题目内容
【题目】金属镓有“电子工业脊梁”的美誉，镓及其化合物应用广泛。
(1)基态Ga原子中有_____种能量不同的电子，其价电子排布式为_________。
(2)第四周期的主族元素中，基态原子未成对电子数与镓相同的元素有_______(填元素符号)。
(3)三甲基镓[(CH3)3Ga]是制备有机镓化合物的中间体。
①在700℃时，(CH3)3Ga和AsH3反应得到GaAs，化学方程式为____________________。
②(CH3)3Ga中Ga原子的杂化方式为__________；AsH3的空间构型是________________。
(4)GaF3的熔点为1000℃，GaC13的熔点为77.9℃，其原因是_______________________。
(5)砷化镓是半导体材料，其晶胞结构如图所示。
①晶胞中与Ga原子等距离且最近的As原子形成的空间构型为_______。
②原子坐标参数是晶胞的基本要素之一，表示晶胞内部各原子的相对位置。图中a(0，0，0)、b(1，
)，则c原子的坐标参数为______________。
③砷化镓的摩尔质量为M g·mol-1，Ga的原子半径为p nm，则晶体的密度为____g·cm-3。
【答案】8 4s24p1 K、Br (CH3)3Ga+AsH3
GaAs+3CH4 sp2 三角锥形 GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体 正四面体 （
，，） 
【解析】
(1)基态Ga原子核外有31个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，不同的原子轨道能量不同；
(2)基态Ga原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，未成对电子数是1，第四周期的主族元素中，基态原子未成对电子数也是1的，其电子排布式应为1s22s22p63s23p64s1或1s22s22p63s23p63d104s1；
(3)①在700℃时，(CH3)3Ga和AsH3反应得到GaAs，根据质量守恒可知还应有CH4，结合原子守恒可写出反应的化学方程式为；
②利用价层电子对互斥模型判断分子的空间构型和杂化方式；
(4)GaF3的熔点为1000℃，GaC13的熔点为77.9℃，两者熔点差异较大，是由于其中一种为离子晶体，一种为分子晶体；
(5)①在GaAs晶体中，距离每个Ga原子最近的As原子有4个；
②晶胞中距离a球最远的黑球c与a球的连线处于晶胞体对角线上，根据几何原理二者距离等于体对角线长度的
，该黑色球c距离各坐标平面距离均为晶胞棱长的；
③晶胞中含Ga原子数为8
+
=4，As原子数目为4，则晶胞中含有GaAs的数目为4，晶胞的质量为
g；根据晶胞的结构可知，晶胞的面对角线长度应为两个砷原子直径的长度之和，即砷原子半径为晶胞面对角线的
，则晶胞边长a=
×10-7cm，晶胞的体积为a3=
×10-21cm3，由此计算晶胞的密度。
(1)Ga元素在周期表中的位置为第四周期第IIIA族，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p1，其中不同的原子轨道能量不同，电子排布在不同原子轨道上，电子的能量也是不同的，因此共有8种不同能量的电子，其价电子排布式为：4s24p1；
(2)基态Ga原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，未成对电子数是1，第四周期的主族元素中，基态原子未成对电子数也是1的，其电子排布式应为1s22s22p63s23p64s1
(3)①在700℃时，(CH3)3Ga和AsH3反应得到GaAs和CH4，发生反应的化学方程式为(CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4；
②，（CH3）3Ga中Ga形成3个δ键，没有孤电子对，为sp2杂化；AsH3中心原子As电子对数=3+
=4，为sp3杂化，有一对孤电子对，故分子空间构型为三角锥形；
(4)GaF3属于离子晶体，GaCl3属于分子晶体，两者熔点相差较大；
(5)①由晶胞结构示意图可知，砷化镓的晶胞与金刚石的晶胞相似，两种原子的配位数均为4，即Ga原子周围与之距离最近且距离相等的As原子有4个，形成正四面体结构，Ga处于正四面体的中心；
②晶胞中距离a球最远的黑球c与a球的连线处于晶胞体对角线上，根据几何原理二者距离等于体对角线长度的，该黑色球c距离各坐标平面距离均为晶胞棱长的，由坐标参数可知晶胞棱长为1，故该黑色球c到各坐标平面的距离均为，故该黑色球的坐标参数为 （，，）；
③晶胞中含Ga原子数为8+=4，As原子数目为4，则晶胞中含有GaAs的数目为4，晶胞的质量为g；根据晶胞的结构可知，晶胞的面对角线长度应为两个砷原子直径的长度之和，即砷原子半径为晶胞面对角线的，则晶胞边长a=×10-7cm，晶胞的体积为a3=×10-21cm3，故晶胞的密度
=
g·cm-3=g·cm-3。
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选项 | 现象或事实 | 解释或对应的离子方程式 |
A | 用热的纯碱溶液洗去油污 | CO32－+H2O 溶液呈碱性，温度升高碱性增强 |
B | 酸雨样品在空气中放置pH减小 | SO2+H2O=H2SO3 |
C | 用泡沫灭火器灭火 | Al3+ + 3HCO3-= Al(OH)3↓+3CO2↑ |
D | 用加热法除去NaCl固体中混有的NH4Cl固体 | NH4Cl固体可以完全分解成为气体而除去 |
A. A B. B C. C D. D
