Question

9．2014 年10 月7 日，赤崎勇、天野浩和中村修二因發(fā)明“高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管（LED）”獲得2014 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．制作LED 首先在襯底上制作氮化鎵（GaN）基的外延片，常用的襯底主要有藍(lán)寶石（Al₂O₃）、碳化硅和硅，還有砷化鎵（GaAs）、AlN、ZnO 等材料．回答下列問(wèn)題：
（1）氮和砷（As）位于同一主族，二者中電負(fù)性較大的是N（填元素符號(hào)，下同），第一電離能較大的是N．
（2）基態(tài)Zn 原子的價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s²，價(jià)層電子占有的原子軌道數(shù)為6
（3）Al₂O₃的熔點(diǎn)很高，Al₂O₃屬于離子晶體．Al₂O₃的熔點(diǎn)比NaCl 高，其原因是Al₂O₃、NaCl都屬于離子晶體，晶格能越大，離子晶體的熔點(diǎn)越高，Al₂O₃ 晶體的晶格能大于NaCl 晶體的晶格能
（4）碳化硅的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其中白球代表的是Si（或硅）原子，一個(gè)晶胞中含有該原子的個(gè)數(shù)為4．

Answer 1

分析 （1）同主族：從上到下，元素的電負(fù)性逐漸減小；同主族元素自上而下，隨電子層增大，原子核等于最外層電子引力減弱，元素的第一電離能逐漸減小；
（2）鋅是30號(hào)元素，基態(tài)原子核外有30個(gè)電子，其3d、4s能級(jí)上電子是其價(jià)電子，其價(jià)層電子占有的原子軌道數(shù)為6；
（3）Al₂O₃的熔點(diǎn)很高，熔融時(shí)能導(dǎo)電，屬于離子化合物；結(jié)構(gòu)相似的離子晶體，離子半徑越小，晶格能越大，離子晶體的熔點(diǎn)越高；
（4）Si 的原子半徑比C 大，故白球代表Si，黑球代表C；由碳化硅的晶胞可知，每個(gè)碳原子周?chē)�與其距離最近的硅原子有4個(gè)．

解答 解：（1）N和As位于同一主族，且As排在N的下面，而同主族元素從上到下，電負(fù)性和第一電離能均逐漸減小，故電負(fù)性和第一電離能都是N 較大，
故答案為：N；N；
（2）鋅是30號(hào)元素，基態(tài)原子核外有30個(gè)電子，核外電子排布為：[Ar]3d¹⁰4s²，其3d、4s能級(jí)上電子是其價(jià)電子，所以Zn原子的價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s²，d能級(jí)有5個(gè)原子軌道，s能級(jí)有1個(gè)原子軌道，故Zn 的價(jià)層電子共占有6個(gè)原子軌道，
故答案為：3d¹⁰4s²；6；
（3）Al₂O₃的是由氧離子和鋁離子構(gòu)成的化合物，其熔點(diǎn)很高，熔融時(shí)能導(dǎo)電，屬于離子化合物，Al₂O₃、NaCl都屬于離子晶體，晶體中Al³⁺、O^2-的電荷數(shù)大于NaCl 晶體中Na⁺、Cl^-的電荷數(shù)，且O^2- 的半徑小于Cl^-的半徑，Al₂O₃ 晶體的晶格能大于NaCl 晶體的晶格能，晶格能越大，離子晶體的熔點(diǎn)越高，所以Al₂O₃的熔點(diǎn)比NaCl 高，
故答案為：離子；Al₂O₃、NaCl都屬于離子晶體，晶格能越大，離子晶體的熔點(diǎn)越高，Al₂O₃ 晶體的晶格能大于NaCl 晶體的晶格能；
（4）Si的原子半徑比C大，故白球代表Si，黑球代表C，由碳化硅的晶胞可知，每個(gè)碳原子周?chē)�與其距離最近的硅原子有4個(gè)，晶胞中C為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Si原子數(shù)為4，
故答案為：Si（或硅）；4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及電負(fù)性、第一電離能大小比較、核外電子排布規(guī)律、溶沸點(diǎn)大小比較、晶體結(jié)構(gòu)等，注意影響離子晶體熔沸點(diǎn)高低的因素，把握晶體結(jié)構(gòu)的判斷方法，題目難度中等．