【題目】以氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)為代表的第三代半導體材料目前已成為全球半導體研究的前沿和熱點,如砷化鎵燈泡壽命是普通燈泡的100倍,而耗能僅為10%,推廣砷化鎵等發(fā)光二極管(LED)照明,是節(jié)能減排的有效舉措。請回答下列問題:
(1)鎵為元素周期表第31號元素,基態(tài)鎵原子的電子排布式為___________,核外電子占據最高能層符號為________。
(2)氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結構,氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以_______鍵相結合,氮化鎵屬于_______晶體。
(3)下列說法正確的是_______
A.第一電離能:As < Ga B.砷和鎵都屬于p區(qū)元素
C.電負性:As < Ga D.半導體GaP、SiC與砷化鎵為等電子體
(4)①砷化鎵是將(CH3)3Ga和AsH3用MOCVD(金屬有機物化學氣相淀積)方法制備得到的,該反應在700℃進行,反應的方程式為:____________________。
②反應物AsH3分子的幾何構型為_______,(CH3)3Ga中鎵原子雜化方式為___。
【答案】1s22s22p63s23p63d104s24p1或 [Ar]3d104s24p1 N 共價鍵 原子 BD (CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4 三角錐形 sp2雜化
【解析】
(1)基態(tài)鎵原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1,核外電子占據最高能層符號為:N,故答案為:1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1;N;
(2)氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結構,則氮原子與鎵原子之間以共價鍵結合,氮化鎵屬于原子晶體,故答案為:共價鍵;原子;
(3)A.As的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p3,第一電離能從左到右呈現(xiàn)增大的趨勢,由此可知,第一電離能:As>Ga,A錯誤;
B.砷位于第四周期第ⅤA族,鎵位于第四周期第ⅢA族,第ⅢA族到第ⅦA族都屬于p區(qū)元素,B正確;
C.元素非金屬性越強,其電負性越大,同周期從左向右非金屬性增強,故電負性:As>Ga,C錯誤;
D.GaP的價層電子為3+5=8,SiC的價層電子為4+4=8,GaAs的價層電子數為3+5=8,故半導體GaP、SiC與砷化鎵為等電子體,D正確;
故答案為:BD;
(4)①結合原子守恒可得該化學反應方程式為(CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4,故答案為:(CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4;
②對于AsH3,中心As原子的價電子對數==4,則VSEPR模型為四面體,但由于存在一對孤電子對,占據四面體的一個頂點,則其幾何構型為三角錐形,對于(CH3)3Ga,Ga形成3個共價鍵,Ga為硼族元素,價電子排布式為4s24p1,根據雜化軌道理論,形成3個共價鍵時,無孤電子對,為sp2雜化,故答案為:三角錐形;sp2雜化。
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【題目】常溫下,在10mL0.1mol·L1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1mol·L1 HCl溶液,溶液的pH逐漸降低,此時溶液中含碳微粒的物質的量分數變化如圖所示,下列說法不正確的是
A.溶液的pH為7時,溶液的總體積大于20mL
B.在B點所示的溶液中:c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)+c(Cl-)
C.在A點所示的溶液中:c(Na+)=c(CO32-)=c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)
D.已知CO32-水解常數為2×10-4,當溶液中c(HCO3-)=2c(CO32-)時,溶液的pH=10
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【題目】一種用于驅動潛艇的液氨-液氧燃料電池原理示意如圖,下列有關該電池說法正確的是
A. 電子由電極A經外電路流向電極B
B. 該電池工作時,每消耗22.4L NH3轉移3mol電子
C. 電池工作時,OH-向電極B移動
D. 電極B上發(fā)生的電極反應為:O2+ 4H++ 4e-=2H2O
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【題目】某實驗室廢液含、Na+、Fe3+、Cr3+、、等離子,現(xiàn)通過如下流程變廢為寶制備K2Cr2O7。
已知:
(a);
(b)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如表。
金屬離子 | pH | |
開始沉淀 | 完全沉淀 | |
