2010年上海世博會(huì)場(chǎng)館大量的照明材料或屏幕都使用了發(fā)光二極管(LED).目前市售LED晶片材質(zhì)基本以GaAs(砷化鎵)、AlGaInP(磷化鋁鎵銦)、InGaN(氮化銦鎵)為主.已知鎵是鋁同族下一周期的元素.砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖.試回答:
(1)鎵的基態(tài)原子的電子排布式是
1s22s22p63d104s24p1
1s22s22p63d104s24p1

(2)比較二者的第一電離能:As
Ga(填“<”、“>”或“=”).
(3)砷化鎵晶胞中所包含的砷原子(白色球)個(gè)數(shù)為
4
4
,與同一個(gè)鎵原子相連的砷原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為
正四面體
正四面體

(4)砷化鎵可由(CH33Ga和AsH3在700℃時(shí)制得.(CH33Ga中鎵原子的雜化方式為
sp2
sp2

(5)N、P、As處于同一主族,其氫化物沸點(diǎn)由高到低的順序是
NH3>AsH3>PH3
NH3>AsH3>PH3
.(用氫化物分子式表示)
(6)下列說(shuō)法正確的是
BCD
BCD
(填字母).
A.砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相同       B.GaP與GaAs互為等電子體
C.電負(fù)性:As>Ga                  D.砷化鎵晶體中含有配位鍵.
分析:(1)鎵的原子序數(shù)為31,根據(jù)能量最低原理和洪特規(guī)則書寫電子排布式;
(2)同周期元素從左到右,元素的第一電離能逐漸增大,
(3)根據(jù)砷原子的位置,利用均攤法分析晶胞的結(jié)構(gòu);
(4)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)計(jì)算雜化類型;
(5)從氫鍵以及影響分子間作用力的因素比較氫化物熔沸點(diǎn)的高低;
(6)從晶體類型以及原子結(jié)構(gòu)的角度分析.
解答:解:(1)鎵位于周期表中第四周期第IIIA,故其核外電子排布式為1s22s22p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1,
故答案為:1s22s22p63d104s24p1;
(2)As和Ga處于同一周期,而處于VA的As外圍電子處于半滿的較穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故As的第一電離能大于Ga,
故答案為:>;
(3)根據(jù)“均攤法”:白色球個(gè)數(shù)為6×
1
2
+8×
1
8
)=4.由晶胞圖可知與同一個(gè)鎵原子相連的砷原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體,故答案為:4;正四面體;
(4)由于Ga原子周圍只有3對(duì)成鍵電子對(duì),故其雜化方法為sp2,故答案為:sp2
(5)由于NH3分子間存在氫鍵,所以NH3的沸點(diǎn)最高,由于AsH3的相對(duì)分子質(zhì)量大于PH3,故AsH3的沸點(diǎn)高于PH3,
故答案為:NH3>AsH3>PH3
(6)A.NaCl晶體中陰陽(yáng)離子的配位數(shù)為6,而砷化鎵晶胞中中陰陽(yáng)離子的配位數(shù)為8,二者晶體結(jié)構(gòu)不同,故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)等電子體的概念可知二者價(jià)電子數(shù)相等,屬于等電子體,故B正確;
C.周期表同周期元素從左到右元素的電負(fù)性逐漸增大,則As>Ga,故C正確;
D.由于Ga原子最外層只有3個(gè)電子,而每個(gè)Ga原子與4個(gè)As原子成鍵,因此其中一個(gè)共價(jià)鍵必為配位鍵,故D正確.
故答案為:BCD.
點(diǎn)評(píng):本題以第三代半導(dǎo)體砷化鎵為背景,全面考查原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)及晶體結(jié)構(gòu)知識(shí)靈活掌握程度,另一方面通過(guò)LED推廣使用形成節(jié)能減排價(jià)值取向和環(huán)境友好的消費(fèi)情趣.這類試題常常是通過(guò)小背景作為生長(zhǎng)點(diǎn),融合物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)大部分知識(shí)內(nèi)容.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)鎵的基態(tài)原子的電子排布式是
[Ar]3d104s24p1
[Ar]3d104s24p1

(2)砷化鎵晶胞中所包含的砷原子(白色球)個(gè)數(shù)為
4
4
,與同一個(gè)鎵原子相連的砷原子成的空間構(gòu)型為
正四面體
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(3)N、P、As處于同一主族,其氫化物沸點(diǎn)由高到低的順序是
NH3>AsH3>PH3
NH3>AsH3>PH3
. (用氫化物分子式表示)
(4)砷化鎵可由(CH33Ga和AsH3在700℃時(shí)制得.(CH33Ga中鎵原子的雜化方式為
sp2
sp2

(5)比較二者的第一電離能:As
Ga(填“<”、“>”或“=”).
(6)下列說(shuō)法正確的是
BCD
BCD
(填字母).
A.砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相同B.GaP與GaAs互為等電子體
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(1)鎵的基態(tài)原子的電子排布式是
ls22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1
ls22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1

(2)砷化鎵品胞中所包含的砷原子(白色球)個(gè)數(shù)為
4
4
,與同一個(gè)鎵原子相連的砷原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為
正四面體
正四面體

(3)下列說(shuō)法正確的是
BCDE
BCDE
(填字母).
A.砷化鎵品胞結(jié)構(gòu)與NaCl相同
B.第一電離能:As>Ga
C.電負(fù)性:As>Ga
D.砷化鎵晶體中含有配位鍵
E.GaP與GaAs互為等電子體
(4)N、P、As處于同一主族,其氫化物沸點(diǎn)由高到低的順序是
NH3>AsH3>PH3
NH3>AsH3>PH3

(5)砷化鎵可由(CH33Ga和AsH3在700℃時(shí)制得.(CH33Ga中鎵原子的雜化方式為
sp2
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