题目内容
【题目】2013年绵阳科博会场馆，大量的照明材料或屏幕都使用了发光的二极管（LED）。目前市售LED铝片，材质基本以GaAs(砷化镓)、AlGaInP(氮化铟镓)为主。已知砷化镓的晶胞结构如图。试回答：
（1）镓的基态原子的外围电子排布式是_______________。
（2）镓与钾、钙元素的第一电离能从大到小依次为_________________________，与其在同一周期的砷、硒和溴的电负性从大到小依次为_______________。（填元素符号）
（3）此晶胞中所含的砷原子（白色球）个数为_______，与同一个镓原子相连的砷原子构成的立体构型为___________，镓采取的杂化方式为________________。
（4）与镓同主族的元素硼形成的最高价氧化物对应水化物化学式为_____________________，其结构式为_____________，硼酸是_______元酸。
（5）若砷和镓两元素的相对原子质量分别为a，b，GaAs晶体结构图中相距最近的两个原子的距离为dnm，晶胞参数为________cm，NA表示阿伏伽德罗常数，则该晶体的密度为________g/cm3。
【答案】 4s24p1 Ca>Ga>K Br>Se>As 4 正四面体 sp3 H3BO3 
一 4√3d/3×l0-7 3√3(a+b)×l021/16d3NA
【解析】（1）镓的原子序数为31，位于周期表中第四周期第IIIA，故其核外价电子的电子排布式为：4s24p1；
（2）镓与钾、钙元素为同周期元素，第一电离能随核电荷数增大呈增大趋势，但Ca的s轨道为全充满形式，相对稳定，第一电离较大，则第一电离从大到小依次为Ca＞Ga＞K；同周期元素随核电荷数增大，非金属性增强，电负性增大，则同一周期的砷、硒和溴的电负性从大到小依次为Br＞Se＞As；
（3）根据“均摊法”：白色球个数为6×
+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，镓采取的杂化方式为sp3；
（4）与镓同主族的元素硼其最高价为+3价，形成的最高价氧化物对应水化物化学式为H3BO3，分子组成内含有3个羟基，其结构式为
，硼酸因促进水的电离而显酸性是一元酸；
（5）晶胞中砷的原子个数为4，镓原子个数为6×
+8×
=4，则每个晶胞中含有4个GaAs，每个晶胞的质量为
g，设晶胞参数为xcm，则晶胞的体积为x3cm3，GaAs晶体结构图中相距最近的两个原子的距离为dnm=d×10-7cm，晶胞的对角线长为4d×10-7cm，则(4d×10-7)2=3x2，解得：x=
×10-7cm；晶胞的密度为
g÷x3cm3=
g/cm3。
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