Question

鎵（Ga）、鍺（Ge）、砷（As）、硒（Se）均為第四周期的元素，它們?cè)诟呖萍技舛丝茖W(xué)特別是信息領(lǐng)域有著廣泛的用途．試回答下列問(wèn)題：
（1）基態(tài)鍺原子的價(jià)電子排布式為

 

．
（2）沸點(diǎn)：NH₃

 

AsH₃（填“＞”、“＜”或“=”，原因是

 

．
（3）某砷的氧化物俗稱(chēng)“砒霜”，其分子結(jié)構(gòu)如圖甲所示，該化合物的分子式為

 

，As原子采取

 

雜化．
（4）H₂SeO₄和H₂SeO₃是硒的兩種含氧酸，請(qǐng)根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，解釋H₂SeO₄比H₂SeO₃酸性強(qiáng)的原因

 

．
（5）砷化鎵可由（CH₃）₂Ga和AsH₃在700℃下反應(yīng)制得，反應(yīng)的方程式為

 

；砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙所示，其晶胞邊長(zhǎng)為apm，則每立方厘米該晶體中所含砷元素的質(zhì)量為

 

g（用N_A表示阿伏加德羅常數(shù)的值）．

Answer 1

考點(diǎn)：同一主族內(nèi)元素性質(zhì)遞變規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系,原子核外電子排布,晶胞的計(jì)算

專(zhuān)題：元素周期律與元素周期表專(zhuān)題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）鍺為32號(hào)元素，根據(jù)能量最低原理書(shū)寫(xiě)電子排布式；
（2）根據(jù)分子間能形成氫鍵的沸點(diǎn)高判斷；
（3）根據(jù)圖中原子形成的共價(jià)鍵數(shù)判斷屬于哪種元素，再根據(jù)原子數(shù)寫(xiě)化學(xué)式；根據(jù)δ鍵電子對(duì)數(shù)和對(duì)孤電子對(duì)數(shù)判斷As的雜化方式；
（4）根據(jù)分子中化合價(jià)對(duì)電子偏向的影響分析；
（5）已知反應(yīng)物和部分生成物根據(jù)原子守恒書(shū)寫(xiě)；先求出一個(gè)晶胞中砷元素的質(zhì)量，再根據(jù)晶胞的體積求算．

解答： 解：（1）鍺為32號(hào)元素，原子核外有32個(gè)電子，其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²；
（2）N原子的非金屬性較強(qiáng)，NH₃分子間能形成氫鍵沸點(diǎn)高，所以NH₃的沸點(diǎn)大于AsH₃的沸點(diǎn)；
故答案為：＞；NH₃分子間能形成氫鍵；
（3）氧原子能形成2個(gè)共價(jià)鍵，As形成3個(gè)共價(jià)鍵，由圖可知分子中O原子數(shù)為6，As原子數(shù)為4，所以其化學(xué)式為As₄O₆；As最外層有5個(gè)電子，形成3個(gè)共價(jià)鍵即δ鍵電子對(duì)數(shù)為3，另外還有1個(gè)孤電子對(duì)，所以As的雜化方式為sp³；
故答案為：As₄O₆；sp³；
（4）H₂SeO₄和H₃SeO₃可表示為（HO）₂SeO₂和（HO）₃Se，H₂SeO₃中的Se為+4價(jià)，而H₂SeO₄中的Se為+6價(jià)，導(dǎo)致Se-O-H中的O的電子更向Se偏移，越易電離出H⁺，所以H₂SeO₄比H₂SeO₃酸性強(qiáng)；
故答案為：H₂SeO₄和H₃SeO₃可表示為（HO）₂SeO₂和（HO）₃Se，H₂SeO₃中的Se為+4價(jià)，而H₂SeO₄中的Se為+6價(jià)，導(dǎo)致Se-O-H中的O的電子更向Se偏移，越易電離出H⁺；
（5）砷化鎵可由（CH₃）₂Ga和AsH₃在700℃下反應(yīng)制得，反應(yīng)的方程式為：（CH₃）₃Ga+AsH₃

700℃  .

GaAs+3CH₄；
由砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)圖可知一個(gè)晶胞中含有4個(gè)As原子，一個(gè)晶胞中砷元素的質(zhì)量為

75×4

NA

=

200

NA

g，晶胞的體積為（a×10^-10）³cm³，則每立方厘米該晶體中所含砷元素的質(zhì)量為

200 NA

(a×10-10)3

=

3×10-32

NAa3

g．
故答案為：（CH₃）₃Ga+AsH₃

700℃  .

GaAs+3CH₄；

3×10-32

NAa3

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及元素周期律的遞變規(guī)律、雜化類(lèi)型的判斷、電子排布式以及氫鍵等知識(shí)，題目難度較大，本題的易錯(cuò)點(diǎn)為晶胞的有關(guān)計(jì)算，注意有關(guān)知識(shí)的積累．