Question

【題目】含族的磷、砷()等元素的化合物在科學研究和工業(yè)生產中有許多重要用途。回答下列問題：

(1)下列狀態(tài)的磷中，電離最外層一個電子所需能量最小的是__________(填標號)。

A. B. C. D.

(2)常溫下是一種白色晶體，由、兩種微粒構成。將其加熱至148℃熔化，形成一種能導電的熔體。已知、兩種微粒分別與、互為等電子體，則為________，其中心原子雜化軌道類型為________，為________。

(3)的、、分別為、、，根據結構與性質的關系解釋遠大于的原因______________。

(4)的空間構型為_____________。

(5)砷化鎵屬于第三代半導體，它能直接將電能轉變?yōu)楣饽�，砷化鎵燈泡壽命是普通燈泡�?/span>100倍，而耗能只有其10%。推廣砷化鎵等發(fā)光二極管()照明，是節(jié)能減排的有效舉措。已知砷化鎵的晶胞結構如圖所示，晶胞參數。

①砷化鎵的化學式為__________，鎵原子的配位數為__________。

②砷化鎵的晶胞密度__________(列式并計算，，精確到小數點后兩位)，如圖是沿立方格子對角面取得的截圖，位置原子與位置原子的核間距x=________。

Answer 1

【答案】 第一步電離出的氫離子抑制了第二步的電離 正四面體 4

【解析】

(1)根據圖示判斷微粒的電離能狀態(tài)，結合電離最外層的一個電子需要的能量：基態(tài)大于激發(fā)態(tài)，第一電離能小于第二電離能小于第三電離能小于第四電離能分析判斷；

(2) PCl5是一種白色晶體，在恒容密閉容器中加熱可在148℃液化，形成一種能導電的熔體，說明生成自由移動的陰陽離子，一種正四面體形陽離子是PCl4+和一種正六面體形陰離子是PCl6-，即發(fā)生反應為：2PCl5=PCl4++PCl6-；

(3) 根據磷酸的電離平衡常數進行解答；

(4)根據中心原子價層電子互斥理論分析判斷；

(5)①根據砷化鎵晶胞的結構圖，m位置Ga原子，n位置As原子，利用均攤法可知，晶胞中含有Ga原子數為8×+6×=4，含有As原子數為4，據此判斷其化學式，根據晶胞圖可知，鎵原子周圍距離最近的砷原子數為4，據此答題；

②晶胞的邊長為565pm，所以晶胞的體積為(565pm)3，根據ρ=計算密度，晶胞的邊長為565pm，所以晶胞的體對角線為×565pm，m位置Ga原子與n位置As原子之間的距離應為晶胞體對角線的，據此計算。

(1)A．為磷原子的基態(tài)原子核外電子排布圖，失去最外層一個電子，為第一電離能；

B．為磷原子的基態(tài)原子失去兩個電子的核外電子排布圖，再失去最外層一個電子，為第三電離能；

C．為磷原子的基態(tài)原子失去一個電子的核外電子排布圖，再失去最外層一個電子，為第二電離能；

D．為磷原子的基態(tài)原子失去三個電子的核外電子排布圖，再失去最外層一個電子，為第四電離能；

結合電離最外層的一個電子需要的能量：基態(tài)大于激發(fā)態(tài)，第一電離能小于第二電離能小于第三電離能小于第四電離能，故電離最外層一個電子所需能量最小的是A，答案選A。

(2) PCl5是一種白色晶體，在恒容密閉容器中加熱可在148℃液化，形成一種能導電的熔體，說明生成自由移動的陰陽離子，一種正四面體形陽離子是PCl4+和一種正六面體形陰離子是PCl6，即發(fā)生反應為：2PCl5=PCl4++PCl6，已知A.B兩種微粒分別與CCl4、SF6互為等電子體，則A為：PCl4+，PCl4+中P沒有孤電子對。含四個σ鍵，所以原子雜化方式是sp3，B為：PCl6；

(3)相同條件下K越大，酸的電離程度越大，所以相同條件下，電離平衡常數越小，表示弱電解質的電離能力越弱，多元弱酸分步電離，電離程度依次減小，從H3PO4的Kl、K2、K3分別為7.6×10-3、6.3×10-8、4.4×10-13看出：磷酸第一步電離出氫離子后變?yōu)殛庪x子，生成的陰離子發(fā)生第二步電離時，第一步產生的氫離子對生成的陰離子的電離起抑制作用，使陰離子的第二步電離平衡逆向移動，導致難電離出帶正電荷的氫離子，因此Kl遠大于K2；

(4)的中心原子P的價層電子對數=4+=4，則P原子為sp3雜化，五個原子構成的微粒，空間構型為正四面體；

(5)①根據砷化鎵晶胞的結構圖，m位置Ga原子，n位置As原子，利用均攤法可知，晶胞中含有Ga原子數為8×+6×=4，含有As原子數為4，其化學式為GaAs，根據晶胞圖可知，鎵原子周圍距離最近的砷原子數為4，所以鎵原子的配位數為4；

②晶胞的邊長為565pm，所以晶胞的體積為(565pm)3，所以晶體的密度為g/cm3=5.34g/cm3，晶胞的邊長為565pm，所以晶胞的體對角線為×565pm，m位置Ga原子與n位置As原子之間的距離應為晶胞體對角線的，所以Ga原子與As原子之間的距離為pm。