镓(Ga)、锗(Ge)、砷(As)、硒(Se)均为第四周期的元素,它们在高科技尖端科学特别是信息领域有着广泛的用途。试回答下列问题:
(1)基态锗原子的价电子排布式为_________________________________。
(2)沸点:NH3________AsH3(填“>”、“<”或“=”,原因是_____________________。
(3)某砷的氧化物俗称“砒霜”,其分子结构如图所示,该化合物的分子式为_______,As原子采取__________杂化。
(4)H2SeO4和H2SeO3是硒的两种含氧酸,请根据结构与性质的关系,解释H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因________________________。
(5)砷化镓可由(CH3)2Ga和AsH3在700℃下反应制得,反应的方程式为_________________;砷化镓的晶胞结构如下图所示,其晶胞边长为a pm,则每立方厘米该晶体中所含砷元素的质量为____________g(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(1)4s24p2(1分)
(2)>(1分,写“大于”不得分) NH3分子间存在氢键,所以NH3沸点高于AsH3 (2分,只要指明NH3分子间存在氢键即可)
(3)As4O6(1分) sp3(1分)
(4)H2SeO4和H3SeO3可表示为(HO)2SeO2和(HO)3Se,H2SeO3中的Se为+4价,而H2SeO4中的Se为+6价,导致Se-O-H中的O的电子更向Se偏移,越易电离出H+(2分,合理答案即可)
(5)(CH3)3Ga + AsH3GaAs + 3CH4(2分,不写反应条件不扣分,化学式写错、不配平不得分);
(2分,合理答案即可)
题目分析:(1)锗是第四周期第ⅣA族元素,原子序数是32,所以依据核外电子排布规律可知,基态锗原子的价电子排布式为4s24p2;
(2)由于氮元素的非金属性强,因此NH3分子间存在氢键,所以NH3沸点高于AsH3沸点;
(3)根据分子结构可知,分子内含有6个氧原子,4个砷原子,化学式为As4O6。由于每个As原子形成3个共价键,又因为中心原子还有1对孤对电子,所以采用的是sp3杂化;
(4)由于H2SeO4和H3SeO3可表示为(HO)2SeO2和(HO)3Se,H2SeO3中的Se为+4价,而H2SeO4中的Se为+6价,导致Se-O-H中的O的电子更向Se偏移,越易电离出H+,所以H2SeO4比H2SeO3酸性强;
(5)砷化镓可由(CH3)2Ga和AsH3在700℃下反应制得,则根据原子守恒可知,另外一种生成物是甲烷,则该反应的方程式为(CH3)3Ga + AsH3GaAs + 3CH4;根据晶胞结构可知GaAs晶体中,每个As与4个Ga相连,且As原子全部在晶胞里面,共计是4个。晶胞边长为a pm,所以晶胞的体积
是a3pm3,所以每立方厘米含该晶胞的个数是,因此含有的As原子个数是
×4,物质的量是
mol,所以As元素的质量是
mol×75g/mol=
g。