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17.Ga(镓)、P、As都是形成化合物半导体材料的重要元素.
(1)基态As原子的电子占据了18个原子轨道,最高能层的电子排布式为4s24p3,和砷位于同一周期,且未成对电子数也相同的元素名称是钒、钴.
(2)NH3、PH3、AsH3三者的沸点由高到低的顺序为NH3>AsH3>PH3(填化学式),原因是NH3分子间存在氢键,氨的沸点比同主族元素的氢物高,AsH3和PH3分子间不存在氢键,分子量大的氢化物范德华力强,沸点高;
(3)白磷分子(P4)是正四面体结构,P原子的杂化方式为sp3
(4)采用GaxIn(1-x)As(镓 铟 砷)等材料,可提高太阳能电池的效率.GaxIn(1-x)As立方体形晶胞中每一个顶点和面心都有一个原子,晶胞内部有4个原子,则该晶胞中含有4个砷原子.已知晶胞边长为apm,阿伏加德罗常数为NA,则晶胞密度为$\frac{4×[75+70x+115(1-x)]}{(a×1{0}^{-10})^{3}×{N}_{A}}$g/cm3(只列计算式,不必化简).

分析 (1)基态As原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3;和砷位于同一周期,且未成对电子数也相同的元素,它们的外围电子排布式为:3d34s2、3d74s2
(2)NH3分子间存在氢键,氨的沸点比同主族元素的氢物高,AsH3和PH3分子间不存在氢键,分子量大的氢化物范德华力强,沸点高;
(3)白磷分子(P4)是正四面体结构,P原子形成3个P-P键、含有1对孤对电子,杂化轨道数目为4;
(4)GaxIn(1-x)As立方体形晶胞中每一个顶点和面心都有一个原子,晶胞内部有4个原子,晶胞含有总数为4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8,由化学式可知晶胞中As数目占原子总数的$\frac{1}{2}$;晶胞中Ga原子数目为4x,In原子数目为4(1-x),计算晶胞质量,再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度.

解答 解:(1)基态As原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,占据原子轨道数目为:1×4+3×3+5=18,最高能层的电子排布式为4s24p3,和砷位于同一周期,且未成对电子数也相同的元素,它们的外围电子排布式为:3d34s2、3d74s2,分别为钒、钴,
故答案为:18;4s24p3;钒;钴;
(2)NH3分子间存在氢键,氨的沸点比同主族元素的氢物高,AsH3和PH3分子间不存在氢键,分子量大的氢化物范德华力强,沸点高,故沸点:NH3>AsH3>PH3
故答案为:NH3>AsH3>PH3;NH3分子间存在氢键,氨的沸点比同主族元素的氢物高,AsH3和PH3分子间不存在氢键,分子量大的氢化物范德华力强,沸点高;
(3)白磷分子(P4)是正四面体结构,P原子形成3个P-P键、含有1对孤对电子,杂化轨道数目为4,P原子的杂化方式为sp3
故答案为:sp3
(4)GaxIn(1-x)As立方体形晶胞中每一个顶点和面心都有一个原子,晶胞内部有4个原子,晶胞含有总数为4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8,由化学式可知晶胞中As数目占原子总数的$\frac{1}{2}$,即晶胞中As原子数目为8×$\frac{1}{2}$=4,晶胞中Ga原子数目为4x,In原子数目为4(1-x),则晶胞质量=4×$\frac{75+70x+115(1-x)}{{N}_{A}}$g,晶胞密度=4×$\frac{75+70x+115(1-x)}{{N}_{A}}$g÷(a×10-10cm)3=$\frac{4×[75+70x+115(1-x)]}{(a×1{0}^{-10})^{3}×{N}_{A}}$g•cm-3
故答案为:4;$\frac{4×[75+70x+115(1-x)]}{(a×1{0}^{-10})^{3}×{N}_{A}}$.

点评 本题是对物质结构与性质的考查,涉及核外电子排布、氢键、杂化方式判断、晶胞计算等,(4)中计算为易错点,关键是结合化学式、均摊法计算晶胞中原子数目.

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