Question

【題目】2013年綿陽(yáng)科博會(huì)場(chǎng)館，大量的照明材料或屏幕都使用了發(fā)光的二極管（LED）。目前市售LED鋁片，材質(zhì)基本以GaAs(砷化鎵)、AlGaInP(氮化銦鎵)為主。已知砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖。試回答：

（1）鎵的基態(tài)原子的外圍電子排布式是_______________。

（2）鎵與鉀、鈣元素的第一電離能從大到小依次為_________________________，與其在同一周期的砷、硒和溴的電負(fù)性從大到小依次為_______________。（填元素符號(hào)）

（3）此晶胞中所含的砷原子（白色球）個(gè)數(shù)為_______，與同一個(gè)鎵原子相連的砷原子構(gòu)成的立體構(gòu)型為___________，鎵采取的雜化方式為________________。

（4）與鎵同主族的元素硼形成的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物化學(xué)式為_____________________，其結(jié)構(gòu)式為_____________，硼酸是_______元酸。

（5）若砷和鎵兩元素的相對(duì)原子質(zhì)量分別為a，b，GaAs晶體結(jié)構(gòu)圖中相距最近的兩個(gè)原子的距離為dnm，晶胞參數(shù)為________cm，NA表示阿伏伽德羅常數(shù)，則該晶體的密度為________g/cm3。

Answer 1

【答案】 4s24p1 Ca>Ga>K Br>Se>As 4 正四面體 sp3 H3BO3 一 4√3d/3×l0-7 3√3(a+b)×l021/16d3NA

【解析】（1）鎵的原子序數(shù)為31，位于周期表中第四周期第IIIA，故其核外價(jià)電子的電子排布式為：4s24p1；

（2）鎵與鉀、鈣元素為同周期元素，第一電離能隨核電荷數(shù)增大呈增大趨勢(shì)，但Ca的s軌道為全充滿形式，相對(duì)穩(wěn)定，第一電離較大，則第一電離從大到小依次為Ca＞Ga＞K；同周期元素隨核電荷數(shù)增大，非金屬性增強(qiáng)，電負(fù)性增大，則同一周期的砷、硒和溴的電負(fù)性從大到小依次為Br＞Se＞As；

（3）根據(jù)“均攤法”：白色球個(gè)數(shù)為6×+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，鎵采取的雜化方式為sp3；

（4）與鎵同主族的元素硼其最高價(jià)為+3價(jià)，形成的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物化學(xué)式為H3BO3，分子組成內(nèi)含有3個(gè)羥基，其結(jié)構(gòu)式為，硼酸因促進(jìn)水的電離而顯酸性是一元酸；

（5）晶胞中砷的原子個(gè)數(shù)為4，鎵原子個(gè)數(shù)為6×+8×=4，則每個(gè)晶胞中含有4個(gè)GaAs，每個(gè)晶胞的質(zhì)量為g，設(shè)晶胞參數(shù)為xcm，則晶胞的體積為x3cm3，GaAs晶體結(jié)構(gòu)圖中相距最近的兩個(gè)原子的距離為dnm=d×10-7cm，晶胞的對(duì)角線長(zhǎng)為4d×10-7cm，則(4d×10-7)2=3x2，解得：x=×10-7cm；晶胞的密度為g÷x3cm3=g/cm3。