Fe3+ | 2.7 | 3.7 |
Cr3+ | 4.9 | 6.8 |
請回答:
(1)某同學采用紙層析法判斷步驟①加入KOH的量是否合適。在加入一定量KOH溶液后,用毛細管取樣、點樣、薄層色譜展開、氨熏后的斑點如圖所示。加入KOH最適合的實驗編號是(實驗順序已打亂)________,C的斑點顏色為________。
(2)步驟②含Cr物質發(fā)生的主要反應的離子方程式為________________________。
(3)在下列裝置中,②應選用________。(填標號)
(4)部分物質的溶解度曲線如圖2,步驟⑤可能用到下列部分操作:a.蒸發(fā)至出現(xiàn)大量晶體,停止加熱;b.冷卻至室溫;c,蒸發(fā)至溶液出現(xiàn)晶膜,停止加熱;d.洗滌;e.趁熱過濾;f.抽濾。請選擇合適操作的正確順序________。
(5)步驟⑤中合適的洗滌劑是________(“無水乙醇”、“乙醇-水混合液”、“熱水”、“冰水”)。
(6)取mg粗產品配成250mL溶液,取25.00mL于錐形瓶中,用cmol·L-1的(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液滴定(雜質不反應),消耗標準(NH4)2Fe(SO4)2溶液VmL,則該粗產品中K2Cr2O7的純度為________。
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【題目】以玉米(主要成分是淀粉)為原料制備乙醇的流程如下:
下列說法中不正確的是
A. C12H22O11屬于二糖
B. 1mol葡萄糖分解成3mol乙醇
C. 可用碘水檢驗淀粉是否完全水解
D. 可采取蒸餾的方法初步分離乙醇和水
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【題目】已知乙酸中的氧都是18O,則乙酸和乙醇在一定條件下反應,經過足夠長的時間后,體系中含有18O的物質是
A. 只有乙酸
B. 只有乙酸乙酯
C. 乙酸、乙酸乙酯、水
D. 乙酸乙酯、乙醇、水
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【題目】某實驗小組學生用的鹽酸與的NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量計算反應熱。下列說法錯誤的是
A.如圖條件下實驗過程中有熱量損失
B.圖中實驗裝置缺少環(huán)形玻璃攪拌棒
C.燒杯間填滿碎紙條的作用是固定小燒杯
D.若改用的NaOH溶液進行反應,所放出熱量相等
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【題目】有一處于平衡狀態(tài)的反應:X(s)+3Y(g)2Z(g);△H<0.為了使平衡向生成Z的方向移動,應選擇的條件是( )
①高溫 ②低溫 ③高壓 ④低壓 ⑤加催化劑 ⑥分離出Z ⑦增加X ⑧增加Y
A.①③⑤⑦B.②③⑤⑦C.②③⑥⑧D.②④⑥⑧
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【題目】(I)研究大氣中含硫化合物(主要是 SO2 和 H2S)的轉化具有重要意義。
(1)工業(yè)上采用高溫熱分解H2S的方法制取H2,在膜反應器中分離H2,發(fā)生的反應為: 2H2S(g) 2H2(g)+S2(g) ΔH
已知:①H2S(g) H2(g)+S(g) ΔH1; ②2S(g) S2(g) ΔH2。
則 ΔH=________________(用含 ΔH1、ΔH2的式子表示)。
(2)土壤中的微生物可將大氣中 H2S 經兩步反應氧化成 SO42-,兩步反應的能量變化示意圖如下:
1mol H2S(g)全部氧化成SO42-(aq)的熱化學方程式為________________。
(II)100℃時,在1L恒溫恒容的密閉容器中,通入0.1mol N2O4,發(fā)生反應:N2O4(g) 2NO2(g) ΔH=+57.0kJ·mol-1,NO2和N2O4的濃度隨時間變化情況如圖所示。
(3)在0~60s內,以N2O4表示的平均反應速率為__________mol·L-1·s-1。
(4)根據圖中有關數據,計算100℃時該反應的平衡常數K1=__________。若其他條件不變,升高溫度至120℃,達到新平衡時的平衡常數是K2,則K1_____K2(填“>”、“<”或“=”)。
(III)向容積為2L的密閉容器中通入一定量的CO和H2O,發(fā)生反應:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)。
(5)下列說法能作為判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據的是____(填字母序號)。
A.容器內CO、H2O、CO2、H2的濃度之比為1:1:1:1
B.CO的消耗速率與H2的消耗速率相等
C.容器內壓強保持不變
D.混合氣體的密度保持不變
(6)保持其他條件不變:在VL密閉容器中通入10molCO和10molH2O(g)發(fā)生上述反應,在T℃達到平衡,然后急速除去水蒸氣(除水蒸氣時其他各成分的物質的量不變),將混合氣體燃燒,測得放出的熱量為2842kJ(已知CO的燃燒熱為283kJ·mol-1,H2的燃燒熱為286kJ·mol-1),則T℃平衡常數K=______。(精確到小數點后兩位)
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