Question

5．砷化鎵晶體是半導(dǎo)體材料，應(yīng)用于太陽(yáng)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(fù)性最大的是硒．
（3）砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和AsH₃反應(yīng)制得．①常溫常壓下（CH₃）₃Ga為無(wú)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(lèi)型是sp²．
②AsH₃的空間構(gòu)型為三角錐形，中心原子的價(jià)層電子對(duì)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(zhǎng)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(dá)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(shū)寫(xiě)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(shì)，砷原子4p能級(jí)為半滿(mǎn)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(fù)性逐漸增強(qiáng)；
（3）①常溫常壓下（CH₃）₃Ga為無(wú)色透明液體，熔點(diǎn)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(gè)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(gè)As-H鍵，含有1對(duì)孤對(duì)電子；
（4）根據(jù)均攤法計(jì)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(jì)算配位數(shù)；表示出晶胞的質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)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(shì)，砷原子4p能級(jí)為半滿(mǎn)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(fù)性逐漸增強(qiáng)，則電負(fù)性：硒＞砷＞鎵，
故答案為：砷＞硒＞鎵；硒；
（3）①常溫常壓下（CH₃）₃Ga為無(wú)色透明液體，熔點(diǎn)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(gè)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(gè)As-H鍵，含有1對(duì)孤對(duì)電子，價(jià)層電子對(duì)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(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)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(fù)性、晶體類(lèi)型與性質(zhì)、空間構(gòu)型與雜化方式、晶胞計(jì)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．