Question

GaN、GaP、GaAs是人工合成的一系列新型半导体材料，其晶体结构均与金刚石相似。铜是重要的过渡元素，能形成多种配合物，如Cu^2＋与乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）可形成如图所示配离子。回答下列问题：

（1）基态Ga原子价电子的轨道表达式为________________；

（2）熔点：GaN_____GaP（填“>”或“<”）；

（3）第一电离能：As_____Se（填“>”或“<”）；

（4）Cu^2＋与乙二胺所形成的配离子内部不含有的化学键类型是______；

a．配位键     b.极性键     c．离子键       d．非极性键

（5）乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为________，乙二胺和三甲胺[N(CH₃)₃]均属于胺。但乙二胺比三甲胺的沸点高很多，原因是___________；

（6）Cu的某种晶体晶胞为面心立方结构，晶胞边长为acm，铜原子的半径为rcm。该晶体中铜原子的堆积方式为_______型（填“A₁”、“A₂”或“A₃”），该晶体密度为____g/cm³（用含a和N_A的代数式表达），该晶体中铜原子的空间利用率为______（用含a和r的代数式表达）。

Answer

> > c sp3 乙二胺分子间可形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键 A1

【解析】（1）Ga原子是31号元素，根据构造原理写出Ga原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，价电子为4s24p1，基态Ga原子价电子的轨道表达式为；（2）GaN晶体结构与单晶硅相似，GaN属于原子晶体，N原子半径小于P，共价键键能大，熔点：GaN>GaP；（3）As的非金属性弱于Se，非金属性越强，第一电离能越大，但是由于As的p轨道电子处于半充满状态，故As的第一电离能＞Se，第一电离能：As>Se；（4）铜离子提供空轨道，乙二胺中氮原子提供孤对电子形成配位键，乙二胺中两个碳形成非极性键，Cu2＋与乙二胺所形成的配离子内部不含有的化学键类型是离子键，故选C；（5）氮原子形成3个σ键和一对孤电子对，乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为sp3；乙二胺分子间可形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键，故乙二胺比三甲胺的沸点高很多；（6）Cu的某种晶体晶胞为面心立方结构，晶胞边长为acm，铜原子的半径为rcm。该晶体中铜原子的堆积方式为A1；晶胞中Cu原子数为8×1/8+6×1/2=4， ；晶胞中4个原子的体积为： ，晶胞体积为a3,该晶体中铜原子的空间利用率为。

点睛：（4）铜离子提供空轨道，乙二胺中氮原子提供孤对电子形成配位键，乙二胺中两个碳形成非极性键，易错。（6）求晶胞密度，是常规考题，求晶体中铜原子的空间利用率是难点，要抓住定义先求出4个原子 的体积，：，再求空间利用率，。