Question

5．砷化鎵晶體是半導體材料，應用于太陽能電池、LED光源和通訊領(lǐng)域．
（1）砷元素位于元素周期表的第VA族，其原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p³．
（2）鎵、砷、硒的第一電離能由大到小的順序是砷＞硒＞鎵，此三種元素中電負性最大的是硒．
（3）砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和AsH₃反應制得．①常溫常壓下（CH₃）₃Ga為無色透明液體，則（CH₃）₃Ga固體屬于分子晶體．（CH₃）₃Ga為非極性分子，其中鎵原子的雜化軌道類型是sp²．
②AsH₃的空間構(gòu)型為三角錐形，中心原子的價層電子對數(shù)為4．
（4）砷化鎵晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞的邊長為acm，鎵原子的配位數(shù)是4，阿伏加德羅常數(shù)值為N_A，則砷化鎵晶體密度的表達式為$\frac{580}{{N}_{A}×{a}^{3}}$g/cm³．

Answer 1

分析 （1）As原子核外電子數(shù)為33，結(jié)合能量最低原理書寫核外電子排布式；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，砷原子4p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的；同周期元素從左到右元素的電負性逐漸增強；
（3）①常溫常壓下（CH₃）₃Ga為無色透明液體，熔點低，則（CH₃）₃Ga固體屬于分子晶體；（CH₃）₃Ga為非極性分子，Ga原子形成3個σ鍵，Ga原子最外層電子全部成鍵，雜化軌道數(shù)目為3；
②AsH₃分子中As原子形成3個As-H鍵，含有1對孤對電子；
（4）根據(jù)均攤法計算晶胞中As、Ga原子數(shù)目，由圖可知As原子配位數(shù)為4，結(jié)合原子數(shù)目之比計算配位數(shù)；表示出晶胞的質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：（1）As原子核外電子數(shù)為33，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p³，
故答案為：1s²2s²2p⁶2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p³；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，砷原子4p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能：砷＞硒＞鎵，同周期元素從左到右元素的電負性逐漸增強，則電負性：硒＞砷＞鎵，
故答案為：砷＞硒＞鎵；硒；
（3）①常溫常壓下（CH₃）₃Ga為無色透明液體，熔點低，則（CH₃）₃Ga固體屬于分子晶體；（CH₃）₃Ga為非極性分子，Ga原子形成3個σ鍵，Ga原子最外層電子全部成鍵，雜化軌道數(shù)目為3，Ga原子采取sp²雜化，
故答案為：分子；sp²；
②AsH₃分子中As原子形成3個As-H鍵，含有1對孤對電子，價層電子對數(shù)3+1=4，則其空間構(gòu)型為三角錐形，
故答案為：三角錐形；4；
（4）晶胞中As原子數(shù)目為4、Ga原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，二者原子數(shù)目之比為1：1，由圖可知As原子配位數(shù)為4，則Ga的配位數(shù)也為4，晶胞的質(zhì)量為4×$\frac{70+75}{{N}_{A}}$g，則晶胞密度4×$\frac{70+75}{{N}_{A}}$g÷（a cm）³=$\frac{580}{{N}_{A}×{a}^{3}}$g/cm³，
故答案為：4；$\frac{580}{{N}_{A}×{a}^{3}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電離能、電負性、晶體類型與性質(zhì)、空間構(gòu)型與雜化方式、晶胞計算等，注意同周期第一電離能異常情況，晶胞中原子配位數(shù)之比與原子數(shù)目呈反比．