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。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_______。

(2)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)下列說法正確的是_________(填字母)。

A.砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相同

B.第一電離能：As<Ga

C.電負性：As>Ga

D.GaP與GaAs互為等電子體

(4)N、P、As處于同一主族，其氫化物沸點由高到低的順序是_________。

(5)砷化鎵可由(CH₃)₃Ga和AsH₃在700 ℃時制得。(CH₃)₃Ga中鎵原子的雜化方式為________。

 

Answer 1

【答案】

（8分）(1)1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹(或［Ar］3d¹⁰4s²4p¹)

(2)4   正四面體   (3)C、D

(4)NH₃>AsH₃>PH₃

(5)sp²

【解析】

試題分析：（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）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．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B錯誤；

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．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D正確；

故答案為：CD.。

(4)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；

（5）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。

考點：晶胞的計算 原子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原理 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 分子間作用力對物質(zhì)的狀態(tài)等方面的影響

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。