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)写出基态As原子的核外电子排布式___________。

(2)AsCl3分子的立体构型为_________，其中As的杂化轨道类型为________。

(3)GaF3的熔点高于1000℃，GaCl2的熔点为77.9℃，其原因是______________。

(4)GaAs的熔点为1238℃，密度为ρ g/cm3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为______________，Ga与As以______________键结合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g/mol和MAs g/mol，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为______________。

Answer 1

【答案】[Ar]3d104s24p3 三角锥形 sp3 GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体 原子晶体 共价 ×100%

【解析】

(1)As是33 号元素，原子核外有33个电子，根据构造原理书写As原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3；

(2)AsCl3分子中As原子价层电子对个数=3+=4，且含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论可知该分子的立体构型为三角锥形，As原子杂化方式为sp3杂化；

(3)离子晶体熔沸点较高、分子晶体熔沸点较低，GaF3的熔点高，说明其为离子晶体，GaCl3的熔点为77.9℃，比较低，则GaCl3为分子晶体，所以前者沸点高于后者；

(4)GaAs的熔点为1238℃，熔点较高，原子之间以共价键结合形成属于原子晶体；密度为ρg/cm3，根据均摊法计算，As：8×+6×=4；Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的体积V1=()×10-30 cm3，晶胞的体积V2= cm3，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%。