Question

【題目】[化學——選修3：物質結構與性質]

Ga和As在材料科學領域用途廣泛。請回答下列問題：

（1）基態Ga原子價層電子的軌道表達式為_________；其核外電子占據最高能級的符號為___________。

（2）GaAs是優良的半導體材料，晶胞結構與金剛石相似。該晶體中不含有的化學鍵類型

為___________（填選項字母）。

A．σ鍵 B．π鍵 C．配位鍵 D．金屬鍵

（3）Ga、N、As的合金材料是制作太陽能電池的重要原料，三種基態原子的第一電離能由小到大的順序為________________________（用元素符號表示）。

（4）AsH3的立體構型為___________。相同壓強下，AsH3的沸點低于NH3的原因為___________。

（5）LiZnAS基稀磁半導體晶胞如圖所示，該晶體的密度為ρg·cm-3，阿伏加德羅常數的值為NA。則：

①與Li原子距離最近且相等的Zn原子的數目為____________。

②晶胞參數a =_____________pm（用代數式表示）。

Answer 1

【答案】 4p B D Ga<As<N 三角錐形 NH3分子間能形成氫鍵 6 ×10

【解析】試題分析：（1）基態Ga原子是31號元素，最外層有3個電子；離原子核越遠能級越高；（2）根據晶胞結構判斷存在的化學鍵；（3）同周期元素從左到右第一電離能增大，同主族元素從上到下第一電離能減小；（4）AsH3中As原子的價電子對數是4，有1對孤對電子；氨分子間能形成氫鍵；（5）根據晶胞結構分析；

解析：（1）基態Ga原子最外層有3個電子，排布在4s24p1, 軌道表達式為；離原子核越遠能級越高，電子占據最高能級的符號為4p；

（2）碳原子可以形成4個碳碳單鍵，所以每個As應與4個Ga相連，金剛石中含有的化學鍵是共價鍵，所以該物質中含有的化學鍵是極性鍵，單鍵為σ鍵，又因為砷原子還有1對孤對電子，而鎵原子有容納孤對電子的空軌道，所以還可以構成配位鍵，故選B D；（3）同周期元素從左到右第一電離能增大，同主族元素從上到下第一電離能減小，所以Ga、N、As三種基態原子的第一電離能由小到大的順序為Ga<As<N；（4）AsH3中As原子的價電子對數是4，有1對孤對電子，AsH3的立體構型為三角錐形；氨分子間有氫鍵，所以AsH3的沸點低于NH3；（5）①根據晶胞結構鋰原子上、下、四周各有1個Zn原子，所以與Li原子距離最近且相等的Zn原子的數目為6；②根據均攤原則，1個晶胞含有4個Li、4個Zn、4個AS，晶胞的摩爾質量是588g/mol；1 cm3晶體的質量是 g；1 cm3晶胞的物質的量是 ，= g，a = 。