Question

ⅢA族的硼、铝、镓、铟、铊等元素在化合物中通常表现出+3价，含ⅢA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题。

(1)基态Ga原子价层电子排布式_____。

(2)砷化镓属于第三代半导体，晶胞结构与金刚石相似。下列说法正确的是_____。

A．砷化镓晶胞结构中Ga原子的轨道杂化方式为sp³

B．第一电离能：As<Ga

C．电负性：As<Ga

D．砷和镓都属于p区元素

(3)BCl₃的立体构型是____，由第二周期元素组成的与BCl₃互为等电子体的阴离子为____。

(4)已知：Al的燃烧热为△H₁＝akJ·mol^-1；Fe₂O₃(s)+2Al(s)=Al₂O₃(s)+2Fe(s)；ΔH₂=bkJ/mol，则：3O₂(g)+4Fe(s)=2Fe₂O₃(s)；ΔH₃=____kJ/mol。

(5)人造立方氮化硼晶胞如图所示，判断该晶体结构中存在配位键的依据是____。设该晶体的摩尔质量为Mg/mol，晶体的密度为ag/cm³，阿伏加德罗常数的值为N_A，则晶体中两个距离最近的B原子之间的距离为____cm。

Answer

4s24p1 AD 平面三角形 NO3-或CO32- 4a-2b BN晶体中，每1个B原子与4个N原子结合，而B原子只有3个价电子，故需提供1个空轨道形成配位键

【解析】

(1)Ga为31号元素，可利用电子进入轨道的顺序写出电子排布式，再写出原子价层电子排布式。

(2) 砷与镓都位于元素周期表的第四周期，且砷在镓的右边，所以非金属性As>Ga。

A．砷化镓晶胞结构与金刚石相似，则Ga原子的轨道杂化方式与C相同；

B．第一电离能与非金属性基本相同，出现反常的也只是相邻的价电子层处于半满或全满状态的元素；

C．As、Ga的电负性与非金属性关系相同；

D．砷和镓中，能量高的电子排布在p轨道；

(3)由B原子的价层电子对数，推断BCl3的立体构型，由第二周期元素组成的与BCl3互为等电子体的阴离子，可从与B、Cl相邻的元素进行分析。

(4)利用盖斯定律可计算反应3O2(g)+4Fe(s)=2Fe2O3(s)的ΔH3。

(5)判断晶体结构中存在配位键时，可从B的价层电子对数进行分析。计算晶体中两个距离最近的B原子之间的距离(为面上对角线的一半)时，可先算出晶体的参数，再求距离最近的两个B之间的距离。

(1) Ga为31号元素，基态Ga原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，所以价层电子排布式为4s24p1。答案为：4s24p1；

(2)砷与镓都位于元素周期表的第四周期，且砷在镓的右边，所以非金属性As>Ga。

A．砷化镓晶胞结构中，Ga原子与周围的4个Ga原子形成共价键，价层电子对数为4，则轨道杂化方式为sp3，A正确；

B．因为非金属性As>Ga，As价电子轨道处于半充满状态，所以第一电离能：As>Ga，B错误；

C．非金属性越强，电负性越大，则电负性As>Ga，C错误；

D．砷和镓原子中，价层电子都排布在s、p轨道，所以它们都属于p区元素，D正确；

故AD正确；答案为：AD；

(3)BCl3分子中，B原子的价层电子对数为3，所以立体构型是平面三角形；寻找与BCl3互为等电子体的阴离子，可用O替代Cl，则另一原子可能为C或N，从而得出阴离子为NO3-或CO32-。答案为：平面三角形；NO3-或CO32-；

(4)已知：Al(s)+O2(g)=Al2O3(s) △H1＝akJ·mol-1 ①

Fe2O3(s)+2Al(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)；ΔH2=bkJ/mol ②

利用盖斯定律，将①×4-②×2得：3O2(g)+4Fe(s)=2Fe2O3(s)；ΔH3=4a-2b kJ/mol。答案为：4a-2b；

(5)B原子的价层电子对数为3，但B原子形成了4个共价键，则该晶体结构中存在配位键，判断依据是：BN晶体中，每1个B原子与4个N原子结合，而B原子只有3个价电子，故需提供1个空轨道形成配位键。在1个BN晶胞中，含有4个“BN”，设晶胞的棱长为x，则x3=，从而求出x=，晶体中两个距离最近的B原子之间的距离为=cm。答案为：BN晶体中，每1个B原子与4个N原子结合，而B原子只有3个价电子，故需提供1个空轨道形成配位键；。