第III A主族元素有着广泛的应用,B可用作特种玻璃,Al可用作火箭和飞机外壳,Ga可用作半导体材料,In可用于电子仪器中,Tl可用于红外技术。回答下列问题:
(1)基态Ga原子的电子排布式为_______ ,有_______ 种不同运动状态的电子。
(2)B能形成很多类似于烃类的物质,比如B2H6,分子中B也形成四根键,但不含B-B键,试画出B2H6的结构式_______ 。此外B与N元素可形成无机苯B3N3H6,它与苯的结构很相似,该分子中N的杂化方式是_______ 。
(3)电解氧化铝需要添加冰晶石Na3AlF6,它的阴离子的空间结构为_______ ,它可通过以下反应制备:Al(OH)3 + 3NaOH + 6HF = Na3AlF6 + 6H2O,该反应涉及的5种元素电负性最大的是_______ 。
(4)AlF3,AlCl3熔点分别为1290 oC和192 oC,熔点呈现如此变化的原因是_______ 。
(5)H3BO3晶体形成层状结构,每一层的结构如下图所示,层与层之间距离为318 pm(大于氢键的长度),硼酸晶体属于_______ 晶体,晶体中含有的作用力有_______ ,在一层硼酸晶体结构中最小的重复单元含有_______ 个H3BO3分子。
(6)GaN是二元Ⅲ-Ⅴ A族的直接带隙半导体,非常适合制造光电器件,GaN具有六方纤锌矿结构,晶胞示意图如下图所示,该晶胞的边长a = 318 pm,c = 517 pm。该GaN晶体的密度ρ =_______ g·cm-3。(只列计算式,NA表示阿伏加德罗常数)
(1)基态Ga原子的电子排布式为
(2)B能形成很多类似于烃类的物质,比如B2H6,分子中B也形成四根键,但不含B-B键,试画出B2H6的结构式
(3)电解氧化铝需要添加冰晶石Na3AlF6,它的阴离子的空间结构为
(4)AlF3,AlCl3熔点分别为1290 oC和192 oC,熔点呈现如此变化的原因是
(5)H3BO3晶体形成层状结构,每一层的结构如下图所示,层与层之间距离为318 pm(大于氢键的长度),硼酸晶体属于
(6)GaN是二元Ⅲ-Ⅴ A族的直接带隙半导体,非常适合制造光电器件,GaN具有六方纤锌矿结构,晶胞示意图如下图所示,该晶胞的边长a = 318 pm,c = 517 pm。该GaN晶体的密度ρ =
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更新时间:2021-07-20 20:53:50
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解答题-结构与性质
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(0.4)
解题方法
【推荐1】黄铜矿(CuFeS2)是炼铜的最主要矿物。火法冶炼黄铜矿的过程中,其中一步反应是;2Cu2O+ Cu2S6Cu+SO2。回答下列问题。
(1) Cu+的价电子轨道表示式为_______ ; Cu2O与Cu2S比较,晶格能较大的是_______ .
