Question

2010年上海世博會(huì)場(chǎng)館大量的照明材料或屏幕都使用了發(fā)光二極管（LED）．目前市售LED晶片材質(zhì)基本以GaAs（砷化鎵）、AlGaInP（磷化鋁鎵銦）、InGaN（氮化銦鎵）為主．已知鎵是鋁同族下一周期的元素．砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖．試回答：
（1）鎵的基態(tài)原子的電子排布式是

1s²2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p¹

．
（2）比較二者的第一電離能：As

＞

Ga（填“＜”、“＞”或“=”）．
（3）砷化鎵晶胞中所包含的砷原子（白色球）個(gè)數(shù)為

4

，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

．
（4）砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃時(shí)制得．（CH₃）₃Ga中鎵原子的雜化方式為

sp²

．
（5）N、P、As處于同一主族，其氫化物沸點(diǎn)由高到低的順序是

NH₃＞AsH₃＞PH₃

．（用氫化物分子式表示）
（6）下列說法正確的是

BCD

（填字母）．
A．砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相同       B．GaP與GaAs互為等電子體
C．電負(fù)性：As＞Ga                  D．砷化鎵晶體中含有配位鍵．

Answer 1

分析：（1）鎵的原子序數(shù)為31，根據(jù)能量最低原理和洪特規(guī)則書寫電子排布式；
（2）同周期元素從左到右，元素的第一電離能逐漸增大，
（3）根據(jù)砷原子的位置，利用均攤法分析晶胞的結(jié)構(gòu)；
（4）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)計(jì)算雜化類型；
（5）從氫鍵以及影響分子間作用力的因素比較氫化物熔沸點(diǎn)的高低；
（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）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：＞；
（3）根據(jù)“均攤法”：白色球個(gè)數(shù)為6×

1

2

+8×

1

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，故答案為：4；正四面體；
（4）由于Ga原子周圍只有3對(duì)成鍵電子對(duì)，故其雜化方法為sp²，故答案為：sp²；
（5）由于NH₃分子間存在氫鍵，所以NH₃的沸點(diǎn)最高，由于AsH₃的相對(duì)分子質(zhì)量大于PH₃，故AsH₃的沸點(diǎn)高于PH₃，
故答案為：NH₃＞AsH₃＞PH₃；
（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(cuò)誤；
B．根據(jù)等電子體的概念可知二者價(jià)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(fù)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(gè)電子，而每個(gè)Ga原子與4個(gè)As原子成鍵，因此其中一個(gè)共價(jià)鍵必為配位鍵，故D正確．
故答案為：BCD．

點(diǎn)評(píng)：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(shí)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(jià)值取向和環(huán)境友好的消費(fèi)情趣．這類試題常常是通過小背景作為生長點(diǎn)，融合物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)大部分知識(shí)內(nèi)容．