Question

（1）主族元素A的簡(jiǎn)單陽(yáng)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小。A與B能形成兩種化合物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(shí)密度減小，主要原因是                  。
（2）新型無(wú)機(jī)材料在許多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的材料選用氮化硅，它硬度大、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，是很好的高溫陶瓷材料。除氫氟酸外，氮化硅不與其他無(wú)機(jī)酸反應(yīng)，抗腐蝕能力強(qiáng)。氮化硅的晶體類型是                ，氮化硅與氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為         。
（3）MgC0₃和CaC0₃都為離子晶體，熱分解的溫度分別為402℃和900℃，請(qǐng)根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系說(shuō)明它們熱分解溫度不同的原因：                。
（4）砷化鎵廣泛用于雷達(dá)、電子計(jì)算機(jī)、人造衛(wèi)星、宇宙飛船等尖端技術(shù)中。鎵的基態(tài)原子價(jià)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(zhǎng)為a pm，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)）。

Answer 1

（1）sp³(1分) sp^,3(1分)SiH₄>NH₃>H₂O（2分）形成晶體時(shí)，每個(gè)水分子與4個(gè)水分子形成氫鍵，構(gòu)成空間正四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水分子的空間利用率低，密度反而減�。�2分）
（2）原子晶體(1分)Si₃N₄+12HF=3SiF₄+4NH₃↑（2分）
（3）Mg²⁺半徑小于Ca²⁺半徑，故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陽(yáng)離子結(jié)合，使碳酸根離子分解為二氧化碳；（2分）
（4）4s²4p¹（2分） 3.00×10³²/a³·N_A（2分）

試題分析：(1) 主族元素A的簡(jiǎn)單陽(yáng)離子不與任何原子具有相同的核外電子排布,則A是H元素，A與B能形成兩種化合物A₂B₂和A₂B且B為第二周期元素，所以B為O元素；化合物A₂B₂和A₂B分別是H₂O₂、H₂O，二者都是sp³雜化，SiH₄、NH₃、H₂O的價(jià)層電子對(duì)都是4，但孤電子對(duì)數(shù)分別是0、1、2，價(jià)層電子對(duì)數(shù)相同時(shí)孤對(duì)越多鍵角越小，所以鍵角的大小順序是SiH₄>NH₃>H₂O；液態(tài)水的密度大于冰，是因?yàn)楸�中的每個(gè)水分子與4個(gè)水分子形成氫鍵，構(gòu)成空間正四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水分子的空間利用率低，密度反而減��；
（2）氮化硅硬度大、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，屬于原子晶體；氮化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和氨氣，化學(xué)方程式為Si₃N₄+12HF=3SiF₄+4NH₃↑；
（3）二者的陰離子都是碳酸根離子，陽(yáng)離子不同，所以應(yīng)比較陽(yáng)離子的半徑的不同所決定的離子鍵的強(qiáng)弱不同，Mg²⁺半徑小于Ca²⁺半徑，故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二氧化碳；
（4）鎵是第四周期ⅢA主族元素，最外層3個(gè)電子，所以其基態(tài)原子價(jià)電子排布式為4s²4p¹，砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，所以砷化鎵的晶胞中有4個(gè)砷原子，則1個(gè)晶胞中砷元素的質(zhì)量是
4×75g/N_A=300g/N_A，晶胞的體積為（a×10^-10）³cm³,所以每立方厘米該晶體中所含砷元素的質(zhì)量為3.00×10³²/a³·N_Ag。