(2)新制的Cu(OH)2能够溶于过量浓碱溶液中,反应的离子方程式为______ 。
(3) SO2中心原子的价层电子对数目为_______ , SO2分子构型为_________ 。
(4)将纯液态SO3冷却到289.8K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体,其结构如下图I所示。此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是_______ ;该结构中S一O键长有两类,一类键长约140pm,另一类键长约为160pm,较短的键为_________ (填图中字母)。
(5)CuFeS2的晶胞如上图Ⅱ所示。CuFeS2的晶胞中与Cu原子距离最近且相等的Fe原子有____ 个;其晶体密度ρ=______ g·cm-3 (列出表达式即可)。
(1) Cu+的价电子轨道表示式为
(2)新制的Cu(OH)2能够溶于过量浓碱溶液中,反应的离子方程式为
(3) SO2中心原子的价层电子对数目为
(4)将纯液态SO3冷却到289.8K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体,其结构如下图I所示。此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是
(5)CuFeS2的晶胞如上图Ⅱ所示。CuFeS2的晶胞中与Cu原子距离最近且相等的Fe原子有
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解答题-结构与性质
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(0.4)
解题方法
【推荐2】第IVA族元素及其化合物是结构化学研究的热点。几种晶体结构如图所示:
(1)基态锗(Ge)的核外电子排布式为_______ 。
(2)上述四种晶体中,熔点最低的是_______ ,金刚石中碳原子之间含有的作用力是_______ 。
(3)在碳族元素中,最简单气态氢化物中最稳定的是_______ (填分子式)。
(4)与碳同周期的主族元素中,第一电离能最大的是_______ (填元素符号,下同),电负性最小的是_______ 。
(5)在碳的氢化物中,既含σ键,又含π键的分子有许多,其中含σ键与π键数目之比为5:1的分子的结构简式为_______ ,(写一种)。
(6)硅晶体结构类似于金刚石(如图甲),则1mol硅晶体中含_______ mol共价键,1mol石墨(如图丙)晶体中含_______ mol共价键。
(7)设NA为阿伏加德罗常数的值,已知干冰(如图丁)的晶胞边长为apm,则干冰的密度为_______ g·cm-3(用含a和NA的代数式表示)。
(1)基态锗(Ge)的核外电子排布式为
(2)上述四种晶体中,熔点最低的是
(3)在碳族元素中,最简单气态氢化物中最稳定的是
(4)与碳同周期的主族元素中,第一电离能最大的是
(5)在碳的氢化物中,既含σ键,又含π键的分子有许多,其中含σ键与π键数目之比为5:1的分子的结构简式为
(6)硅晶体结构类似于金刚石(如图甲),则1mol硅晶体中含
(7)设NA为阿伏加德罗常数的值,已知干冰(如图丁)的晶胞边长为apm,则干冰的密度为
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解答题-结构与性质
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(0.4)
【推荐3】近些年,半导体材料在电子领域发展迅速,科学家一般在分界线出寻找半导体材料,如硅、锗、砷及GaAs等化合物。回答下列问题:
(1)基态As原子的外围电子排布式为________ ,原子核外有______ 个未成对电子。
(2)实验测得镓的氯化物的熔沸点显著低于其对应化合价的氯化物,其原因可能是_________ 。
(3)Ge、Se、As位于周期表第四周期,其第一电离能由大到小的顺序为______ 。
(4)AsH3分子的立体构型为______ ,其中As的杂化轨道类型为______ 。
(5)碳和硅属于同主族元素,碳能形成多种氢化物,但硅的氢化物很少且不稳定,试从原子结构角度分析可能的原因__________ 。
(6)GaAs晶胞结构如图所示,若A的坐标参数为(0,0,0),B为(0,1/2,1/2)、C为(1,0,0)、则D的坐标参数为_______ 。已知GaAs的晶胞边长为apm,其密度为_____ g·cm-3(列出计算式即可)。
(1)基态As原子的外围电子排布式为
