Question

【题目】以氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)为代表的第三代半导体材料目前已成为全球半导体研究的前沿和热点，如砷化镓灯泡寿命是普通灯泡的100倍，而耗能仅为10%，推广砷化镓等发光二极管(LED)照明，是节能减排的有效举措。请回答下列问题：

(1)镓为元素周期表第31号元素，基态镓原子的电子排布式为___________，核外电子占据最高能层符号为________。

(2)氮化镓与金刚石具有相似的晶体结构，氮化镓中氮原子与镓原子之间以_______键相结合，氮化镓属于_______晶体。

(3)下列说法正确的是_______

A.第一电离能：As < Ga B.砷和镓都属于p区元素

C.电负性：As < Ga　 D.半导体GaP、SiC与砷化镓为等电子体

(4)①砷化镓是将(CH3)3Ga和AsH3用MOCVD(金属有机物化学气相淀积)方法制备得到的，该反应在700℃进行，反应的方程式为：____________________。

②反应物AsH3分子的几何构型为_______，(CH3)3Ga中镓原子杂化方式为___。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s24p1或 [Ar]3d104s24p1 N 共价键 原子 BD (CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4 三角锥形 sp2杂化

【解析】

(1)基态镓原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1，核外电子占据最高能层符号为：N，故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1；N；

(2)氮化镓与金刚石具有相似的晶体结构，则氮原子与镓原子之间以共价键结合，氮化镓属于原子晶体，故答案为：共价键；原子；

(3)A．As的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3，第一电离能从左到右呈现增大的趋势，由此可知，第一电离能：As＞Ga，A错误；

B．砷位于第四周期第ⅤA族，镓位于第四周期第ⅢA族，第ⅢA族到第ⅦA族都属于p区元素，B正确；

C．元素非金属性越强，其电负性越大，同周期从左向右非金属性增强，故电负性：As>Ga，C错误；　

D．GaP的价层电子为3+5=8，SiC的价层电子为4+4=8，GaAs的价层电子数为3+5=8，故半导体GaP、SiC与砷化镓为等电子体，D正确；

故答案为：BD；

(4)①结合原子守恒可得该化学反应方程式为(CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4，故答案为：(CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4；

②对于AsH3，中心As原子的价电子对数==4，则VSEPR模型为四面体，但由于存在一对孤电子对，占据四面体的一个顶点，则其几何构型为三角锥形，对于(CH3)3Ga，Ga形成3个共价键，Ga为硼族元素，价电子排布式为4s24p1，根据杂化轨道理论，形成3个共价键时，无孤电子对，为sp2杂化，故答案为：三角锥形；sp2杂化。