Question

1．GaN、GaP、GaAs是人工合成的一系列新型半導體材料，其晶體結(jié)構(gòu)均與金剛石相似．銅是重要的過渡元素，能形成多種配合物，如Cu²⁺與乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）可形成如圖所示配離子．回答下列問題：

（1）基態(tài)Ga原子價電子的軌道表達式為
（2）熔點：GaN＞GaP（填“＞”或“＜”）；
（3）第一電離能：As＞Se（填“＞”或“＜”）；
（4）Cu²⁺與乙二胺所形成的配離子內(nèi)部不含有的化學鍵類型是c、e
a．配位鍵    b．極性鍵    c．離子鍵    d．非極性鍵  e．氫鍵
（5）乙二胺分子中氮原子軌道的雜化類型為sp³，乙二胺和三甲胺[N（CH₃）₃]均屬于胺，但乙二胺比三甲胺的沸點高很多，原因是乙二胺分子間可形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵．
（6）Cu的某種晶體晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，晶胞邊長為a cm．該晶體密度為$\frac{256}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（用含a和N_A的代數(shù)式表達）．

Answer 1

分析 （1）基態(tài)Ga原子在周期表中的位置是第四周期，第IIIA族；
（2）離子晶體的晶格能越大，熔沸點就越高；
（3）同族元素從上至下，第一電離能逐漸降低；
（4）Cu²⁺與乙二胺形成的配離子為$Cu（en）_{2}^{2+}$，根據(jù)不同原子之間的作用力解答；
（5）乙二胺分子中的N原子形成3個σ鍵，乙二胺和三甲胺均屬于胺，沸點存在較大差異，結(jié)合氫鍵知識解答；
（6）考查面心立方晶胞的知識，根據(jù)公式$ρ=\frac{z{M}_{r}}{{N}_{A}V}$計算晶胞密度，實際上也就是晶體密度，其中z為晶胞內(nèi)粒子數(shù)，Mr為粒子摩爾質(zhì)量，V為晶胞體積．

解答 解：（1）基態(tài)Ga原子的位置是第四周期，IIIA族，價電子排布式為4s²4p¹，則原子軌道表達式為．故答案為：；
（2）離子晶體的晶格能越大，熔沸點越高，由于N的半徑小于P的半徑，則GaN的晶格能大于GaP，熔沸點也是GaN大于GaP．故答案為：＞；
（3）同族元素從上到下，原子的第一電離能逐漸減小，則第一電離能As大于Se．故答案為：＞；
（4）Cu²⁺與乙二胺形成的配離子為$Cu（en）_{2}^{2+}$，配離子之間存在配位鍵，氮氫，碳氫之間存在極性鍵，碳碳之間存在非極性鍵，不存在陰陽離子靜電作用，即離子鍵，乙二胺分子中N均與H配位，沒有與H本身以外的H靠近，則不存在氫鍵．故答案為：c、e；
（5）乙二胺分子中的N原子形成3個σ鍵，則N原子為sp³雜化；乙二胺和三甲胺均屬于胺，沸點存在較大差異，乙二胺的沸點比三甲胺的沸點高，原因是三甲胺分子中，N上沒有活潑氫，不能形成氫鍵，而乙二胺分子間可以形成氫鍵，有氫鍵的存在能使物質(zhì)的沸點升高．
故答案為：sp³，乙二胺分子間可形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵；
（6）Cu的某種晶體晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，對于面心立方晶胞，頂點原子占$\frac{1}{8}$，面心原子占$\frac{1}{2}$，則一個晶胞中應含有粒子數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}=4$，取1mol晶胞，則有N_A個晶胞，一個晶胞的邊長為acm，則一個晶胞的體積為${V}_{0}={a}^{3}c{m}^{3}$，1mo晶胞含有4mol粒子，則1mol晶胞的質(zhì)量為m=4mol×64g/mol=256g，所以晶體的密度為$ρ=\frac{m}{{V}_{總}}=\frac{m}{{N}_{A}•{V}_{0}}=\frac{zM}{{N}_{A}•{V}_{0}}$=$\frac{256g}{{a}^{3}•{N}_{A}c{m}^{3}}=\frac{256}{{a}^{3}{N}_{A}}g/c{m}^{3}$．故答案為：$\frac{256}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識，包括第一電離能，元素周期律，原子軌道，分子間作用力類型，晶胞的計算，配合物的知識等知識點的綜合．題目難度不大，是基礎(chǔ)題．