(2)实验测得镓的氯化物的熔沸点显著低于其对应化合价的氯化物,其原因可能是
(3)Ge、Se、As位于周期表第四周期,其第一电离能由大到小的顺序为
(4)AsH3分子的立体构型为
(5)碳和硅属于同主族元素,碳能形成多种氢化物,但硅的氢化物很少且不稳定,试从原子结构角度分析可能的原因
(6)GaAs晶胞结构如图所示,若A的坐标参数为(0,0,0),B为(0,1/2,1/2)、C为(1,0,0)、则D的坐标参数为
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解答题-结构与性质
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(0.4)
【推荐1】氮、氧、磷、砷及其化合物在工农业生产等方面有着重要应用。请按要求回答下列问题。
(1)电负性P_______ As(填“>”或“<”或“=”)。
(2)尿素()中碳原子杂化类型_______ ;离子的立体构型名称(即空间构型)为_______ 。
(3)AsH3是无色稍有大蒜味的气体。AsH3的沸点高于PH3,其主要原因是_______ 。
(4)我国的“天宫”空间站的核心舱“天和”选择了高效柔性砷化镓(GaAs)薄膜太阳能电池来供电。已知砷化镓的熔点为1238℃,GaAs的晶胞结构如图所示。①该晶体的类型为_______ ,As与Ga之间存在的化学键有_______ (填字母)。
A.离子键 B.σ键 C.π键 D.氢键 E.配位键 F.金属键 G.极性键
②1号镓原子的坐标为_______ 。晶胞密度为dg∙cm-3,摩尔质量为Mg∙mol-1 ,阿伏加德罗常数的值用NA表示,则晶胞中最近的As和Ga原子核间距为_______ nm(列式表示)。
(1)电负性P
(2)尿素()中碳原子杂化类型
(3)AsH3是无色稍有大蒜味的气体。AsH3的沸点高于PH3,其主要原因是
(4)我国的“天宫”空间站的核心舱“天和”选择了高效柔性砷化镓(GaAs)薄膜太阳能电池来供电。已知砷化镓的熔点为1238℃,GaAs的晶胞结构如图所示。①该晶体的类型为
A.离子键 B.σ键 C.π键 D.氢键 E.配位键 F.金属键 G.极性键
②1号镓原子的坐标为
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解答题-结构与性质
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(0.4)
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【推荐2】在催化剂作用下,与水反应生成的前2步可能机理为:
第1步:
第2步:
……完成下列填空:
(1)已知电负性:。中B的化合价为_______ 。第1步反应的氧化产物是_______ ,(填化学式或离子符号)。
(2)的分子空间构型是_______ ,中B原子的杂化类型是_______ 。比较与的键角:_______ (填“>”、“<”或“=”),其原因是:_______ 。
(3)上述机理的第3、4步与第2步类似,最终生成。用化学方程式表示第3步的机理:_______ 。写出的结构式:_______ 。根据上述机理,与反应时,所得气体产物为_______ (填写化学式)。
(4)分子中B原子与三个O原子构成平面三角形,则B原子的杂化类型是_______ 。
(5)溶液中存在平衡:。下列叙述正确的是
第1步:
第2步:
……完成下列填空:
(1)已知电负性:。中B的化合价为
(2)的分子空间构型是
(3)上述机理的第3、4步与第2步类似,最终生成。用化学方程式表示第3步的机理:
(4)分子中B原子与三个O原子构成平面三角形,则B原子的杂化类型是
(5)溶液中存在平衡:。下列叙述正确的是
A.的水溶液显酸性 |
B.B原子杂化轨道中s轨道的成分:大于 |
C.上述反应的2种反应物分子中,所有原子都达到8电子构型 |
D.溶液中还可能存在、等系列微粒 |
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【推荐3】2023年1月30日,中国科学院朱庆山团队研究六方相砷化镍(NiAs)型到正交相磷化锰(MnP)型结构转变,实现了对锂硫催化剂的精确设计。回答下列问题:
(1)Li、P、S三种元素中,电负性最小的是___________ 。第三周期元素中第一电离能比P大的元素有___________ 种。
(2)基态S原子核外有___________ 个电子自旋状态相同。基态As原子的电子排布式为___________ 。
