Question

以氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導(dǎo)體材料目前已成為全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點(diǎn)。回答下列問(wèn)題：
（1）鎵為元素周期表第31號(hào)元素，鎵原子價(jià)層電子排布圖為_(kāi)_________________。
（2）氮所在主族中第一電離能最大的元素是___________（填元素符號(hào)，下同），鎵所在主族中電負(fù)性最大的元素是_____________________。
（3）傳統(tǒng)的氮化鎵制備方法是采用CaCl₃與NH₃在一定條件下反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________。
（4）氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以__________相結(jié)合，氮化鎵屬于______________晶體。
（5）下圖是氮化鎵的晶胞模型：

①氮化鎵中鎵原子的雜化方式為_(kāi)______________，氮原子的配位數(shù)為_(kāi)_________________。
②氮化鎵為立方晶胞，氮化鎵的密度為。列出計(jì)算氮化鎵晶胞邊長(zhǎng)a的表達(dá)式：a=_______cm。

Answer 1

（1）
（2）N      B 
（3）GaCl₃＋NH₃=GaN＋3HCl
（4）共價(jià)鍵    原子
（5）①sp³      4     ②

試題分析：（1）鎵為元素周期表第31號(hào)元素，在元素周期表中的位置是位于第四周期第ⅢA。鎵原子價(jià)層電子排布圖為。（2）氮在第ⅤA.在第ⅤA的元素中，由于N原子半徑最小，原子核外的最外層電子處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)。所以其第一電離能最大。鎵在元素周期表第ⅢA。該主族中元素中電負(fù)性最大的元素是原子半徑最小的B元素。（3）用CaCl₃與NH₃在一定條件下反應(yīng)制備氮化鎵，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式為GaCl₃＋NH₃=GaN＋3HCl。 （4）氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，金剛石的C原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合，是原子晶體。所以氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合，氮化鎵屬于原子晶體。（5） ①每個(gè)鎵與4個(gè)N形成共價(jià)鍵，這四個(gè)N構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)。每個(gè)N與4個(gè)Ga形成共價(jià)鍵，這四個(gè)Ga構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)。所以氮化鎵中鎵原子的雜化方式為sp³。氮原子的配位數(shù)為4. ②在每個(gè)晶胞中含有Ga：8×1/8+1=2,含有N：4×1/4+1=2.即每個(gè)晶胞中含有2個(gè)GaN。氮化鎵晶胞邊長(zhǎng)a。則，所以整理得：。