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晶片材质基本以GaAs（砷化镓）、AlGaInP（磷化铝镓铟）、InGaN（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

1s²2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p¹

．
（2）比较二者的第一电离能：As

＞

Ga（填“＜”、“＞”或“=”）．
（3）砷化镓晶胞中所包含的砷原子（白色球）个数为

4

，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

．
（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

sp²

．
（5）N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是

NH₃＞AsH₃＞PH₃

．（用氢化物分子式表示）
（6）下列说法正确的是

BCD

（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

分析：（1）镓的原子序数为31，根据能量最低原理和洪特规则书写电子排布式；
（2）同周期元素从左到右，元素的第一电离能逐渐增大，
（3）根据砷原子的位置，利用均摊法分析晶胞的结构；
（4）根据价层电子对数计算杂化类型；
（5）从氢键以及影响分子间作用力的因素比较氢化物熔沸点的高低；
（6）从晶体类型以及原子结构的角度分析．

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1s²2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p¹或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，
故答案为：1s²2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p¹；
（2）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：＞；
（3）根据“均摊法”：白色球个数为6×

1

2

+8×

1

8

）=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；
（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）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；
（6）A．NaCl晶体中阴阳离子的配位数为6，而砷化镓晶胞中中阴阳离子的配位数为8，二者晶体结构不同，故A错误；
B．根据等电子体的概念可知二者价电子数相等，属于等电子体，故B正确；
C．周期表同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大，则As＞Ga，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：本题以第三代半导体砷化镓为背景，全面考查原子结构与性质、分子结构及晶体结构知识灵活掌握程度，另一方面通过LED推广使用形成节能减排价值取向和环境友好的消费情趣．这类试题常常是通过小背景作为生长点，融合物质的结构与性质大部分知识内容．