Question

【题目】砷(As)可作为半导体村料锗(Ge)和硅的掺杂元素，这些材料广泛应用于发光二极管、红外线发射器等。回答下列问题：

(1)天然的SiO2存在形态有结晶形和无定形两大类，结晶形SiO2能自发的呈现规则多面体外形的性质被称为晶体的______________性，区分这两种形态的SiO2最可靠的方法足对固体进行___________实验。

(2)基态砷原子的价层电子排布图为_____________，最高能层符号为_____________，Ge、As、Se第一电离能从大到小的顺序为_____________________。

(3)锗元素与碳元素类似，可形成锗烷(GenH2n+2)，但至今没有发现n大于5的锗烷，根据下表提供的数据分析其中的原因_____________________。

化学键	C-C	C-H	Ge-Ge	Ge-H
键能(kJ·mol-1)	346	411	188	288

(4) GeCl4分子中的键角为_____________，GeH4分子中Ge的_____________轨道和H的_________轨道重叠形成σ键。

(5)立方砷化镓的晶胞如下图所示，已知晶胞边长为565pm，则Ga-As键的键长为___________pm(只列出算式即可)，Ga-As键中共用电子对偏向____________(填“Ga”或“As”)。

Answer 1

【答案】 自范 X-射线衍射 N As>Se>Ge 锗烷中“Ge-Ge”键和“Ge-H”键键能较小，易断裂，导致长链锗烷难以形成( 109028' sP3杂化 1s ×565 As

【解析】试题分析：试题以半导体材料为载体，主要考查晶体的自范性、晶体与非晶体区分方法、电子排布、第一电离能、键能与分子稳定性关系、杂化、σ键形成、电负性、晶体的简单计算等知识，考查考生对物质结构知识的综合运用能力和晶体的简单计算能力。

解析：（1）晶体能自发呈现规则多面体外形的性质称作晶体的自范性。区分晶体与非晶体的最可靠的方法是X-射线衍射。正确答案：自范、X-射线衍射。（2）砷为33号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，价电子排布为4s24p3，所以价电子排布图为，最高能层为第四层，能层符号是N，As位于元素周期表第四周期ⅤA，Ge为32号元素，位于元素周期表第四周期ⅣA，Se为34号元素，位于元素周期表第四周期ⅥA，同一周期从左到右各元素第一电离能呈增大的趋势，但是处于全满和半满是一种亚稳定状态，第一电离能比相邻的元素高，所以它们的第一电离能大小顺序为As>Se>Ge。正确答案：、N、As>Se>Ge。（3）由表格数据可知，C—C键的键能远大于Ge—Ge键，C—H键的键能远大于Ge—H键，因此锗烷中Ge—Ge键、Ge—H键都容易发生断裂。正确答案：锗烷中Ge-Ge键和Ge-H键键能较小，易断裂，导致长链锗烷难以形成。（4）GeCl4、GeH4分子中心原子Ge都是采用sp3杂化，所以GeCl4分子中键角为109028'。GeH4分子中，Ge原子使用sp3杂化轨道分别与H原子的1s轨道重叠形成σ键。正确答案：109028'、sp3杂化、1s。（5）立方砷化镓晶胞中，As位于立方体的顶点和面心的位置，Ga位于立方体对角线距离顶点1/4处，立方体对角线长，则Ga—As键键长。Ga和As同处于第四周期，原子序数相对较小的Ga位于左侧，电负性较小，所以Ga—As键中共用电子对偏向电负性较大大As。正确答案：、As。