Question

第二代半导体材料——（Ⅲ-V)A族化合物的特殊性能使之成为科学家的研究热点之一。

(1) 基态镓原子的价电子轨道表示式为_____________。

(2) N、P、As位于同一主族，基态氮原子的核外共有________种不同运动状态的电子，N₂O的空间构型为_________，NH₄NO₃中N的杂化方式为_________________，与PO₄^3-互为等电子体的分子有________________（填一种即可）。

（3）已知NH₃分子的键角约为107°，而PH₃分子的键角约为94°,试用价层电子对互斥理论解释NH₃的键角比PH_￥的键角大的原因__________________________。

（4）第三周期主族元素中，按第一电离能大小排序，第一电离能在磷和铝之间的元素有________________。

（5）氮化硼、氮化铝、氮化镓的结构类似于金刚石，熔点如表中所示：

物质	BN	AIN	GaN
熔点/℃	3000	2200	1700

试从结构的角度分析它们熔点不同的原因_____________________。

（6）磷化铝晶胞如图所示，A1原子的配位数为________，若两个铝原子之间的最近距离为d pm，N_A代表阿伏加德罗常数的值， 则磷化铝晶体的密度ρ=_________g/cm³。

白球：A1黑球：P

Answer

7 直线形 sp3 、sp2 CCl4（或SiF4等） N原子半径比P原子半径小，NH3分子中成键电子对间的距离较近，斥力更大。 Mg、Si、S 氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体，键长依次增大，键能依次降低，熔点依次降低。 4 【答题空10】×1030

【解析】(1) 镓与铝属于同一主族元素，位于第4周期，基态镓原子的价电子轨道表示式为，故答案为：；

(2) N、P、As位于同一主族，基态氮原子的核外有7个电子，运动状态各不相同，已知N2O与CO2互为等电子体，等电子体的结构相似，已知CO2为直线形的分子，所以N2O的空间构型为直线形， NH4NO3中有2种N，其中铵根离子中N采用sp3杂化，硝酸根中的N采用sp2杂化，与PO43-互为等电子体的分子有CCl4、SiF4等，故答案为：7；直线形；sp3、 sp2；CCl4(或SiF4等)；

(3)N原子半径比P原子半径小，NH3分子中成键电子对间的距离较近，斥力更大。使得NH3分子的键角大于PH3分子的键角，故答案为N原子半径比P原子半径小，NH3分子中成键电子对间的距离较近，斥力更大：；

(4)同一周期从左到右，第一电离能逐渐增大，但轨道全空或半充满状态时反常，在第三周期主族元素中，按第一电离能大小排序，第一电离能在磷和铝之间的元素有Mg、Si、S，故答案为：Mg、Si、S；

(5)氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体，键长依次增大，键能依次降低，熔点依次降低，故答案为：氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体，键长依次增大，键能依次降低，熔点依次降低；

(6)根据结构示意图，每个P原子周围有4个铝原子形成正四面体结构，每个铝原子周围有4个P原子形成正四面体结构，A1原子的配位数为4，在晶胞中铝原子的个数为8×+6×=4，P原子的个数为4，化学式为AlP，两个铝原子之间的最近距离为d pm=d ×10-10cm，则晶胞的边长为 d ×10-10cm，则磷化铝晶体的密度ρ= =×1030 g/cm3，故答案为：4；×1030。

点睛：本题是对物质结构的考查，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，涉及核外电子排布、等电子体、晶体类型与性质、晶胞计算等。注意理解均摊法进行晶胞有关计算。本题的难点是晶胞的计算，要注意铝原子之间的最近距离与晶胞边长的关系。