl6，該二聚體由Al提供空軌道，Cl原子提供電子對形成配位鍵，其結構式為；配合物中的配位數是指直接同中心離子(或原子)配位的原子數目，二聚體Al2Cl6中與Al直接相連的原子有4個，故其配位數為4。