Question

14．发光二极管（LED）的材质基本以砷化镓、磷化铝镓铟（InGaAIP）、氮化铟镓（GaInN）为主．已知镓、砷分别是同族的铝、磷的下一周期元素．如图是砷化镓的晶胞结构图（白球为砷，黑球为镓）．请回答：
Ⅰ镓原子的基态原子电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶33d¹⁰4s²4p¹．
Ⅱ砷化镓的化学式为GaAs．
ⅢN、P、As的氢化物沸点由高到低的顺序是NH₃＞AsH₃＞PH₃（用氢化物分子式表示）．
Ⅳ砷化镓可由（CH₃）₃Ga和砷化氢在700℃时反应制得．（ch₃）₃Ga中镓原子的杂化方式为sp²．
Ⅴ设砷化镓的晶胞边长为a pm，则其密度为$\frac{\frac{4}{{N}_{A}}×145}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³（列式表示，设阿伏伽德罗常数的数值为N_A）．

Answer 1

分析 Ⅰ、镓的原子序数为31，根据能量最低原理和洪特规则书写电子排布式；
Ⅱ、利用均摊法确定其化学式；
Ⅲ、从氢键以及影响分子间作用力的因素比较氢化物熔沸点的高低；
Ⅳ、根据价层电子对数计算杂化类型；
Ⅴ、根据ρ=$\frac{m}{V}$，计算求解．

解答 解：Ⅰ、镓位于周期表中第四周期第IIIA，故其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶33d¹⁰4s²4p¹；
Ⅱ、该晶胞中，Ga原子个数=4，As原子个数=$\frac{1}{8}$×8+6×$\frac{1}{2}$=4，所以其化学式为：GaAs，故答案为：GaAs；
Ⅲ、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；
Ⅳ、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；
Ⅴ、该晶胞中，Ga原子个数=4，As原子个数=$\frac{1}{8}$×8+6×$\frac{1}{2}$=4，所以ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4}{{N}_{A}}×145}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³，故答案为：$\frac{\frac{4}{{N}_{A}}×145}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$．

点评 本题考查晶胞的计算、沸点的比较及第一电离能的大小比较等知识，题目难度中等，本题注意晶胞的计算方法和元素周期律的利用．