Question

目前市售LED晶片，材質基本以GaAs（砷化鎵）為主．已知鎵、砷分別是鋁、磷同主族下一周期的元素．砷化鎵的晶胞結構如圖所示．試回答：
（1）鎵的基態(tài)原子的核外電子排布式是

 

．
（2）每個砷化鎵晶胞中所包含的砷原子（白色球）個數為

 

，與同一個鎵原子相連的砷原子構成的空間構型為

 

．
（3）N、P、As處于同一主族，其氫化物沸點由高到低的順序是

 

（用氫化物分子式表示）．
（4）砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃時制得．AsH₃中砷原子的雜化方式為

 

雜化．已知（CH₃）₃Ga為非極性分子，（CH₃）₃Ga中鎵原子的雜化方式為

 

雜化．
（5）比較As、Ga的第一電離能大�。篈s

 

Ga（填“＞”、“＜”或“=”）．
（6）下列說法正確的是

 

（填字母）．
a．砷化鎵的晶胞結構與NaCl的相同
b．GaP與GaAs互為等電子體
c．電負性：As＞Ga
d．砷化鎵晶體中含有配位鍵．

Answer 1

考點：晶胞的計算,同一主族內元素性質遞變規(guī)律與原子結構的關系,原子核外電子排布,元素電離能、電負性的含義及應用,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結構專題,元素周期律與元素周期表專題,化學鍵與晶體結構

分析：（1）鎵是31號元素，其原子核外有31個電子，根據構造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式；
（2）根據砷原子的位置，利用均攤法分析晶胞的結構；
（3）從氫鍵以及影響分子間作用力的因素比較氫化物熔沸點的高低；
（4）根據價層電子對數計算雜化類型；
（5）同周期元素從左到右，元素的第一電離能逐漸增大，
（6）從晶體類型以及原子結構的角度分析．

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）根據“均攤法”：白色球個數為6×

1

2

+8×

1

8

）=4．由晶胞圖可知與同一個鎵原子相連的砷原子構成的空間構型為正四面體，故答案為：4；正四面體；
（3）由于NH₃分子間存在氫鍵，所以NH₃的沸點最高，由于AsH₃的相對分子質量大于PH₃，故AsH₃的沸點高于PH₃，
故答案為：NH₃＞AsH₃＞PH₃；
（4）AsH₃中砷原子有3對成鍵電子對且1個孤電子對，所以它的雜化方式為sp³；由于Ga原子周圍只有3對成鍵電子對，故其雜化方法為sp²，故答案為：sp³，sp²；
（5）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)定結構，故As的第一電離能大于Ga，
故答案為：＞；
（6）a．NaCl晶體中陰陽離子的配位數為6，而砷化鎵晶胞中中陰陽離子的配位數為8，二者晶體結構不同，故a錯誤；
b．根據等電子體的概念可知二者價電子數相等，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個電子，而每個Ga原子與4個As原子成鍵，因此其中一個共價鍵必為配位鍵，故d正確．
故答案為：bcd．

點評：本題以第三代半導體砷化鎵為背景，全面考查原子結構與性質、分子結構及晶體結構知識靈活掌握程度，另一方面通過LED推廣使用形成節(jié)能減排價值取向和環(huán)境友好的消費情趣．這類試題常常是通過小背景作為生長點，融合物質的結構與性質大部分知識內容．