Question

【题目】某市售照明材料LED晶片是一种发光二极管。材质组成为：GaAs(砷化镓)、AlGaInP(磷化铝镓铟)、GaInN(氮化镓铟)等。请回答下列问题：

（1）砷基态原子的核外电子排布式为______________________。

（2）上述非金属元素氢化物的沸点从高到低的顺序为___________。

（3）下列说法正确的是___________

a．电负性：As<Ga b．SiC与GaAs互为等电子体 c．第一电离能：As>Se>Ga

（4）如图所示为GaAs的晶胞结构，晶体熔点为1237℃。

①晶胞中砷与镓原子间的化学键类型有___________。

②一个镓原子周围所有距离最近且相等的砷原子形成的空间构型是___________。

③一个晶胞的组成为___________。

④已知晶胞棱长a=5.64×10-10m，则该晶胞密度为ρ=___________。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s24p3 NH3>AsH3>PH3 bc 共价键(或极性键)、配位键 正四面体 Ga4As4 5.37g·cm-3

【解析】(1). 砷是33号元素，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p3；

(2). 因氨气分子之间存在氢键，所以氨气在三种氢化物中沸点最高，AsH3和PH3的组成和结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，氢化物的沸点越高，所以氢化物的沸点从高到低的顺序为：NH3>AsH3>PH3，故答案为：NH3>AsH3>PH3；

(3). a. 同一周期的元素，随原子序数增大，元素的电负性增大，所以电负性As＞Ga，故a错误；b. SiC与GaAs中原子总数相等，价电子数相同，所以互为等电子体，故b正确；c. 同一周期的元素，随原子序数增大，元素的第一电离能呈增大趋势，As元素的价电子排布式为4s24p3，是一种半充满的稳定结构，第一电离能较大，所以第一电离能：As>Se>Ga，故c正确；答案为：bc；

(4). ①. 由GaAs的晶胞结构和晶体熔点可知，晶胞中砷与镓原子之间含有共价键，由于Ga原子最外层只有3个电子，而每个Ga原子与 4个As原子成键，因此其中一个键是配位键，故答案为：共价键(或极性键)、配位键；

②. 由晶胞结构可知，每个Ga原子与 4个As原子成键，一个Ga原子周围所有距离最近且相等的4个As原子构成正四面体，故答案为：正四面体；

③. Ga原子位于体内，个数为4，As原子位于顶点和面心，个数为8×+6×=4，所以一个晶胞的组成为Ga4As4，故答案为：Ga4As4；

④. 由上述分析可知，一个晶胞的组成为Ga4As4，则该晶胞的密度为ρ==5.37g·cm-3，故答案为：5.37g·cm-3。