Question

砷化鎵（gallium arsenide）的化學(xué)式為GaAs，是黑灰色固體，熔點(diǎn)為1238℃．它是一種重要的半導(dǎo)體材料，用來(lái)制作微波集成電路[例如單晶微波集成電路（MMIC）]、紅外線發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器和太陽(yáng)能電池等元件．
（1）AsH₃是一種無(wú)色可溶于水的氣體，其分子空間構(gòu)型為

 

．
（2）鎵（Ga）在元素周期表中的位置為，其價(jià)電子排布式為

 

．
（3）以AsH₃為原料，在700～900℃下通過(guò)化學(xué)氣相沉積來(lái)制造半導(dǎo)體材料砷化鎵（GaAs）的化學(xué)方程式為Ga（CH₃）₃+AsH₃=GaAs+3X．X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

 

．
（4）砷酸為砷（As）的含氧酸，其分子式為H₃AsO₄，結(jié)構(gòu)類似于磷酸．AsO₄^3-中，As的雜化類型為

 

．
（5）砷化鎵晶胞如圖所示，若鎵原子位于立方體內(nèi)，則砷原子位于立方體的，砷的配位數(shù)為，設(shè)該晶胞的邊長(zhǎng)為a nm，N_A為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，則砷化鎵晶體的密度為

 

g?cm^-3．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,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,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）As為ⅤA族元素，最外層有5個(gè)電子，形成的AsH₃中有一對(duì)孤電子對(duì)，結(jié)構(gòu)與氨分子相似，所以AsH₃的空間構(gòu)型為三角錐形，據(jù)此答題；
（2）鎵（Ga）是31號(hào)元素，位于周期表中第ⅢA族第四周期，其價(jià)電子有3個(gè)，其排布式為：4s²4p¹，據(jù)此答題；
（3）根據(jù)元素守恒推斷X的化學(xué)式，進(jìn)而寫(xiě)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式；
（4）根據(jù)AsO₄^3-中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)，可以推得雜化類型；
（5）根據(jù)ρ=

m

V

計(jì)算晶胞的密度．

解答： 解：（1）As為ⅤA族元素，最外層有5個(gè)電子，形成的AsH₃中有一對(duì)孤電子對(duì)，結(jié)構(gòu)與氨分子相似，所以AsH₃的空間構(gòu)型為三角錐形，故答案為：三角錐形；
（2）鎵（Ga）是31號(hào)元素，位于周期表中第ⅢA族第四周期，其價(jià)電子有3個(gè)，其排布式為：4s²4p¹，故答案為：s²4p¹；
（3）在反應(yīng)Ga（CH₃）₃+AsH₃=GaAs+3X中，根據(jù)元素守恒可得X的化學(xué)式為：CH₄，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₄；故答案為：CH₄；
（4）根據(jù)AsO₄^3-中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為

5+3

2

=4，所以As原子的雜化方式為sp³雜化，故答案為：sp³雜化；
（5）在砷化鎵晶胞中，砷原子數(shù)目為8×

1

8

+6×

1

2

=4根，鎵原子數(shù)為4，根據(jù)據(jù)ρ=

m

V

可知晶胞的密度=

4×(70+75) NA

(a×10-7)3

g/cm³=

0.96

a3

g/cm³，故答案為：

0.96

a3

g/cm³．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了分子空間構(gòu)型、價(jià)電子排布、原子雜化方式、晶胞密度的計(jì)算，難度中等．