2023届高三化学一轮专题训练——物质的结构与性质

2023届高三化学一轮专题训练——物质的结构与性质 1．（2021·全国·高三专题练习）半导体芯片的发明是二十世纪的一项创举，奠定了信息时代的基础。单晶硅、氮化镓、碳化硅等是制作半导体芯片的关键材料，也是我国优先发展的新材料。请解答如下问题： (1)硅的晶体结构是金刚石结构，如图所示。材料密度是制作芯片的重要参数之一，已知Si的共价半径是117pm，求每立方厘米体积的单晶硅中硅的原子数目_______ (2)芯片是在高纯单晶硅材料。上进行侵蚀、布线，集合多种.电子元器件实现某种特定功能的电路模块。晶体往往，呈现出各向异性，不同晶面结构不同，高品质芯片的制造与材料表面的结构密切相关。以晶胞定点为原点，边a、b、c为x、y、z建立坐标系，试画出单晶硅(100)、(110)、(111)晶面上硅原子的排布方式_______(至少画出一个重复单元) (3)经过半个多世纪的发展，硅基材料的半导体器件性能已经接近其物理极限，以碳化硅、氮化镓等为代表的第二代半导体材料或为当今热点。 ①碳化硅常见的有α-SiC和β-SiC，它们分别具有六方和立方ZnS型结构，六方晶胞参数为a=308.0pm，c=505.0pm；立方晶胞参数为a=435.5pm，试通过计算比较两者硬度大小_______。 ②作为半导体材料，β-SiC比α-SiC性能更加优良。β-SiC从立方晶胞对角线的视角观察，画出一维空间上C、Si原子的分布规律_______(注意原子的符号和相对位置，至少画两个周期)；给出β-SiC中临近的C-Si之间的距离_______ ③GaN被誉为21世纪引领5G时代的基石材料，是目前全球半导体研究的前沿和热点。有一种氮化镓晶体为六方ZnS型结构，如图所示，请在图中构建一个以标有Ga的原子为中心的四面体结构_______。 2．（2021·全国·模拟预测）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表示阿伏伽德罗常数) 3．（2022·河北·模拟预测）我国在5G系统的初期部署中采用了基于GaN的功率放大器。 (1)基态Ga原子的核外电子排布式________，基态N原子最高能级的原子轨道形状为________。 (2)镓的各级电离能(单位：kJ·mol-1)依次为577、1984.5、2961.8、6192，由此可知镓的主要化合价为________和＋3。与同周期相邻元素Zn比较，第一电离能Ga________Zn(填“>”、“<”或“＝”)，理由是________。 (3)已知氮化硼、氮化铝、氮化镓的熔点如下表。从结构的角度分析它们熔点不同的原因是________。 物质 BN AlN GaN 熔点/℃ 3000 2249 1700 (4)GaN可由非极性分子三甲基镓(CH3)3Ga和NH3发生系列反应制得。GaN晶胞结构如图1所示，(CH3)3Ga和GaN中Ga原子的杂化方式分别为________、________。 (5)图1的六棱柱底边边长为a cm，阿伏伽德罗常数的值为NA。晶胞中每个Ga原子周围最近的Ga原子数目为________。从GaN晶体中“分割”出的平行六面体如图2，若该平行六面体的体积为，则GaN晶体的密度为________g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。