Question

2010年上海世博會場館大量的照明材料或屏幕都使用了發(fā)光二極管（LED）．目前市售LED晶片材質基本以GaAs（砷化鎵）、AlGaInP（磷化鋁鎵銦）、InGaN（氮化銦鎵）為主．已知鎵是鋁同族下一周期的元素．砷化鎵的晶胞結構如圖．試回答：
（1）鎵的基態(tài)原子的電子排布式是

1s²2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p¹

．
（2）比較二者的第一電離能：As

＞

Ga（填“＜”、“＞”或“=”）．
（3）砷化鎵晶胞中所包含的砷原子（白色球）個數為

4

，與同一個鎵原子相連的砷原子構成的空間構型為

正四面體

．
（4）砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃時制得．（CH₃）₃Ga中鎵原子的雜化方式為

sp²

．
（5）N、P、As處于同一主族，其氫化物沸點由高到低的順序是

NH₃＞AsH₃＞PH₃

．（用氫化物分子式表示）
（6）下列說法正確的是

BCD

（填字母）．
A．砷化鎵晶胞結構與NaCl相同       B．GaP與GaAs互為等電子體
C．電負性：As＞Ga                  D．砷化鎵晶體中含有配位鍵．

Answer 1

分析：（1）鎵的原子序數為31，根據能量最低原理和洪特規(guī)則書寫電子排布式；
（2）同周期元素從左到右，元素的第一電離能逐漸增大，
（3）根據砷原子的位置，利用均攤法分析晶胞的結構；
（4）根據價層電子對數計算雜化類型；
（5）從氫鍵以及影響分子間作用力的因素比較氫化物熔沸點的高低；
（6）從晶體類型以及原子結構的角度分析．

解答：解：（1）鎵位于周期表中第四周期第IIIA，故其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p¹或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p¹；
（2）As和Ga處于同一周期，而處于VA的As外圍電子處于半滿的較穩(wěn)定結構，故As的第一電離能大于Ga，
故答案為：＞；
（3）根據“均攤法”：白色球個數為6×

1

2

+8×

1

8

）=4．由晶胞圖可知與同一個鎵原子相連的砷原子構成的空間構型為正四面體，故答案為：4；正四面體；
（4）由于Ga原子周圍只有3對成鍵電子對，故其雜化方法為sp²，故答案為：sp²；
（5）由于NH₃分子間存在氫鍵，所以NH₃的沸點最高，由于AsH₃的相對分子質量大于PH₃，故AsH₃的沸點高于PH₃，
故答案為：NH₃＞AsH₃＞PH₃；
（6）A．NaCl晶體中陰陽離子的配位數為6，而砷化鎵晶胞中中陰陽離子的配位數為8，二者晶體結構不同，故A錯誤；
B．根據等電子體的概念可知二者價電子數相等，屬于等電子體，故B正確；
C．周期表同周期元素從左到右元素的電負性逐漸增大，則As＞Ga，故C正確；
D．由于Ga原子最外層只有3個電子，而每個Ga原子與4個As原子成鍵，因此其中一個共價鍵必為配位鍵，故D正確．
故答案為：BCD．

點評：本題以第三代半導體砷化鎵為背景，全面考查原子結構與性質、分子結構及晶體結構知識靈活掌握程度，另一方面通過LED推廣使用形成節(jié)能減排價值取向和環(huán)境友好的消費情趣．這類試題常常是通過小背景作為生長點，融合物質的結構與性質大部分知識內容．