Question

【题目】砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，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)基态Ga原子的核外电子排布式为[Ar]____。

(2)根据元素周期律，元素的电负性Ga____(填“大于”或“小于”，下同)As，第一电离能B____Ga；BF3和NH3的分子能够通过配位键相结合的原因是____。

(3)杀虫剂Na3AsO4中阴离子的空间构型为____，As原子采取____杂化。

(4)GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是____。

(5)原子晶体GaAs的晶胞参数a=x pm，它的晶胞结构如下图所示。该晶胞内部存在的共价键数为____；该晶体的密度为______g/cm3(阿伏加德罗常数的值用NA表示)。

Answer 1

【答案】3d104s24p1 小于 大于 NH3中的N具有孤对电子，BF3中的B核外具有空轨道 正四面体 sp3 GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，离子晶体GaF3的熔沸点高 16

【解析】

(1)Ga是31号元素，位于元素周期表第四周期第ⅢA，则基态Ga原子的核外电子排布式是[Ar]3d104s24p1；

(2)同一周期的元素，原子序数越大，元素的非金属性越强。元素的非金属性Ga＜As，所以元素的电负性Ga＜As；同一主族的元素，原子序数越大，元素的原子半径越大，原子失去电子就越容易，其第一电离能就越小，由于元素的非金属性B＞Ga，所以第一电离能B＞Ga；BF3和NH3的分子能够通过配位键相结合，是由于NH3中N提供孤电子对，BF3中B提供空轨道；

(3)杀虫剂Na3AsO4中阴离子为AsO43-，根据VSEPR理论，价电子对数VP=4+=4，则其空间构型为正四面体；根据杂化轨道理论，中心As的杂化方式为sp3杂化；

(4)组成相似的GaF3和GaCl3晶体，前者属于离子晶体，后者属于分子晶体，离子键比分子间作用力大得多，所以前者的熔沸点比后者高；

(5)一个Ga与周围4个As形成共价键，所以晶胞内存在共价健数为4×4=16；在一个晶胞中含有的As原子个数为8×+6×=4，含有的Ga原子个数为4个，则1mol晶胞的质量m=4×145g=580g，1个晶胞的体积为V=a3pm3=(x×10-10)3cm3，所以晶体密度为ρ=g/cm3=g/cm3。