Question

【題目】已知元素鎵和砷的單質(zhì)及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)上有重要的用途。回答下列問題：

（1）砷元素基態(tài)原子的電子排布式為_______________________。

（2）砷與氫元素可形成化合物砷化氫，該化合物的空間構(gòu)型為_____________，其中砷原子的雜化方式為__________。

（3）根據(jù)等電子原理，寫出由短周期元素組成且與砷化氫互為等電子體的一種離子的化學式________。

（4）已知由元素砷與鎵元素組成的化合物A為第三代半導體。已知化合物A的晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，其中砷原子位于立方體內(nèi)，鎵原子位于立方體頂點和面心，請寫出化合物A的化學式____________；

（5）已知鋁與鎵元素位于同一主族，金屬鋁屬立方晶系，其晶胞邊長為405 pm，密度是2.70g·cm－3，通過計算確定鋁原子在三維空間中堆積方式________________（已知NA=6.02×1023,1pm=10-10cm,4053=6.64×107）;晶胞中距離最近的鋁原子可看作是接觸的，列式計算鋁的原子半徑r(A1)=______pm.(只列出計算式即可)

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s24p3 三角錐型 sp3 H3 O+ GaAs 面心立方最密堆積

【解析】（1）砷元素位于第四周期VA族，所以基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。

（2）AsH3中As原子價層電子對為3+ =4、孤電子對數(shù)為1，As原子雜化方式為sp3雜化，空間結(jié)構(gòu)為三角錐型。

（3）根據(jù)等電子原理：由短周期元素組成的微粒，只要其原子總數(shù)相同、各微粒的價電子總數(shù)相同，則互稱為等電子體。AsH3為4原子，價電子總數(shù)為：5+1×3=8，H3O+為4原子，價電子總數(shù)為：1×3+6-1=8，故H3O+與AsH3互為等電子體。

（4）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中Ga原子數(shù)目=8×+6×=4、As原子數(shù)目=4，故該化合物化學式為GaAs。

（5）根據(jù)密度公式可得，由此解得每個晶胞中含有的原子數(shù)N(Al)=4.00，所以該晶體中鋁原子在三維空間里的堆積方式為面心立方最密堆積；在面心立方晶胞中，每個面的對角線上三個原子緊挨著，所以對角線長度=×405pm，對角線為四個Al原子半徑之和，所以每個鋁原子半徑==143pm。