Question

砷化镓（gallium arsenide）的化学式为GaAs，是黑灰色固体，熔点为1238℃．它是一种重要的半导体材料，用来制作微波集成电路[例如单晶微波集成电路（MMIC）]、红外线发光二极管、半导体激光器和太阳能电池等元件．
（1）AsH₃是一种无色可溶于水的气体，其分子空间构型为

 

．
（2）镓（Ga）在元素周期表中的位置为，其价电子排布式为

 

．
（3）以AsH₃为原料，在700～900℃下通过化学气相沉积来制造半导体材料砷化镓（GaAs）的化学方程式为Ga（CH₃）₃+AsH₃=GaAs+3X．X的结构简式为

 

．
（4）砷酸为砷（As）的含氧酸，其分子式为H₃AsO₄，结构类似于磷酸．AsO₄^3-中，As的杂化类型为

 

．
（5）砷化镓晶胞如图所示，若镓原子位于立方体内，则砷原子位于立方体的，砷的配位数为，设该晶胞的边长为a nm，N_A为阿伏加德罗常数的数值，则砷化镓晶体的密度为

 

g?cm^-3．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,判断简单分子或离子的构型,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）As为ⅤA族元素，最外层有5个电子，形成的AsH₃中有一对孤电子对，结构与氨分子相似，所以AsH₃的空间构型为三角锥形，据此答题；
（2）镓（Ga）是31号元素，位于周期表中第ⅢA族第四周期，其价电子有3个，其排布式为：4s²4p¹，据此答题；
（3）根据元素守恒推断X的化学式，进而写出结构简式；
（4）根据AsO₄^3-中心原子的价层电子对数，可以推得杂化类型；
（5）根据ρ=

m

V

计算晶胞的密度．

解答： 解：（1）As为ⅤA族元素，最外层有5个电子，形成的AsH₃中有一对孤电子对，结构与氨分子相似，所以AsH₃的空间构型为三角锥形，故答案为：三角锥形；
（2）镓（Ga）是31号元素，位于周期表中第ⅢA族第四周期，其价电子有3个，其排布式为：4s²4p¹，故答案为：s²4p¹；
（3）在反应Ga（CH₃）₃+AsH₃=GaAs+3X中，根据元素守恒可得X的化学式为：CH₄，结构简式为CH₄；故答案为：CH₄；
（4）根据AsO₄^3-中心原子的价层电子对数为

5+3

2

=4，所以As原子的杂化方式为sp³杂化，故答案为：sp³杂化；
（5）在砷化镓晶胞中，砷原子数目为8×

1

8

+6×

1

2

=4根，镓原子数为4，根据据ρ=

m

V

可知晶胞的密度=

4×(70+75) NA

(a×10-7)3

g/cm³=

0.96

a3

g/cm³，故答案为：

0.96

a3

g/cm³．

点评：本题考查了分子空间构型、价电子排布、原子杂化方式、晶胞密度的计算，难度中等．