Question

氮族元素和硼族元素在生产生活中有很重要的地位。

(1)写出硼族元素Ga的基态原子核外电子排布式_________________。

(2)NF₃的分子构型为__________，NO₃^-的空间构型为______，1molNO₃^-中含有的σ键的数目为：_________。

(3)氮化硼的立方结晶的变体被认为是已知的最硬的物质。BN的晶体结构与金刚石相似，其中B原子的杂化方式________。

(4)元素第一电离能的大小：As______（填“”或“＝”）Ga，原因是__________。

(5)相同条件下，在水中的溶解度：NH₃（填“”或“＝”）PH₃，原因是__________。

(6)已知立方砷化镓晶胞的结构如图所示，其晶胞边长为cpm。则砷化镓的化学式为________，晶胞中As原子和它最近的Ga原子之间的距离为_______pm（用含c的式子表示），砷化镓的密度为_______g/cm³（设N_A为阿伏加德罗常数的值，用含c、N_A的式子表示，原子量：Ga-70，As-75）。

Answer

1s22s22p63s23p63d104s24p1或者[Ar]3d104s24p1 三角锥形 平面三角形 3NA sp3 As与Ga位于同一周期，分别为ⅤA与ⅢA族，As的p轨道处于半充满的稳定状态，故第一电离能：As＞Ga ＞ NH3分子与水分子之间能够形成氢键 GaAs

【解析】(1) Ga位于周期表中第四周期IIIA族，所以Ga原子核外电子排布式1s22s22p63s23p63d104s24p1；正确答案：1s22s22p63s23p63d104s24p1或者[Ar]3d104s24p1。

(2) N 的外层电子2s²2p³，一个s轨道和三个p轨道进行杂化，形成4个sp³杂化轨道。这种杂化方式在空间结构上体现为正四面体，但由于N还有一对孤对电子，而孤对电子与成键电子间的斥力＞成键电子之间斥力，键角变小，呈三角锥形；NO3-中N原子形成3个键，没有孤电子对，则应为平面三角形；故1molNO3-中含有的σ键的数目3 NA；正确答案：三角锥形；平面三角形； 3NA。

（3）BN的晶体结构与金刚石相似，金刚石中C原子是sp3 ，所以B原子的杂化方式为sp3 ；正确答案：sp3。

（4）As与Ga位于同一周期，分别为ⅤA与ⅢA族，但是As的p轨道处于半充满的稳定状态，第一电离能变大，故第一电离能：As＞Ga ；正确答案： As与Ga位于同一周期，分别为ⅤA与ⅢA族，As的p轨道处于半充满的稳定状态，故第一电离能：As＞Ga。

（5）因为NH3分子与水分子之间能够形成氢键，氨气极易溶于水，所以NH3> PH3；正确答案：NH3分子与水分子之间能够形成氢键。

（6）砷化镓晶胞中砷原子8个在立方体顶角，6个在面上，该晶胞所包含砷原子数为8×＋6×＝4，含镓原子数4个，则砷化镓的化学式为GaAs；

镓原子周围是4个均匀分布的砷原子为正四面体型，建立如图所示模型，AB、AC、AD、BC、BD、CD的边长相等，AF、BF的长相等设为a，F位于体心上，O位于正三角形BCD的重心上，在正三角形BCD中，BE为三角形BCD的高，则CE为BC的一半，如图所示，正四面体的边长为c，CE的长为0.5c，BE=c, BO与OE的长之比为2：1，则BO的长为c, 在三角形ABO中，AO的长=c, 在三角形BFO中，OF的长为BF2-BO2=a2-1/3c2=( )2,所以BF 长为 ；已知砷化镓分子量为145 且单位砷化镓晶胞含有4个砷化镓，故ρ==（1454）/[NA (c10-10)3]= g/cm3。正确答案：. GaAs； ； 。