Question

16．砷化镓是优良的半导体材料，且结构类似于金刚石，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等．回答下列问题：
（1）写出基态砷原子的核外电子排布式[Ar]3d¹⁰4s²4p³（用简化电子排布式表示）．
（2）根据元素周期律，按从大到小的顺序排列：镓和砷的原子半径Ga＞As，镓和砷第一电离能Ga＜As（用元素符号表示）．
（3）三氯化砷分子的立体构型为三角锥形，其中砷的杂化轨道类型为sp³．
（4）GaF₃的熔点高于1000℃，GaCl₃的熔点为77.9℃，其原因是GaF₃为离子晶体，GaCl₃为分子晶体，离子晶体的熔点高．
（5）写出砷化镓的化学式GaAs，砷化镓的熔点为1238℃，该晶体的类型为原子晶体，镓和砷以共价键键结合．

Answer 1

分析 （1）As为ⅤA族33号元素，电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³；
（2）同一周期，原子序数越小半径越大，同周期第一电离能从左到右，逐渐增大；
（3）AsCl₃中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+$\frac{5-3×1}{2}$=4，所以原子杂化方式是sp³，由于有一对孤对电子对，分子空间构型为三角锥形；
（4）GaF₃的熔点高于1000℃，GaCl₃的熔点为77.9℃，其原因是GaF₃为离子晶体，GaCl₃为分子晶体，离子晶体的熔点高；
（5）电负性大的显负价，砷的最低负价为-3价，镓的最高正极为+3价，则砷化镓的化学式为：GaAs，其熔点为1238℃，熔点较高，是以共价键结合形成属于原子晶体．

解答 解：（1）As为ⅤA族33号元素，电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，简化电子排布式为：[Ar]3d¹⁰4s²4p³，故答案为：[Ar]3d¹⁰4s²4p³；
（2）根据元素周期律，Ga与As位于同一周期，Ga原子序数小于As，故半径Ga大于As，同周期第一电离能从左到右，逐渐增大，故第一电离能Ga小于As，
故答案为：Ga＞As；Ga＜As；
（3）AsCl₃中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+$\frac{5-3×1}{2}$=4，所以原子杂化方式是sp³，由于有一对孤对电子对，分子空间构型为三角锥形，
故答案为：三角锥形；sp³；
（4）GaF₃的熔点高于1000℃，GaCl₃的熔点为77.9℃，其原因是GaF₃为离子晶体，GaCl₃为分子晶体，离子晶体的熔点高，
故答案为：GaF₃为离子晶体，GaCl₃为分子晶体，离子晶体的熔点高；
（5）同周期第一电负性从左到右，逐渐增大，电负性大的显负价，砷的最低负价为-3价，镓的最高正极为+3价，则砷化镓的化学式为：GaAs，GaAs的熔点为1238℃，熔点较高，是以共价键结合形成属于原子晶体，故答案为：GaAs；原子晶体；共价键．

点评 本题考查了分子空间构型、电子排布式、原子杂化方式、电离能及半径大小比较等知识，综合性较强，要求学生有较严谨的态度和扎实的基础，也是对学生能力的考查．