Question

【题目】砷化镓是继硅之后研究最深人、应用最广泛的半导体材料。回答下列问题：

（1）Ga基态原子核外电子排布式为________________,As基态原子核外有__________个未成对电子。

（2）Ga、As、Se的第一电离能由大到小的顺序是__________,Ga、As、Se的电负性由大到小的顺序是__________________。

（3）比较下列镓的卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：________,GaF的熔点超过1000℃，可能的原因是__________________________。

（4）二水合草酸镓的结构如图1所示，其中镓原子的配位数为__________，草酸根离子中碳原子的杂化轨道类型为__________。

（5）砷化镓的立方晶胞结构如图2所示，晶胞参数为a=0.565nm，砷化镓晶体的密度为__________g·cm-3(设NA为阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可）。

Answer 1

【答案】[Ar]3d104S24p1或1S22S22p63d104S24p1 3 As>Se>Ga Se>As>Ga GaCl3、GaBr3、GaI3的熔沸点依次升高，原因是它们均为分子晶体，相对分子质量依次增大 GaF3是离子晶体 4 sp2 4×145/(0.565×10-7)3NA

【解析】

(1)Ga是31号元素，处于第四周期IIIA族，结合构造原理书写核外电子排布式；As基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3；

(2)同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，As原子4p轨道为半充满稳定状态，第一电离能共用同周期相邻元素的；同周期主族元素自左而右电负性增大；

(3)GaCl3、GaBr3、GaI3均属于分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高；F元素的电负性很强，GaF3的熔点超过1000℃，可能的原因是GaF3是离子晶体；

(4)Ga原子与周围4个O原子形成4个共价键；草酸根中碳原子形成3个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3；

(5)均摊法计算晶胞中Ga、As原子数目，再计算晶胞质量，晶体密度=晶胞质量÷晶胞体积。

(1)Ga是31号元素，处于第四周期IIIA族，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，As基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，4p轨道3个电子是未成对电子；

(2)同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，As原子4p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素的，故第一电离能：As＞Se＞Ga，同周期主族元素自左而右电负性增大，故电负性：Se＞As＞Ga；

(3)GaCl3、GaBr3、GaI3均为分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力增强，GaCl3、GaBr3、GaI3的熔沸点依次升高；F元素的电负性很强，GaF3的熔点超过1000℃，可能的原因是GaF3是离子晶体；

(4)Ga原子与周围4个O原子形成4个共价键，镓原子的配位数为4，草酸根中碳原子形成3个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，草酸根中碳原子的杂化轨道类型为sp2；

(5)晶胞中Ga原子数目=8×+6×=4、As原子数目=4，晶胞质量=4×g，晶体密度= g/cm3。