(3)PH3、AsH3中沸点较高的是___________ ,其主要原因是___________ 。
(4)Mn的一种配合物化学式为[Mn(CO)5(CH3CN)],该配合物中锰原子的配位数为___________ 。
(5)CH3CN中C原子的杂化类型为___________ 。
(6)等物质的量的CH3CN和CO中,π键数目之比___________ 。
(7)NiAs的一种晶胞结构如图所示。若阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度为ρ g/cm3,则该晶胞中最近的砷原子之间的距离为___________ pm。
(1)Li、P、S三种元素中,电负性最小的是
(2)基态S原子核外有
(3)PH3、AsH3中沸点较高的是
(4)Mn的一种配合物化学式为[Mn(CO)5(CH3CN)],该配合物中锰原子的配位数为
(5)CH3CN中C原子的杂化类型为
(6)等物质的量的CH3CN和CO中,π键数目之比
(7)NiAs的一种晶胞结构如图所示。若阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度为ρ g/cm3,则该晶胞中最近的砷原子之间的距离为
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解答题-原理综合题
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【推荐1】铁粉可用于处理水中污染物。铁粉的氧化物层可以导电。
(1)富铁矿石经破碎、筛分到微米级后,在氢气氛围下高温还原1小时可以制备微米级铁粉。请写出磁铁矿与氢气反应制备铁的化学方程式:___________ 。
(2)采用溶液还原铁盐,可以制备纳米级的铁粉,并生成。
①中离子的空间构型为___________ 。
②由每生成,需要物质的量是___________ 。
(3)利用纳米铁粉可以有效处理废水中的和,去除机理如图1所示。
①纳米铁粉去除污水中和机理不同,请解释原因并简述两者的区别___________ 。
②由图2可知,时,随减小,和去除率减小的原因是___________ 。
(1)富铁矿石经破碎、筛分到微米级后,在氢气氛围下高温还原1小时可以制备微米级铁粉。请写出磁铁矿与氢气反应制备铁的化学方程式:
(2)采用溶液还原铁盐,可以制备纳米级的铁粉,并生成。
①中离子的空间构型为
②由每生成,需要物质的量是
(3)利用纳米铁粉可以有效处理废水中的和,去除机理如图1所示。
①纳米铁粉去除污水中和机理不同,请解释原因并简述两者的区别
②由图2可知,时,随减小,和去除率减小的原因是
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解答题-结构与性质
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【推荐2】SDIC是一种性能稳定的高效广谱杀菌消毒剂,广泛用于环境水处理、食品加工、公共场所等清洁消毒,结构如图甲所示。其中W、X、Y、R、Z均为短周期元素且原子序数依次增大,Z在同周期主族元素中原子半径最小,且Z与Y位于不同周期。
回答下列问题:
(1)SDIC中,电负性最小的元素是____ (填元素名称) ,其中W最外层的孤电子对数为__________ 。
(2)基态X3-的核外电子排布式为____ 。某离子晶体中含有X3-和M+两种离子,其中M+核外电子正好充满K、L、M3个能层,则M的元素符号是___ ,该晶体晶胞结构如图乙所示,则X3-的配位数为____ 。
(3)X≡X的键能为942kJ/mol,X-X单键的键能为247kJ/mol,则X的最常见单质中____ (填“σ”或“π”)键更稳定。
(4)X的最简单氢化物是___ 分子(填“极性”或“非极性”),该分子与1个H+结合形成离子时键角___ (填“变大”、“变小”或“不变”),原因是____ 。
(5)SDIC的原子发射光谱中呈现特征颜色的微观原因是____ 。
(6)在由R和Y的单核离子组成的晶体中,阴离子的排列方式为面心立方最密堆积,阳离子填充在全部的正四面体空隙中。已知晶胞参数为anm,阿伏加 德罗常数的值为NA,则该晶体密度为____ g/cm3 (列出计算式)。
回答下列问题:
(1)SDIC中,电负性最小的元素是
(2)基态X3-的核外电子排布式为
(3)X≡X的键能为942kJ/mol,X-X单键的键能为247kJ/mol,则X的最常见单质中
(4)X的最简单氢化物是
(5)SDIC的原子发射光谱中呈现特征颜色的微观原因是
