Question

目前市售LED晶片，材質(zhì)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(jié)構(gòu)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(shù)為

 

，與同一個鎵原子相連的砷原子構(gòu)成的空間構(gòu)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的第一電離能大小：As

 

Ga（填“＞”、“＜”或“=”）．
（6）下列說法正確的是

 

（填字母）．
a．砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)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(nèi)元素性質(zhì)遞變規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系,原子核外電子排布,元素電離能、電負性的含義及應(yīng)用,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,元素周期律與元素周期表專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）鎵是31號元素，其原子核外有31個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式；
（2）根據(jù)砷原子的位置，利用均攤法分析晶胞的結(jié)構(gòu)；
（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(jù)價層電子對數(shù)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(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）根據(jù)“均攤法”：白色球個數(shù)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(gòu)成的空間構(gòu)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(zhì)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(jié)構(gòu)，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(shù)為6，而砷化鎵晶胞中中陰陽離子的配位數(shù)為8，二者晶體結(jié)構(gòu)不同，故a錯誤；
b．根據(jù)等電子體的概念可知二者價電子數(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(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(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)大部分知識內(nèi)容．