Question

5．GaN、GaP、GaAs是人工合成的一系列新型半導(dǎo)體材料，其晶體結(jié)構(gòu)均與金剛石相似．銅是重要的過渡元素，能形成多種配合物，如Cu²⁺與乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）可形成如圖所示配離子．回答下列問題：

（1）基態(tài)Ga原子價電子的軌道表達式為；
（2）熔點：GaN＞GaP（填“＞”或“＜”）；
（3）第一電離能：As＞Se（填“＞”或“＜”）；
（4）Cu²⁺與乙二胺所形成的配離子內(nèi)部不含有的化學(xué)鍵類型是c；
a．配位鍵     b．極性鍵     c．離子鍵       d．非極性鍵
（5）乙二胺分子中氮原子軌道的雜化類型為sp³，乙二胺和三甲胺均屬于胺．但乙二胺比三甲胺的沸點高很多，原因是乙二胺分子間可形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵；
（6）Cu的某種晶體晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，晶胞邊長為acm，銅原子的半徑為rcm，該晶體密度為$\frac{256}{{a}^{3}•{N}_{A}}$g/cm³（用含a和N_A的代數(shù)式表達），該晶體中銅原子的空間利用率為$\frac{16π{r}^{3}}{3{a}^{3}}×100%$（用含a和r的代數(shù)式表達）．

Answer 1

分析 （1）基態(tài)Ga原子價電子排布式為：4s²4p¹；
（2）離子晶體晶格能越大，熔點越高；
（3）同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第VA族元素第一電離能大于第VIA元素；
（4）Cu²⁺與乙二胺所形成的配離子內(nèi)部含有碳碳非極性鍵，碳?xì)洹⒌獨浞菢O性鍵和氮與銅離子之間的配位鍵；
（5）乙二胺分子中氮原子形成4個σ，所以氮原子的軌道的雜化類型為 sp³，乙二胺分子間可形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵，所以乙二胺比三甲胺的沸點高很多；
（6）Cu的某種晶體晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，晶胞中含有銅原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$求密度；該晶體中銅原子的空間利用率為$\frac{4×\frac{4}{3}×π×{r}^{3}}{{a}^{3}}×100%$．

解答 解：（1）基態(tài)Ga原子價電子排布式為：4s²4p¹，所以基態(tài)Ga原子價電子的軌道表達式為，故答案為：；
（2）磷離子的半徑大于氮離子的半徑，所以GaP的晶格能小于GaN的晶格能，則熔點：GaN＞GaP，故答案為：＞；
（3）As和Se屬于同一周期，且As屬于第VA族，Se屬于第VIA族，所以第一電離能As＞Se，故答案為：＞；
（4）Cu²⁺與乙二胺所形成的配離子內(nèi)部含有碳碳非極性鍵，碳?xì)�、氮氫非極性鍵和氮與銅離子之間的配位鍵，而不含離子鍵，故選：c；
（5）乙二胺分子中氮原子形成4個σ，所以氮原子的軌道的雜化類型為 sp³，乙二胺分子間可形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵，所以乙二胺比三甲胺的沸點高很多，故答案為：sp³；乙二胺分子間可形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵；
（6）Cu的某種晶體晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，晶胞中含有銅原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4}{{N}_{A}}×64}{{a}^{3}}$=$\frac{256}{{a}^{3}•{N}_{A}}$；該晶體中銅原子的空間利用率為$\frac{4×\frac{4}{3}×π×{r}^{3}}{{a}^{3}}×100%$=$\frac{16π{r}^{3}}{3{a}^{3}}×100%$，故答案為：$\frac{16π{r}^{3}}{3{a}^{3}}×100%$．

點評 本題考查晶胞計算及雜化，氫鍵等，為高頻考點，把握晶體結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強，題目難度較大．