(6)在由R和Y的单核离子组成的晶体中,阴离子的排列方式为面心立方最密堆积,阳离子填充在全部的正四面体空隙中。已知晶胞参数为anm,阿伏加 德罗常数的值为NA,则该晶体密度为
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解答题-结构与性质
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【推荐3】近年来,在西藏自治区的铜金多金属成矿带多次发现罕见的金属互化物。金属互化物是合金中的一种,可表示为如Cu-Ni-Zn 或CaCux等形式。
(1)某种金属互化物具有自范性,原子在微观空间里呈现周期性的有序排列,该金属互化物属于____________ (填“晶体”或“非晶体”)。
(2)铜在元素周期表中的位置是____________ ,基态Cu原子核外有__________ 种能量不同的电子。
(3)Ni2+能与许多配体形成配合物,如[Ni(CN)4]2-、二丁二酮肟合镍(Ⅱ)等。
①写出一种与CN-互为等电子体的分子:_______________ (用化学式表示)。
②二丁二酮肟合镍(Ⅱ)的结构如图1所示,Ni的配位数为____________ ,配位原子为____________ ,其中C原子的杂化方式为_____________ 。
(4)甲烷、氨气和水分子中的C、N、O原子均采用sp3杂化,VSEPR模型均为正四面体构型,比较三种分子的键角由大到小的顺序为_________ ,其原因是__________ 。
(5)CaCux可看作由如图2所示(a)(b)两种原子层交替堆积排列而成,图(c)表示CaCux晶胞结构图。合金CaCux中x=____________ 。已知同一层中Ca、Ca原子间的距离均为294pm,根据图示求同层的Ca、Ca原子间的距离为____________ pm(取=1.73,结果保留整数)。
(1)某种金属互化物具有自范性,原子在微观空间里呈现周期性的有序排列,该金属互化物属于
(2)铜在元素周期表中的位置是
(3)Ni2+能与许多配体形成配合物,如[Ni(CN)4]2-、二丁二酮肟合镍(Ⅱ)等。
①写出一种与CN-互为等电子体的分子:
②二丁二酮肟合镍(Ⅱ)的结构如图1所示,Ni的配位数为
(4)甲烷、氨气和水分子中的C、N、O原子均采用sp3杂化,VSEPR模型均为正四面体构型,比较三种分子的键角由大到小的顺序为
(5)CaCux可看作由如图2所示(a)(b)两种原子层交替堆积排列而成,图(c)表示CaCux晶胞结构图。合金CaCux中x=
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【推荐1】FeSe、MgB2、Nb3Al等超导材料具有广泛应用前景。
(1)Fe2+基态价电子的轨道表示式(价电子排布图)__ ,Se、Mg、B三种元素的电负性大小顺序是__ 。
(2)蒸气状态下以二聚分子存在的A1Cl3的结构式是___ ,其中A1原子的杂化方式是___ ,分子中八个原子___ (选填“是”或“不是”)在同一平面上,该分子是____ (选填“极性“或“非极性“)分子。
(3)制备FeSe基超导材料Li0.6(NH2)0.2(NH3)0.8Fe2Se2过程中需将金属锂溶于液氨,从而制得具有很高反应活性的金属电子溶液,反应为:Li+(m+n)NH3—X+e-(NH3)n。
①X的化学式为____ ;
②NH3的价层电子对互斥模型是____ 。
(4)MgB2晶体结构中的B原子层具有类似石墨的层状结构,且被六方密排的Mg原子层隔开,B原子位于Mg原子组成的三棱柱的中心。已知:平面中Mg原子间的最近核间距为acm,平面间Mg原子间的最近核间距为bcm,阿伏加 德罗常数为NA。
①B原子层六元环中处于对位的B原子核间距为____ cm。
②MgB2晶体的密度是____ g·cm-3。
(1)Fe2+基态价电子的轨道表示式(价电子排布图)
(2)蒸气状态下以二聚分子存在的A1Cl3的结构式是
(3)制备FeSe基超导材料Li0.6(NH2)0.2(NH3)0.8Fe2Se2过程中需将金属锂溶于液氨,从而制得具有很高反应活性的金属电子溶液,反应为:Li+(m+n)NH3—X+e-(NH3)n。
①X的化学式为
②NH3的价层电子对互斥模型是
(4)MgB2晶体结构中的B原子层具有类似石墨的层状结构,且被六方密排的Mg原子层隔开,B原子位于Mg原子组成的三棱柱的中心。已知:平面中Mg原子间的最近核间距为acm,平面间Mg原子间的最近核间距为bcm,阿伏加 德罗常数为NA。
①B原子层六元环中处于对位的B原子核间距为
②MgB2晶体的密度是
