Question

12．砷的一些化合物常用作半導(dǎo)體、除草劑、殺鼠藥等．回答下列問題：
（1）基態(tài)As原子的核外電子排布式為[As]3d¹⁰4s24p³，有3個(gè)未成對電子．
（2）鎵氮砷合金材料的太陽能電池效率達(dá)40%．Ga、N、As電負(fù)性由大至小的順序是O＞Ge＞Zn．
（3）As₄O₆的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，其中As原子的雜化方式為sp³，1mol As₄O₆含有σ鍵的物質(zhì)的量為12mol．
（4）晶胞有兩個(gè)基本要素：

①原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，LiZnAs基稀磁半導(dǎo)體的晶胞如圖所示，其中原子
坐標(biāo)參數(shù)A處Li為（0，0，$\frac{1}{2}$）；B處As為（$\frac{1}{4}$，$\frac{1}{4}$，$\frac{1}{4}$）；C處Li的坐標(biāo)參數(shù)為（$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$）．
②晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀，已知LiZnAs單晶的晶胞參數(shù)α=594pm，N_A表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，其密度為$\frac{4×147}{（5.94×1{{0}^{-8}）}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（列出計(jì)算式即可）．

Answer 1

分析 （1）As是33號元素，位于第四周期第VA族，基態(tài)As原子核外電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s²4p³，根據(jù)核外電子排布確定未成對電子；
（2）元素的非金屬性越強(qiáng)，吸引電子的能力越強(qiáng)，元素的電負(fù)性越大；
（3）As₄O₆的分子中As原子形成3個(gè)As-O鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4；1個(gè)As₄0₆分子中含有σ鍵數(shù)目為12個(gè)，據(jù)此進(jìn)行分析；
（4）①根據(jù)晶胞圖結(jié)構(gòu)和A、B、C三個(gè)原子的原子坐標(biāo)，可求出C的原子坐標(biāo)；
②根據(jù)晶胞密度公式：ρ=$\frac{zM}{{N}_{A}V}$可求出密度．

解答 解：（1）As是33號元素，位于第四周期第VA族，基態(tài)As原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³或[Ar]3d¹⁰4s²4p³，在最外層的4s能級上2個(gè)電子為成對電子，4p軌道中3個(gè)電子分別處以不同的軌道內(nèi)，有3軌道未成對電子，
故答案為：3d¹⁰4s²4p³；3；
（2）鋅屬于良導(dǎo)體，鍺屬于半導(dǎo)體，氧屬于非金屬，所以元素非金屬性：O＞Ge＞Zn，元素的非金屬性越強(qiáng)，吸引電子的能力越強(qiáng)，元素的電負(fù)性越大，故電負(fù)性：O＞Ge＞Zn，
故答案為：O＞Ge＞Zn；
（3）As₄O₆的分子中As原子形成3個(gè)As-O鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4，雜化類型為sp³雜化；1個(gè)As₄0₆分子中含有σ鍵數(shù)目為12個(gè)，故1mol As₄0₆含有σ鍵的物質(zhì)的量為12mol，
故答案為：sp³；12mol；
（4）①根據(jù)晶胞圖結(jié)構(gòu)和A、B、C三個(gè)原子的原子坐標(biāo)分別為A處Li為（0，0，$\frac{1}{2}$）；B處As為（$\frac{1}{4}$，$\frac{1}{4}$，$\frac{1}{4}$），注意在晶體化學(xué)中，原子坐標(biāo)的規(guī)則為，每一個(gè)坐標(biāo)的值均在[0，1）之間，且為整數(shù)，簡言之，1即0，所以A、B、C其實(shí)為同一個(gè)原子坐標(biāo)，都可以為（0，0，0），C為體心粒子，其晶胞參數(shù)應(yīng)為$\frac{1}{2}$，其晶胞參數(shù)應(yīng)為：（$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$），
故答案為：（$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$）；
②立方晶胞頂點(diǎn)原子占$\frac{1}{8}$，面心占$\frac{1}{2}$，棱上占$\frac{1}{4}$，晶胞內(nèi)部粒子為整個(gè)晶胞所有，Li的個(gè)數(shù)為12×$\frac{1}{4}$+1=4，LiZnAs單晶的晶胞參數(shù)α=594pm，則ρ=$\frac{zM}{{N}_{A}V}$=$\frac{4×147}{（5.94×1{{0}^{-8}）}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{4×147}{（5.94×1{{0}^{-8}）}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電負(fù)性、化學(xué)鍵、晶胞計(jì)算等，（4）中晶胞計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，題目難度中等．