Question

鎵(Ga)、鍺(Ge)、砷(As)、硒(Se)均為第四周期的元素，它們?cè)诟呖萍技舛丝茖W(xué)特別是信息領(lǐng)域有著廣泛的用途。試回答下列問題：
（1）基態(tài)鍺原子的價(jià)電子排布式為_________________________________。
（2）沸點(diǎn):NH₃________AsH₃(填“＞”、“＜”或“＝”，原因是_____________________。
（3）某砷的氧化物俗稱“砒霜”，其分子結(jié)構(gòu)如圖所示，該化合物的分子式為_______,As原子采取__________雜化。

（4）H₂SeO₄和H₂SeO₃是硒的兩種含氧酸，請(qǐng)根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，解釋H₂SeO₄比H₂SeO₃酸性強(qiáng)的原因________________________。
（5）砷化鎵可由(CH₃)₂Ga和AsH₃在700℃下反應(yīng)制得，反應(yīng)的方程式為_________________；砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，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)的值）。

Answer 1

（1）4s²4p²（1分）
（2）＞（1分，寫“大于”不得分） NH₃分子間存在氫鍵，所以NH₃沸點(diǎn)高于AsH₃ (2分，只要指明NH₃分子間存在氫鍵即可)
（3）As₄O₆（1分）    sp³（1分）
（4）H₂SeO₄和H₃SeO₃可表示為(HO)₂SeO₂和(HO)₃Se，H₂SeO₃中的Se為+4價(jià)，而H₂SeO₄中的Se為+6價(jià)，導(dǎo)致Se-O-H中的O的電子更向Se偏移，越易電離出H⁺(2分，合理答案即可)
（5）(CH₃)₃Ga + AsH₃GaAs + 3CH₄（2分，不寫反應(yīng)條件不扣分，化學(xué)式寫錯(cuò)、不配平不得分）； (2分，合理答案即可)

試題分析：（1）鍺是第四周期第ⅣA族元素，原子序數(shù)是32，所以依據(jù)核外電子排布規(guī)律可知，基態(tài)鍺原子的價(jià)電子排布式為4s²4p²；
（2）由于氮元素的非金屬性強(qiáng)，因此NH₃分子間存在氫鍵，所以NH₃沸點(diǎn)高于AsH₃沸點(diǎn)；
（3）根據(jù)分子結(jié)構(gòu)可知，分子內(nèi)含有6個(gè)氧原子，4個(gè)砷原子，化學(xué)式為As₄O₆。由于每個(gè)As原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，又因?yàn)橹行脑�子還有1對(duì)孤對(duì)電子，所以采用的是sp³雜化；
（4）由于H₂SeO₄和H₃SeO₃可表示為(HO)₂SeO₂和(HO)₃Se，H₂SeO₃中的Se為+4價(jià)，而H₂SeO₄中的Se為+6價(jià)，導(dǎo)致Se-O-H中的O的電子更向Se偏移，越易電離出H⁺，所以H₂SeO₄比H₂SeO₃酸性強(qiáng)；
（5）砷化鎵可由(CH₃)₂Ga和AsH₃在700℃下反應(yīng)制得，則根據(jù)原子守恒可知，另外一種生成物是甲烷，則該反應(yīng)的方程式為(CH₃)₃Ga + AsH₃GaAs + 3CH₄；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知GaAs晶體中，每個(gè)As與4個(gè)Ga相連，且As原子全部在晶胞里面，共計(jì)是4個(gè)。晶胞邊長(zhǎng)為a pm，所以晶胞的體積
是a³pm³，所以每立方厘米含該晶胞的個(gè)數(shù)是，因此含有的As原子個(gè)數(shù)是×4，物質(zhì)的量是mol，所以As元素的質(zhì)量是mol×75g/mol＝g。