Question

2010年上海世博会场馆，大量的照明材料或屏幕都使用了发光二极管(LED)。目前市售LED晶片，材质基本以GaAs(砷化镓)、AlGaInP(磷化铝镓铟)、InGaN(氮化铟镓)为主。砷化镓的晶胞结构如图。试回答：

(1)镓的基态原子的电子排布式是_______。
(2)砷化镓晶胞中所包含的砷原子(白色球)个数为______，与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为______。
(3)下列说法正确的是_________(填字母)。
A.砷化镓晶胞结构与NaCl相同
B.第一电离能：As<Ga
C.电负性：As>Ga
D.GaP与GaAs互为等电子体
(4)N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是_________。
(5)砷化镓可由(CH₃)₃Ga和AsH₃在700 ℃时制得。(CH₃)₃Ga中镓原子的杂化方式为________。

Answer 1

（8分）(1)1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹(或［Ar］3d¹⁰4s²4p¹)
(2)4   正四面体   (3)C、D
(4)NH₃>AsH₃>PH₃
(5)sp²

试题分析：（1）镓位于周期表中第四周期第IIIA，故其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p¹或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，故答案为：1s²2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p¹。
（2）根据“均摊法”：白色球个数为6×(1/2) +8×(1/8）=4．由晶胞图可知与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为正四面体，故答案为：4；正四面体。
（3）A．NaCl晶体中阴阳离子的配位数为6，而砷化镓晶胞中中阴阳离子的配位数为8，二者晶体结构不同，故A错误；
B．As和Ga处于同一周期，而处于VA的As外围电子处于半满的较稳定结构，故As的第一电离能大于Ga，故B错误；
C．周期表同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大，则As＞Ga，故C正确；
D．根据等电子体的概念可知二者价电子数相等，属于等电子体，故D正确；
故答案为：CD.。
(4)由于NH₃分子间存在氢键，所以NH₃的沸点最高，由于AsH₃的相对分子质量大于PH₃，故AsH₃的沸点高于PH₃，
故答案为：NH₃＞AsH₃＞PH₃；
（5）由于Ga原子周围只有3对成键电子对，故其杂化方法为sp²，故答案为：sp²。
点评：本题以第三代半导体砷化镓为背景，全面考查原子结构与性质、分子结构及晶体结构知识灵活掌握程度，另一方面通过LED推广使用形成节能减排价值取向和环境友好的消费情趣．这类试题常常是通过小背景作为生长点，融合物质的结构与性质大部分知识内容。