Question

【题目】LED灯是一种环保的光源，在相同照明效果下比传统光源节能80%以上。目前市售LED晶片材质基本以砷化镓、磷化铝镓钢(AlGaInP)、氮化铟镓( InGaN)为主，砷化镓的晶胞结构如图。回答下列问题：

（1）砷的基态原子的电子排布式是___________。

（2）磷和砷是同一族的元素，第一电离能：磷___________(填“>”“<”或“=”，下同)砷，它们形成的氢化物的沸点：PH3___________AsH3，原因是______________________。

（3）AsH3是无色、稍有大蒜味的气体。AsH3中砷原子的杂化轨道方式为___________，AsH3的空间结构为___________。

（4）砷元素的常见化合价有+3和+5，它们对应的含氧酸有H3AsO3和H3AsO4两种，其中H3AsO4的酸性比H3AsO3的酸性强，从物质结构与性质的关系来看，H3AsO4的酸性比H3AsO3的酸性强的原因是_________________________________。

（5）此晶胞中所含的砷原子的个数为___________，砷化镓的化学式为___________。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s24p3或者[Ar]3d104s24p3 > < AsH3和PH3都属于分子晶体，两者结构相似，AsH3的相对分子质量比PH3大，范德华力强，AsH3的沸点高于PH3 sp3 三角锥 H3AsO4和H3AsO3可表示为(HO)3AsO和(HO)3As，含有一个非羟基氧原子的磷酸中的＋5价的砷正电性更高，导致As－O－H中的O的电子向As偏移，氧氢键的极性变大，在水分子作用下，越容易电离出H＋，酸性越强 4 GaAs

【解析】

（1）As位于第四周期VA族，基态砷原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或者[Ar]3d104s24p3；

（2）同主族从上到下，第一电离能减小，即第一电离能：磷>砷；AsH3和PH3都属于分子晶体，两者结构相似，AsH3的相对分子质量比PH3大，范德华力强，AsH3的沸点高于PH3；

（3）AsH3中心原子为As，As有3个σ键，孤电子对数为(5－3×1)/2=1，价层电子对数为4，因此As原子杂化类型为sp3；其空间构型为三角锥形；

（4）H3AsO4和H3AsO3可表示为(HO)3AsO和(HO)3As，含有一个非羟基氧原子的磷酸中的＋5价的砷正电性更高，导致As－O－H中的O的电子向As偏移，氧氢键的极性变大，在水分子作用下，越容易电离出H＋，酸性越强；

（5）根据晶胞的结构，As为晶胞的顶点和面心，个数为8×1/8＋6×1/2=4；Ga位于晶胞内部，因此砷化镓的化学式为GaAs。