Question

已知元素镓和砷的单质及其化合物在工业生产上有重要的用途。回答下列问题：

（1）砷元素基态原子的电子排布式为_______________________。

（2）砷与氢元素可形成化合物砷化氢，该化合物的空间构型为_____________，其中砷原子的杂化方式为__________。

（3）根据等电子原理，写出由短周期元素组成且与砷化氢互为等电子体的一种离子的化学式________。

（4）已知由元素砷与镓元素组成的化合物A为第三代半导体。已知化合物A的晶胞结构与金刚石相似，其中砷原子位于立方体内，镓原子位于立方体顶点和面心，请写出化合物A的化学式____________；

（5）已知铝与镓元素位于同一主族，金属铝属立方晶系，其晶胞边长为405 pm，密度是2.70g·cm^－3，通过计算确定铝原子在三维空间中堆积方式________________（已知N_A=6.02×10²³,1pm=10^-10cm,405³=6.64×10⁷）;晶胞中距离最近的铝原子可看作是接触的，列式计算铝的原子半径r(A1)=______pm.(只列出计算式即可)

Answer

1s22s22p63s23p63d104s24p3 三角锥型 sp3 H3 O+ GaAs 面心立方最密堆积

【解析】（1）砷元素位于第四周期VA族，所以基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。

（2）AsH3中As原子价层电子对为3+ =4、孤电子对数为1，As原子杂化方式为sp3杂化，空间结构为三角锥型。

（3）根据等电子原理：由短周期元素组成的微粒，只要其原子总数相同、各微粒的价电子总数相同，则互称为等电子体。AsH3为4原子，价电子总数为：5+1×3=8，H3O+为4原子，价电子总数为：1×3+6-1=8，故H3O+与AsH3互为等电子体。

（4）由晶胞结构可知，晶胞中Ga原子数目=8×+6×=4、As原子数目=4，故该化合物化学式为GaAs。

（5）根据密度公式可得，由此解得每个晶胞中含有的原子数N(Al)=4.00，所以该晶体中铝原子在三维空间里的堆积方式为面心立方最密堆积；在面心立方晶胞中，每个面的对角线上三个原子紧挨着，所以对角线长度=×405pm，对角线为四个Al原子半径之和，所以每个铝原子半径==143pm。

点睛：本题考查了杂化方式、核外电子排布、分子构型及晶胞的计算等内容，综合性强，难度较大，这些知识点都是考试热点。注意根据构造原理、密度公式等来计算晶胞原子数目。