Question

第ⅤA族的氮、磷、砷(As)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含第ⅤA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。

（1）砷元素的基态原子价电子排布图为______________。

（2）科学家发现氮元素的单质除了N₂外，还有N₄，则N₄中的N原子的轨道杂化方式为______________。

（3）汽车安全气囊的产生药剂主要含有NaN₃、Fe₂O₃、KClO₄、NaHCO₃等物质，在NaN₃固体中阴离子的立体构型______________。

（4）王水溶解黄金的反应如下：Au+HNO₃+4HCl=H[AuCl₄]+NO↑+2H₂O，产物中的H[AuCl₄]是配合物，它的配位体是______________。

（5）砷化镓属于第三代半导体，它能直接将电能转变为光能，砷化镓灯泡寿命是变通灯泡的100倍，而耗能只有其10%。推广砷化镓等发光二极管(LED)照明是节能减排的有效举措，已知砷化镓的晶胞结构如图，晶胞棱长为apm。

①砷化镓的化学式______________，镓原子的配位数为______________。

②砷化镓的晶胞中m位置Ga原子与n位置As原子之间的距离为________pm (用含“a”的表达式表示)

Answer

（1）；（2）sp3；

（3）直线型；（4）Cl− （5）①GaAs；4；②。

【解析】

试题分析：（1）砷是33号元素，核外有4个电子层，最外层有5个电子，所以砷的基态原子价电子排布图为，故答案为：；

（2）N4的结构与白磷(P4)相似，每个N原子周围连有三个N原子，形成三对共用电子对，另有一个孤电子对，所以N原子的轨道杂化方式为sp3，故答案为：sp3；

（3）在NaN3固体中，阴离子为N3-，离子中有16个价电子，所以与CO2互为等电子体，根据等电子体结构相似可知，N3-的立体构型为直线型，故答案为：直线型；

（4）在配合物中，能提供孤电子对的为配位体，所以在H[AuCl4]中，配位体是Cl-，故答案为：Cl-；

（5）①根据砷化镓晶胞的结构图，m位置Ga原子，n位置As原子，利用均摊法可知，晶胞中含有Ga原子数为8×+6×=4，含有As原子数为4，其化学式为GaAs，根据晶胞图可知，镓原子周围距离最近的砷原子数为4，所以镓原子的配位数为4，故答案为：GaAs；4；

②晶胞的边长为apm，所以晶胞的体对角线为×apm，m位置Ga原子与n位置As原子之间的距离应为晶胞体对角线的，所以Ga原子与As原子之间的距离为××apm，故答案为：。

考点：考查了原子杂化方式的判断、离子空间构型的判断、晶胞的计算等相关知识。