Question

（1）主族元素A的簡單陽離子不與任何原子具有相同的核外電子排布．元素B與氮元素同周期，B的原子序數(shù)大于氮，而第一電離能比氮的�。瓵與B形成兩種化合物A₂B₂和A₂B，其中B的雜化方式分別為

 

、

 

．A₂B、NH₃、SiH₄的鍵角由大到小依次為

 

（填化學(xué)式）．A₂B由液態(tài)形成晶體時密度減小，主要原因是

 

．
（2）新型無機材料在許多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用．陶瓷發(fā)動機的材料選用氮化硅，它硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性高，是很好的高溫陶瓷材料．除氫氟酸外，氮化硅不與其他無機酸反應(yīng)，抗腐蝕能力強．氮化硅的晶體類型是

 

，其中氮元素的化合價是

 

，氮化硅與氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（3）MgCO₃和CaCO₃都為離子晶體，熱分解的溫度分別為402℃和900℃，請根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系說明它們熱分解溫度不同的原因

 

．
（4）砷化鎵廣泛用于雷達、電子計算機、人造衛(wèi)星，宇宙飛船等尖端技術(shù)中．鎵的基 態(tài)原子價電子排布式為

 

，砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，其晶胞邊長為apm，則每立方厘米該晶體中所含砷元素的質(zhì)量為

 

g（用N_A表示阿伏加德羅常數(shù)），該晶胞中Ga與As的最短距離為

 

cm．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì),原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,不同晶體的結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用力的區(qū)別

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）先根據(jù)同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，注意同一周期的第ⅡA元素的第一電離能大于第ⅢA族的，第ⅤA族的大于第ⅥA族的，元素B與氮元素同周期，B的原子序數(shù)大于氮，而第一電離能比氮的小，則元素B為O，然后根據(jù)價層電子對互斥理論確定中心原子雜化方式及粒子的空間構(gòu)型，價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)，2個σ鍵個2個孤電子對采用sp³雜化，最后根據(jù)孤電子對與成鍵電子之間的作用力大，孤電子對越多，鍵角減��；根據(jù)冰中水分子之間存在氫鍵，構(gòu)成空間四正面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)．
（2）根據(jù)原子晶體的熔沸點較高、硬度大；根據(jù)化合價代數(shù)和為零及電負性判斷化合價；氮化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和氨氣，據(jù)此書寫；
（3）晶格能的主要影響因素是離子電荷，電荷越高，晶格能越大．其次就是離子半徑，離子越小，晶格能越大，以此分析MgCO₃和CaCO₃分解產(chǎn)物MgO和CaO的晶格能大��；
（4）鎵是31號元素，原子核外電子數(shù)為31，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫鎵的基態(tài)原子價電子電子排布式；先求出一個晶胞中砷元素的質(zhì)量，再根據(jù)晶胞的體積求算；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中Ga與As的最短距離為晶胞體對角線的

1

4

，再根據(jù)晶胞的邊長可求得體對角線的長度，據(jù)此答題．

解答： 解：（1）由題意知：A為H，B為O；H與O形成兩種化合物H₂O₂和H₂O，其中O的價層電子對個數(shù)都等于=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)=2+2=4，采用sp³雜化；H₂O、NH₃、SiH₄中中心原子的價層電子對個數(shù)分別為2+2=4，3+1=4，4+0=4，都采用sp³雜化，軌道構(gòu)型為正四面體，鍵角為109.5°，由于H₂O、NH₃中中心原子分別存在2對、1對孤電子對，使得角減小，孤電子對越多，鍵角減小，所以鍵角由大到小依次為：SiH₄、NH₃、H₂O；冰中水分子之間存在氫鍵，每個水分子與4個水分子形成氫鍵，構(gòu)成空間四正面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水分子空間利用率低，密度反而減�。�
故答案為：sp³；sp³；SiH₄、NH₃、H₂O；形成晶體時每個水分子與4個水分子形成氫鍵，構(gòu)成空間四正面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水分子空間利用率低，密度反而減小；
（2）氮化硅硬度大、化學(xué)穩(wěn)定性強，是很好的高溫陶瓷材料，則氮化硅為原子晶體；因為氮原子最外層有5個電子，硅原子最外層有4個電子，要形成共價鍵，雙方都達到八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，化學(xué)式應(yīng)為Si₃N₄，氮的電負性大于硅，所以氮顯-3價，氮化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和氨氣，反應(yīng)方程式為：Si₃N₄+12HF=3SiF₄↑+4NH₃↑；
故答案為：原子晶體；-3；Si₃N₄+12HF=3SiF₄↑+4NH₃↑；
（3）由MgCO₃和CaCO₃都為離子晶體，MgCO₃和CaCO₃離子所帶電荷相等，由于Mg²⁺半徑小于Ca²⁺半徑，所以MgO晶格能大于CaO晶格能，所以Mg²⁺比Ca²⁺更易與碳酸根離子中的氧離子結(jié)合，使碳酸根離子分解為CO₂．
故答案為：Mg²⁺半徑小于Ca²⁺半徑，固體MgO晶格能大于CaO晶格能，所以Mg²⁺比Ca²⁺更易與碳酸根離子中的氧離子結(jié)合，使碳酸根離子分解為CO₂；
（4）鎵是31號元素，原子核外電子數(shù)為31，鎵的基態(tài)原子價電子電子排布式4S²4P¹；由砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)圖可知一個晶胞中含有4個As原子，一個晶胞中砷元素的質(zhì)量為

75×4

N A

=

300

NA

g，晶胞的體積為（a×10^-10）³cm³，則每立方厘米該晶體中所含砷元素的質(zhì)量為

300 N A

(a×10-10)3

=

3×1032

NA×a3

；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中Ga與As的最短距離為晶胞體對角線的

1

4

，因為晶胞的邊長為apm，所以晶胞中Ga與As的最短距離為

3 a×10-10

4

cm；
故答案為：4S²4P¹；

3×1032

NA×a3

；

3 a×10-10

4

．

點評：本題考查了雜化方式的判斷、氫鍵對物理性質(zhì)、晶體的類型判斷、電子排布式以及氫鍵等知識，本題的易錯點為晶胞的有關(guān)計算，注意有關(guān)知識的積累．