Question

【题目】近些年，半导体材料在电子领域发展迅速，科学家一般在分界线出寻找半导体材料，如硅、锗、砷及GaAs等化合物。回答下列问题：

（1）基态As原子的外围电子排布式为________，原子核外有______个未成对电子。

（2）实验测得镓的氯化物的熔沸点显著低于其对应化合价的氯化物，其原因可能是_________。

（3）Ge、Se、As位于周期表第四周期，其第一电离能由大到小的顺序为______。

（4）AsH3分子的立体构型为 ______，其中As的杂化轨道类型为______。

（5）碳和硅属于同主族元素，碳能形成多种氢化物，但硅的氢化物很少且不稳定，试从原子结构角度分析可能的原因__________。

（6）GaAs晶胞结构如图所示，若A的坐标参数为（0,0,0），B为（0,1/2，1/2）、C为（1,0,0）、则D的坐标参数为_______。已知GaAs的晶胞边长为apm，其密度为_____ g·cm-3（列出计算式即可）。

Answer 1

【答案】 4s24p3 3 晶体类型不同，Ga的氟化物为离子晶体，Ga的氯化物为分子晶体 As、Se、Ge 三角锥形 sp3 碳原子的原子半径小，硅原子半径大，硅原子形成的共价键长长，不稳定 (3/4,3/4,3/4)

【解析】（1）As 为ⅤA 族33 号元素，电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3。 故外围电子排布式为 4s24p3；核外未成对电子有3 个。

（2）镓的氯化物的熔沸点显著低于其对应化合价的氟化物说明它们不可能都是分子晶体，根据氟元素电负性最大可以预测镓的氟化物为离子晶体。

（3）根据元素周期律，Ge、Se、As 位于同一周期，同周期第一电离能从左到右，逐渐增大，但As原子最外层电子排布半充满，能量较低较稳定，故第一电离能Ga 小于As，As 大于Se。

（4）AsH3 中价层电子对个数=σ 键个数+孤电子对个数=3+（5-3×1）/2=4，所以As 原子杂化方式是sp3，由于有一对孤对电子，故分子空间构型为三角锥形。

（5）虽然碳和硅是同一主族的元素，但碳原子的原子半径小，硅原子半径大，硅原子形成的共价键键长长，不稳定。

（6） 根据晶胞中各个原子的相对位置可知，As 在顶点和面心，将立方体晶胞分割为8 个小正方体，Ga 在4 个交错的小正方体的体心，所以D 的坐标参数为（3/4，3/4，3/4）；根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的As 原子数是8×1/8+6×1/2=4，含有Ga 原子数为4×1=4，所以晶胞，所以晶胞的密度是。