Question

已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42．X元素原子的4p軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子．X跟Y可形成化合物X₂Y₃，Z元素可以形成負(fù)一價(jià)離子．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）X元素基態(tài)原子核外電子排布式為

 

，該元素的名稱(chēng)是

 

．
（2）Y元素原子價(jià)電子排布圖為

 

．
（3）X與Z可形成化合物XZ₃，該化合物的空間構(gòu)型為

 

．
（4）已知由元素X與鎵元素組成的化合物A為第三代半導(dǎo)體．已知化合物A的晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，其中X原子位于立方體內(nèi)，鎵原子位于立方體頂點(diǎn)和面心，請(qǐng)寫(xiě)出化合物A的化學(xué)式

 

；化合物A可由（CH₃）₃Ga和XZ₃在700℃下反應(yīng)制得，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（5）已知鋁與鎵元素位于同一主族，金屬鋁屬立方晶系，其晶胞邊長(zhǎng)為405pm，密度是2.70g?cm^-3，通過(guò)計(jì)算確定其晶胞的類(lèi)型

 

（填簡(jiǎn)單、體心或面心立方）；晶胞中距離最近的鋁原子可看作是接觸的，計(jì)算鋁的原子半徑r（Al）=

 

pm．（列出算式即可，已知：405³≈6.64×10⁷）

Answer 1

考點(diǎn)：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用,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：X元素原子的4p軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，X元素原子的核外電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，處于第四周期第ⅤA族，故X為As元素；Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子，Y的2p軌道上有2個(gè)電子或4個(gè)電子，所以Y為碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X₂Y₃，故Y為氧元素；X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42，則Z的質(zhì)子數(shù)為42-8-33=1，則Z為氫元素，氫原子可以形成負(fù)一價(jià)離子，符合題意，據(jù)此可以解題．

解答： 解：X元素原子的4p軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，X元素原子的核外電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，處于第四周期第ⅤA族，故X為As元素；Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子，Y的2p軌道上有2個(gè)電子或4個(gè)電子，所以Y為碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X₂Y₃，故Y為氧元素；X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42，則Z的質(zhì)子數(shù)為42-8-33=1，則Z為氫元素，氫原子可以形成負(fù)一價(jià)離子，符合題意，
（1）由上述分析可知，X為砷元素，其原子的核外電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³；砷；
（2）Y為O元素，原子價(jià)電子排布圖為，故答案為：；
（3）X與Z可形成化合物XZ₃為AsH₃，由于As與N為同主族元素，最外層都有5個(gè)電子，AsH₃空間結(jié)構(gòu)與NH₃相似，為三角錐型，故答案為：三角錐型；
（4）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中Ga原子數(shù)目=8×

1

8

+6×

1

2

=4、As原子數(shù)目=4，故該化合物化學(xué)式為GaAs，由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃下反應(yīng)制得，由原子守恒可知有甲烷生成，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：（CH₃）₃Ga+AsH₃

700°C

₃ GaAs+3CH₄，故答案為：GaAs；（CH₃）₃Ga+AsH₃

700°C

₃ GaAs+3CH₄；
（5）根據(jù)密度公式可得N（Al）×

27

4053

×10^-30×6.02×10²³=2.70，由此解得每個(gè)晶胞中含有的原子數(shù)N（Al）=4.00，∴其晶胞的類(lèi)型面心立方晶胞；
在面心立方晶胞中，每個(gè)面的對(duì)角線上三個(gè)原子緊挨著，所以對(duì)角線長(zhǎng)度=

2

×405pm，對(duì)角線為四個(gè)Al原子半徑之和，所以每個(gè)鋁原子半徑=

2 ×405pm

4

=143pm，故答案為：面心立方；143．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了晶胞的計(jì)算、原子核外電子排布圖的書(shū)寫(xiě)、晶體類(lèi)型的判斷等知識(shí)點(diǎn)，這些知識(shí)點(diǎn)都是考試熱點(diǎn)，根據(jù)構(gòu)造原理、密度公式、晶體類(lèi)型與熔沸點(diǎn)的關(guān)系來(lái)分析解答，難點(diǎn)是晶胞的計(jì)算，中等難度．