Question

2010年上海世博会场馆，大量的照明材料或屏幕都使用了发光二极管（LED）．目前市售LED品片，材质基本以GaAs（砷化镓）、AlGaInP（磷化铝镓铟）、lnGaN（氮化铟镓）为主．已知镓是铝同族下一周期的元素．砷化镓的晶胞结构如图．试回答：
（1）镓的基态原子的电子排布式是______．
（2）砷化镓晶胞中所包含的砷原子（白色球）个数为______，与同一个镓原子相连的砷原子成的空间构型为______．
（3）N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是______． （用氢化物分子式表示）
（4）砷化镓可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃时制得．（CH₃）₃Ga中镓原子的杂化方式为______．
（5）比较二者的第一电离能：As______Ga（填“＜”、“＞”或“=”）．
（6）下列说法正确的是______（填字母）．
A．砷化镓晶胞结构与NaCl相同B．GaP与GaAs互为等电子体
C．电负性：As＞Ga       D．砷化镓晶体中含有配位键．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据镓在周期表中的位置利用能量最低原理和洪特规则书写电子排布式；
（2）根据“均摊法”计算晶胞的结构；
（3）NH₃分子间存在氢键，沸点最高，分子的相对分子质量越大，分子间作用力越大，分子晶体的沸点越高；
（4）Ga原子周围只有3对成键电子对，故其杂化方法为sp²；
（5）As和Ga处于同一周期，而处于VA的As外围电子处于半满的较稳定结构，故As的第一电离能大于Ga；
（6）由题中晶胞图可知A显然是错误的．根据等电子体的概念可知选项B正确．根据电负性的概念可知选项C正确．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，因此其中一个共价键必为配位键，D正确．
解答：解：（1）镓位于周期表中第四周期第IIIA，故其核外电子排布式为[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，故答案为：[Ar]3d¹⁰4s²4p¹；
（2）根据“均摊法”：白色球个数为6×+=4．由晶胞图可知与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为正四面体，故答案为：4；正四面体；
（3）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；
（4）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；
（5）As和Ga处于同一周期，而处于VA的As外围电子处于半满的较稳定结构，故As的第一电离能大于Ga，故答案为：＞；
（6）A．NaCl晶体中，钠离子位于顶点和面心，氯离子位于棱和体心，二者晶体结构不同，故A错误；
B．P和As位于同一主族，价电子数目相等，故B正确；
C．同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增强，故C正确；
D．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，因此其中一个共价键必为配位键，故D正确．
故答案为：BCD．
点评：本题考查晶胞的计算、沸点的比较、电子排布式的书写以及杂化轨道等知识，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．