Question

【題目】第一代半導(dǎo)體材料(Si、Ge等)與第二代半導(dǎo)體材料(GaAs、InSb等)一起，將人類推進(jìn)了信息時代。近年來，以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)，開辟了人類資源和能源節(jié)約型社會的新發(fā)展，也成為了科學(xué)家研究的熱點。

（1）N、P、AS位于同一主族，基態(tài)氮原子的核外共有___種不同運動狀態(tài)的電子，N2O的空間構(gòu)型為_______。

（2）酞菁鈷近年來在光電材料、非線性光學(xué)材料、光動力學(xué)中的光敏劑、催化劑等方面得到廣泛的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)如圖所示，中心離子為鈷離子。酞菁鉆中碳原子的雜化軌道類型為___；與鈷離子通過配位健結(jié)合的氮原子的編號是_______。

（3）C與N處于同周期相鄰元素，C形成的一種重要物質(zhì)可燃冰是天然氣水合物，具有籠形結(jié)構(gòu)如圖A(表面的小球是水分子，內(nèi)部的大球是甲烷分子)。圖A中最小的環(huán)中連接的原子總數(shù)是_______。可燃冰晶體具有多種籠狀結(jié)構(gòu)，其中一種由1個圖A所示籠分別用2個面與另外兩個相同的籠共面而成，則中間籠實際占有____個水分子。

（4）已知PH3分子的鍵角約為94%，而AsH3分子的鍵角約為91.8°，試用價層電子對互斥理論解釋PH3的鍵角比AsH3的鍵角大的原因________________。

（5）第三周期主族元素中，按第一電離能大小排序，第一電離能在磷和鋁之間的元素有____。

（6）氮化硼、氮化鋁、氮化鎵的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點如表中所示；試從結(jié)構(gòu)的角度分析它們?nèi)埸c不同的原因__________________。

物質(zhì)	BN	AIN	GaN
熔點/℃	3000	2200	1700

（7）磷化鋁晶胞如圖所示，若兩個鋁原子之間的最近距離為dpm，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，則磷化鋁晶體的密度p=_____g/cm3。

Answer 1

【答案】 7 直線形 sp2 1、3 10 15 P原子半徑比As原子半徑小，PH3分子中成鍵電子對間的距離較近，斥力更大 Mg、Si、S 氮化硼、氮化鋁、氮化鎵都是原子晶體，鍵長依次增大，鍵能依次降低，熔點依次降低

【解析】（1）考查原子運動狀態(tài)的判斷、以及空間構(gòu)型，N原子核外有7個電子，即核外有7種不同運動狀態(tài)的電子；如果以O為中心，有2個σ鍵，孤電子對數(shù)(6－2×3)/2=0，價層電子對數(shù)為2，因此N2O的空間構(gòu)型為直線型；（2）考查雜化類型的判斷和配位鍵形成，根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式，C原子有3個σ鍵，無孤電子對，因此C的雜化類型為sp2；N最外層有5個電子，形成3個共價鍵達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，2、4號N原子正好有3個共價鍵，因此無配位鍵，1、3號N原子有4個化學(xué)鍵，說明各有1個配位鍵，即能與鈷離子通過配位鍵結(jié)合的氮原子的編號是1、3；（3）考查微粒個數(shù)的判斷，表面的小球是水分子，水分子間通過分子間氫鍵連接到一起，圖A中最小的環(huán)中連接的原子總數(shù)是10，可燃冰晶體具有多種籠狀結(jié)構(gòu)期中一種由1個圖A所示籠分別用2個面與另外兩個相同的籠共面而成，即中間籠有10個水分子不分?jǐn)�，兩個面與另外籠共面，名為正五邊形，5個水分子，則實際占有10＋5×2×1/2=15個水分子；（4）考查價層電子對互拆理論，PH3和AsH3，中心原子都有1個孤電子對，P原子半徑比As原子半徑小，PH3分子中成鍵電子對間的距離較近，斥力更大；（5）考查第一電離能的規(guī)律，同周期從左向右第一電離能增大，但IIA>IIIA，VA>VIA，因此介于P和Al之間的元素是Mg、Si、S；（6）三種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，因此氮化硼、氮化鋁、氮化鎵屬于原子晶體，原子晶體熔沸點高低判斷，利用半徑大小進(jìn)行，半徑大小B<Al<Ga，因此鍵長依次增大，鍵能依次降低，熔點依次降低；（7）考查晶胞的計算，Al位于頂點和面心，實際占有Al的個數(shù)為8×1/8＋6×1/2=4，P位于晶胞內(nèi)部，個數(shù)為4，化學(xué)式為AlP，晶胞的質(zhì)量為4×58/NAg，兩個鋁原子之間最近的距離是面對角線的一半，根據(jù)勾股定理，求出邊長為pm，在晶胞的體積為()3×10－30cm3，根據(jù)密度的定義，該晶胞的密度為g/cm3。