Question

【題目】2019年1月3日上午，嫦娥四號(hào)探測(cè)器翩然落月，首次實(shí)現(xiàn)人類飛行器在月球背面的軟著陸。所搭載的“玉兔二號(hào)”月球車，通過砷化鎵（GaAs）太陽能電池提供能量進(jìn)行工作。回答下列問題：

（1）基態(tài)Ga原子價(jià)電子排布式______，核外電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云形狀為______；基態(tài)As原子最高能層上有______個(gè)電子。

（2）鎵失去電子的逐級(jí)電離能（單位：kJmol-1）的數(shù)值依次為577、1985、2962、6192，由此可推知鎵的主要化合價(jià)為______和+3，砷的第一電離能比鎵______（填“大”或“小”）。

（3）第四周期元素中，與基態(tài)As原子核外未成對(duì)電子數(shù)目相同的元素符號(hào)為______。

（4）砷化鎵可由（CH3）3Ga和AsH3在700℃制得，（CH3）3Ga中C原子的雜化方式為______，AsH3分子的空間構(gòu)型為______。

（5）相同壓強(qiáng)下，AsH3的沸點(diǎn)______NH3（填“大于”或“小于”），原因?yàn)?/span>______。

（6）GaAs為原子晶體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，Ga與As以______（填“共價(jià)鍵”或“離子鍵”）鍵合。設(shè)阿伏伽德羅常數(shù)的值為NA，該晶胞邊長(zhǎng)為a pm則GaAs晶體的密度為______gcm-3（列出計(jì)算式即可）。

Answer 1

【答案】4s24p1 啞鈴型 3 +1 大 V、Co sp3 三角錐形 大于 NH3分子之間含氫鍵 共價(jià)鍵 ρ=

【解析】

（1）Ga是31號(hào)元素，基態(tài)Ga原子價(jià)電子排布式為4s24p1，核外電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云形狀為啞鈴型，As為33號(hào)元素，基態(tài)As原子最高能層上有3個(gè)電子，故答案為：4s24p1；啞鈴型；3；

（2）根據(jù)鎵的電離能數(shù)值可知，失去1個(gè)電子或3個(gè)電子時(shí)電離能突變，由此可推知鎵的主要化合價(jià)為+1和+3，砷的4p上有3個(gè)電子，為半充滿狀態(tài)，所以砷第一電離能比鎵大，故答案為：+1；大；

（3）As原子核外有3個(gè)未成對(duì)電子，在第四周期中，與之相同的元素符為V，其價(jià)電子排布式為3d34s2和Co，其價(jià)電子排布式為3d74s2，故答案為：V、Co；

（4）砷化鎵可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃制得，(CH3)3Ga中C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，雜化方式為sp3，由于As和N同主族，化學(xué)性質(zhì)相似，所以NH3是三角錐形，AsH3也是三角錐形，故答案為：sp3；三角錐形；

（5）As和N同主族，相同壓強(qiáng)下，AsH3的沸點(diǎn)小于NH3的沸點(diǎn)，因?yàn)?/span>NH3分子之間含氫鍵，沸點(diǎn)反常高于同主族的氫化物的沸點(diǎn)，故答案為：大于；NH3分子之間含氫鍵；

（6）GaAs為原子晶體，Ga與As以共價(jià)鍵鍵合，該晶胞中Ga原子個(gè)數(shù)為4，As原子個(gè)數(shù)為8×1/8+6×1/2=4，該晶胞的密度為ρ==，故答案為：共價(jià)鍵；ρ=。