Question

2010年上海世博會場館，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品片，材質(zhì)基本以GaAs（砷化鎵）、AlGaInP（磷化鋁鎵銦）、lnGaN（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

[Ar]3d¹⁰4s²4p¹

．
（2）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成的空間構(gòu)型為

正四面體

．
（3）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）
（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）比較二者的第一電離能：As

＞

Ga（填“＜”、“＞”或“=”）．
（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）根據(jù)鎵在周期表中的位置利用能量最低原理和洪特規(guī)則書寫電子排布式；
（2）根據(jù)“均攤法”計(jì)算晶胞的結(jié)構(gòu)；
（3）NH₃分子間存在氫鍵，沸點(diǎn)最高，分子的相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，分子晶體的沸點(diǎn)越高；
（4）Ga原子周圍只有3對成鍵電子對，故其雜化方法為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；
（6）由題中晶胞圖可知A顯然是錯(cuò)誤的．根據(jù)等電子體的概念可知選項(xiàng)B正確．根據(jù)電負(fù)性的概念可知選項(xiàng)C正確．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，D正確．

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[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，故答案為：[Ar]3d¹⁰4s²4p¹；
（2）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；
（3）由于NH₃分子間存在氫鍵，所以NH₃的沸點(diǎn)最高，由于AsH₃的相對分子質(zhì)量大于PH₃，故AsH₃的沸點(diǎn)高于PH₃，故答案為：NH₃＞AsH₃＞PH₃；
（4）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：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，鈉離子位于頂點(diǎn)和面心，氯離子位于棱和體心，二者晶體結(jié)構(gòu)不同，故A錯(cuò)誤；
B．P和As位于同一主族，價(jià)電子數(shù)目相等，故B正確；
C．同周期元素從左到右元素的電負(fù)性逐漸增強(qiáng)，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：本題考查晶胞的計(jì)算、沸點(diǎn)的比較、電子排布式的書寫以及雜化軌道等知識，題目難度中等，本題注意晶胞的計(jì)算方法和元素周期律的利用．