Question

【題目】GaN、GaP、GaAs是人工合成的一系列新型半導體材料，其晶體結構均與金剛石相似。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部不含有的化學鍵類型是______；

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________，乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺。但乙二胺比三甲胺的沸點高很多，原因是___________；

（6）Cu的某種晶體晶胞為面心立方結構，晶胞邊長為acm，銅原子的半徑為rcm。該晶體中銅原子的堆積方式為_______型（填“A1”、“A2”或“A3”），該晶體密度為____g/cm3（用含a和NA的代數式表達），該晶體中銅原子的空間利用率為______（用含a和r的代數式表達）。

Answer 1

【答案】 > > c sp3 乙二胺分子間可形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵 A1

【解析】（1）Ga原子是31號元素，根據構造原理寫出Ga原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1，價電子為4s24p1，基態Ga原子價電子的軌道表達式為；（2）GaN晶體結構與單晶硅相似，GaN屬于原子晶體，N原子半徑小于P，共價鍵鍵能大，熔點：GaN>GaP；（3）As的非金屬性弱于Se，非金屬性越強，第一電離能越大，但是由于As的p軌道電子處于半充滿狀態，故As的第一電離能＞Se，第一電離能：As>Se；（4）銅離子提供空軌道，乙二胺中氮原子提供孤對電子形成配位鍵，乙二胺中兩個碳形成非極性鍵，Cu2＋與乙二胺所形成的配離子內部不含有的化學鍵類型是離子鍵，故選C；（5）氮原子形成3個σ鍵和一對孤電子對，乙二胺分子中氮原子軌道的雜化類型為sp3；乙二胺分子間可形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵，故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構，晶胞邊長為acm，銅原子的半徑為rcm。該晶體中銅原子的堆積方式為A1；晶胞中Cu原子數為8×1/8+6×1/2=4， ；晶胞中4個原子的體積為： ，晶胞體積為a3,該晶體中銅原子的空間利用率為。