Question

【物质结构与性质】砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长、耗能少．已知砷化镓的晶胞结构如图所示．请回答下列问题：
（1）下列说法正确的是

 

（填序号）
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．砷和镓都属于p区元素
E．半导体GaP、SiC与砷化镓为等电子体
（2）砷化镓可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃下反应制得，反应的方程式为

 

；
（3）AsH₃空间形状为

 

；（CH₃）₃Ga中镓原子的杂化方式为

 

；
（4）Ga的核外电子排布式为

 

；
（5）AsH₃沸点比NH₃低，其原因是

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,“等电子原理”的应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：（1）A．对比GaAs与NaCl晶胞结构；
B．同周期元素从左到右第一电离呈增大趋势，但第VA族大于第IIIA族，第IIA族大于第IIIA族；
C．同周期元素从左到右电负性逐渐增大；
D．根据砷和镓的价层电子特点判断；
E．等电子体的价层电子数相等；
（2）根据反应物、生成物结合反应条件可书写化学方程式；
（3）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）根据能量最低原理书写电子排布式；
（5）从是否形成氢键的角度分析，形成分子间氢键沸点高．

解答： 解：（1）A．GaAs晶体中As分布于晶胞体心，Ga分布于顶点和面心，而NaCl中阴阳离子分别位于晶胞的顶点、面心以及棱和体心，二者结构不同，故A错误；
B．同周期元素从左到右第一电离呈增大趋势，但第VA族大于第IIIA族，第IIA族大于第IIIA族，所以则第一电离能：As＞Ga，故B正确；
C．同周期元素从左到右电负性逐渐增大，则电负性：As＞Ga，故C正确；
D．砷和镓的价层电子都为sp电子，位于周期表p区，故D正确；
E．GaP的价层电子为3+5=8，SiC的价层电子为4+4=8，GaAs价层电子数为3+5=8，则为等电子体，故E正确；
故答案为：BCDE；
（2）反应为（CH₃）₃Ga和AsH₃，生成为GaAs，根据质量守恒可知还应有CH₄，反应的化学方程式为：（CH₃）₃Ga+AsH₃

700℃

GaAs+3CH₄，
故答案为：（CH₃）₃Ga+AsH₃

700℃

GaAs+3CH₄；
（3）AsH₃中含有3个δ键和1个孤电子对，为三角锥形，（CH₃）₃Ga中Ga形成3个δ键，没有孤电子对，为sp²杂化，故答案为：三角锥；sp²；
（4）Ga的原子序数为31，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹；
（5）N原子半径较小，电负性较大，对应的NH₃分子间能形成氢键，沸点较高，而As电负性小，半径大，分子间不能形成氢键，沸点较低，
故答案为：NH₃分子间能形成氢键，而As电负性小，半径大，分子间不能形成氢键．

点评：本题考查了元素周期律的递变规律、分子空间构型以及杂化类型的判断、电子排布式以及氢键等知识，题目难度较大，注意相关基础的把握和方法的积累．