Question

【題目】GaN是制造5G芯片的材料，氮化鎵鋁和氮化鋁LED可發出紫外光。回答下列問題：

(1)基態As原子核外電子排布式為[Ar]________，下列狀態的鋁中，電離最外層的一個電子所需能量最小的是_____________(填標號)。

A. B. C.[Ne] D.

(2)8—羥基喹啉鋁(分子式C27H18AlN3O3)用于發光材料及電子傳輸材料，可由LiAlH4與 (8—羥基喹啉)合成。LiAlH4中陰離子的空間構型為_______；所含元素中電負性最大的是___(填元素符號)，C、N、O的雜化方式依次為 _____、_________和____________。

(3)已知下列化合物的熔點：

化合物	AlF3	GaF3	AlCl3
熔點/℃	1040	1000	194

①表中鹵化物的熔點產生差異的原因是____________。

②熔融AlCl3時可生成具有揮發性的二聚體Al2Cl6，二聚體Al2Cl6的結構式為_______；其中Al的配位數為_________。

(4)GaAs的晶胞結構如圖所示，緊鄰的As原子之間的距離為x,緊鄰的As、Ga原子之間的距離為y，則 =________。

Answer 1

【答案】3d104s24p3 D 正四面體 O sp2 sp2 sp3 AlF3、GaF3為離子晶體，AlCl3為分子晶體，晶格能：AlF3>GaF3 4

【解析】

(1)As為33號元素，其原子核外有33個電子，根據構造原理書寫基態原子核外電子排布式；電離最外層的一個電子所需能量：基態＞激發態，第一電離能＜第二電離能＜第三電離能；

(2)LiAlH4中陰離子為AlH4-，根據價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數計算判斷該陰離子中Al原子價層電子對個數，再判斷該陰離子空間構型；元素的非金屬性越強，其電負性越大；8一羥基喹啉中環上的C、N、O原子價層電子對個數分別為3、3、4，根據價層電子對互斥理論判斷原子雜化類型；

(3)①原子晶體熔沸點較高、分子晶體熔沸點較低；②二聚體Al2Cl6中Al原子有空軌道，Cl可以提供孤電子對形成配位鍵；配合物中的配位數是指直接同中心離子(或原子)配位的原子數目；

(4)根據晶胞結構圖，分析計算緊鄰的兩個As原子的距離為頂點到面心的距離和緊鄰的As、Ga原子之間的距離。

(1)As為33號元素，基態原子核外電子排布式為[Ar]3d104s24p3；鋁的第三電離能＞第二電離能＞第一電離能，基態大于激發態，所以D所需的能量最低，故答案為：3d104s24p3；D；

(2)LiAlH4中陰離子為AlH4-，該陰離子中Al原子價層電子對個數=4+=4且不含孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷該陰離子空間構型為正四面體；元素的非金屬性越強，其電負性越大，非金屬性O＞N＞C＞H＞Al，則電負性O＞N＞C＞H＞Al；8一羥基喹啉中環上的C、N、O原子價層電子對個數分別為3、3、4，根據價層電子對互斥理論判斷原子雜化類型，C、N、O雜化方式分別為 sp2、sp2、sp3，故答案為：正四面體；O；sp2；sp2；sp3；

(3)①離子晶體的熔沸點較高、分子晶體熔沸點較低，依據物質組成及熔點可確定AlF3、GaF3為離子晶體，AlCl3為分子晶體，離子晶體熔點一般比分子晶體的高，離子晶體熔點由晶格能相對大小決定，晶格能：AlF3＞GaF3，所以熔沸點：AlF3＞GaF3＞AlCl3，故答案為：AlF3、GaF3為離子晶體，AlCl3為分子晶體，晶格能：AlF3＞GaF3；

②熔融時AlCl3生成可揮發的二聚體Al2Cl6，該二聚體由Al提供空軌道，Cl原子提供電子對形成配位鍵，其結構式為；配合物中的配位數是指直接同中心離子(或原子)配位的原子數目，二聚體Al2Cl6中與Al直接相連的原子有4個，故其配位數為4，故答案為：；4；

(4)緊鄰的兩個As原子的距離為頂點到面心的距離x=apm，緊鄰的As、Ga原子之間的距離為y=×apm，則x∶y=apm∶(×apm)=，故答案為：。