Question

【题目】某市售照明材料LED晶片是一种发光二极管。材质组成为：GaAs(砷化镓)、AlGaInP(磷化铝镓铟)、GaInN(氮化镓铟)等。请回答下列问题：

（1）砷基态原子的核外电子排布式为______________________。

（2）上述非金属元素氢化物的沸点从高到低的顺序为___________。

（3）下列说法正确的是___________

a．电负性：As<Ga b．Sic与GaAs互为等电子体 c．第一电离能：As>Se>Ga

（4）如图所示为GaAs的晶胞结构，晶体熔点为1237℃。

①晶胞中砷与镓原子间的化学键类型有___________。

②一个镓原子周围所有距离最近且相等的砷原子形成的空间构型是___________。

③一个晶胞的组成为___________。

④已知晶胞棱长a=5.64×10-10m,相对原子质量Ga∶70,As∶75,则该晶胞密度为ρ=___________。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s24p3 NH3>AsH3>PH3 bc 共价键(或极性键)、配位键 正四面体 Ga4As4 5.37g·cm-3

【解析】（1）砷位于周期表中第四周期第 ⅤA，故其核外电子排布式为

1s22s22p63s23p63d104s24p3；正确答案：1s22s22p63s23p63d104s24p3；

（2）氢化物：NH3、AsH3、PH3，氨分子中含有氢键，沸点反常，AsH3、PH3都属于分子晶体，分子量越大，分子间作用力大，沸点越高；所以正确顺序：NH3>AsH3>PH3；正确答案：NH3>AsH3>PH3；

（3）砷的非金属性强，电负性强于鎵，a错误；等电子体指原子数相同，价电子总数也相同；Sic与GaAs原子个数比相同，价电子数也相同，b正确；同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，As的4p能级含有3个电子，为半满稳定状态，第一电离能较高，则第一电离能As>Se>Ga，c正确；

（4）① 镓有3个价电子，但形成4个共价键，说明有一个配位键；正确答案：共价键(或极性键)、配位键；

②砷化鎵晶胞中砷原子8个在立方体的顶角，6个在面上，该晶胞所包含的的砷原子数为8×1/8+6×1/2=4,而鎵原子周围是4个均匀分布的砷原子为正四面体型；正确答案：正四面体型；

③8个顶点含有砷原子为8×1/8=1,6个面上有砷原子6×1/2=3，共有砷原子4个；鎵原子在中心，有4个，所以一个晶胞的组成为. Ga4As4；正确答案：Ga4As4；

④砷化鎵晶胞中砷原子8个在立方体的顶角，6个在面上，该晶胞所包含的的砷原子数为8×1/8+6×1/2=4,上述晶胞结构中含有4个GaAs，其质量为4×（70+75）=580g，晶胞的体积为：a3×6.02×1023m3=(5.64×10-10)3×6.02×1023=1080.02×10-7 m3=108.02cm3，根据密度计算公式：ρ=m/V=580/108.02= 5.37g·cm-3；正确答案5.37g·cm-3；