题目内容

【题目】镓与ⅤA族元素形成的化合物是重要的半导体材料，应用最广泛的是砷化镓(GaAs)。回答下列问题：

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

（2）镓失去电子的逐级电离能(单位：kJ·mol-1)的数值依次为577、1985、2962、6192，由此可推知镓的主要化合价为__________和+3。砷的电负性比镓__________(填“大”或“小”)。

（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：__________________________。

镓的卤化物

GaCl3

GaBr3

GaI3

熔点/℃

77.75

122.3

211.5

沸点/℃

201.2

279

346

GaF3的熔点超过1000℃，可能的原因是_______________________________________。

（4）二水合草酸镓的结构如图所示，其中镓原子的配位数为__________，草酸根中碳原子的杂化方式为__________。

（5）砷化镓熔点为1238℃，立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为a=565pm，该晶体的类型为__________，晶体的密度为__________(设NA为阿伏加德罗常数的数值，列出算式即可)g·cm-3。

【答案】 [ Ar ]3d104s24p1(或1s22s22p63s23p63d104s24p1) 3 +1(写+1、+2) 大 GaCl3、GaBr3、GaI3的熔、沸点依次升高。它们均为分子晶体，结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强 GaF3为离子晶体 4 Sp2 原子晶体

【解析】(1) Ga的原子序数为31，所以基态原子的电子排布式为[ Ar ]3d104s24p1(或1s22s22p6 3s23p6 3d104s24p1)；As的原子序数为33，则基态原子的电子排布式为[ Ar ]3d104s24p3，所以基态As原子核外有3个未成对电子；

(2)电离能是气态原子失去电子所需要的能量，由镓的前四级电离能可知，其主要化合价为+1、+3，由于As的最外层电子排布为4s24p3，是全满或半满，而Ga的最外层电子排布为4s24p1，特别是4p1易失电子，所以砷的电负性比镓大；

(3)表中数据显示，镓的卤化物的熔点和沸点都不高，且按照氯、溴、碘依次升高，原因是它们的组成相同，结构相似，都是分子晶体，所以随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，故熔沸点升高；而GaF3的熔点超过1000℃，是由于F的电负性很大，形成的GaF3是离子晶体；

(4)由二水合草酸镓的结构图可得，镓原子的配位数为4；草酸根中碳原子与羧基中的碳原子的杂化方式相同，形成的都是平面结构，所以应该是sp2杂化；

(5)由于该晶体的熔点高，且砷和镓都不是活泼元素，所以该晶体是原子晶体，其化学式为Ga4As4，该晶胞的质量m=g，体积为V =(565×10-10)3 cm3，则其密度为 g/cm3。

练习册系列答案
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____________________________________________________。

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