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【推荐2】氮、磷、氯、溴、铁、铜等元素及其化合物在现代农业、科技和国防建设中有着许多独特的用途。LiFePO4是新型锂离子电池的电极材料,可利用FeCl3、NH4H2PO4、LiC1和苯胺()等原料来制备。回答下列问题。
(1)铁元素在元素周期表中的位置为_______ ,基态Fe2+的价层电子排布图(轨道表达式)为_______ 。
(2)NH4H2PO4中,除氢元素外,其余三种元素第一电离能最大的是_______ (填元素符号)。
(3)苯胺和甲苯相对分子质量接近,但苯胺熔点明显比甲苯的高,原因是_______ 。
(4)红磷在氯气中燃烧可以得到PCl3和PCl5,其中气态PCl3分子的立体构型为_______ 。研究发现固态PCl5和PBr5的结构分别为和,则它们的晶体类型为_______ 。
(5)已知NH3分子中H-N-H的键角为107.3°,则配合物[Cu(NH3)4]SO4中H-N-H的键角_______ 107.3°(填“大于”“小于”“等于”)。
(6)铁酸钇是一种典型的单相多铁性材料,其正交相晶胞结构以及各原子的投影位置如图所示。
已知1号O原子空间坐标为(0,0,),2号O原子空间坐标为(,−m,−n),则3号Fe原子的空间坐标为_______ ,若晶胞参数分别为apm、bpm和cpm,阿伏加德罗常数的值用NA表示,则该晶体的密度为_______ g·cm−3(列出表达式)。
(1)铁元素在元素周期表中的位置为
(2)NH4H2PO4中,除氢元素外,其余三种元素第一电离能最大的是
(3)苯胺和甲苯相对分子质量接近,但苯胺熔点明显比甲苯的高,原因是
(4)红磷在氯气中燃烧可以得到PCl3和PCl5,其中气态PCl3分子的立体构型为
(5)已知NH3分子中H-N-H的键角为107.3°,则配合物[Cu(NH3)4]SO4中H-N-H的键角
(6)铁酸钇是一种典型的单相多铁性材料,其正交相晶胞结构以及各原子的投影位置如图所示。
已知1号O原子空间坐标为(0,0,),2号O原子空间坐标为(,−m,−n),则3号Fe原子的空间坐标为
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(0.4)
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解题方法
【推荐3】电池在人类生产生活中具有十分重要的作用,其中锂离子电池与太阳能电池占有很大比重。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。其材料有单晶硅,还有铜、锗、镓、硒等化合物。
(1)基态亚铜离子中电子占据的原子轨道数目为___________ 。
(2)若基态硒原子价层电子排布式写成4s24p4p,则其违背了___________ 。
(3)下图表示碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势,其中表示磷的曲线是___________ (填标号)。
(4)元素X与硅同主族且原子半径最小,X形成的最简单氢化物分子Q,该分子其中心原子的杂化类型为___________ 写出一种与Q互为等电子体的阳离子___________
(5)GaAs的熔点为1238 ℃,密度为ρ g·cm-3,其晶胞结构如图所示。已知GaAs与GaN具有相同的晶胞结构,则二者晶体的类型均为___________ ,GaAs的熔点___________ (填“高于”或“低于”)GaN。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol-1和MAs g·mol-1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为___________
(1)基态亚铜离子中电子占据的原子轨道数目为
(2)若基态硒原子价层电子排布式写成4s24p4p,则其违背了
(3)下图表示碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势,其中表示磷的曲线是
(4)元素X与硅同主族且原子半径最小,X形成的最简单氢化物分子Q,该分子其中心原子的杂化类型为
(5)GaAs的熔点为1238 ℃,密度为ρ g·cm-3,其晶胞结构如图所示。已知GaAs与GaN具有相同的晶胞结构,则二者晶体的类型均为
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