Question

【題目】砷化鎵(GaAs)是優良的半導體材料，可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等。回答下列問題：

(1)基態Ga原子的核外電子排布式為[Ar]____。

(2)根據元素周期律，元素的電負性Ga____(填“大于”或“小于”，下同)As，第一電離能B____Ga；BF3和NH3的分子能夠通過配位鍵相結合的原因是____。

(3)殺蟲劑Na3AsO4中陰離子的空間構型為____，As原子采取____雜化。

(4)GaF3的熔點高于1000℃，GaCl3的熔點為77.9℃，其原因是____。

(5)原子晶體GaAs的晶胞參數a=x pm，它的晶胞結構如下圖所示。該晶胞內部存在的共價鍵數為____；該晶體的密度為______g/cm3(阿伏加德羅常數的值用NA表示)。

Answer 1

【答案】3d104s24p1 小于 大于 NH3中的N具有孤對電子，BF3中的B核外具有空軌道 正四面體 sp3 GaF3是離子晶體，GaCl3是分子晶體，離子晶體GaF3的熔沸點高 16

【解析】

(1)Ga是31號元素，位于元素周期表第四周期第ⅢA，則基態Ga原子的核外電子排布式是[Ar]3d104s24p1；

(2)同一周期的元素，原子序數越大，元素的非金屬性越強。元素的非金屬性Ga＜As，所以元素的電負性Ga＜As；同一主族的元素，原子序數越大，元素的原子半徑越大，原子失去電子就越容易，其第一電離能就越小，由于元素的非金屬性B＞Ga，所以第一電離能B＞Ga；BF3和NH3的分子能夠通過配位鍵相結合，是由于NH3中N提供孤電子對，BF3中B提供空軌道；

(3)殺蟲劑Na3AsO4中陰離子為AsO43-，根據VSEPR理論，價電子對數VP=4+=4，則其空間構型為正四面體；根據雜化軌道理論，中心As的雜化方式為sp3雜化；

(4)組成相似的GaF3和GaCl3晶體，前者屬于離子晶體，后者屬于分子晶體，離子鍵比分子間作用力大得多，所以前者的熔沸點比后者高；

(5)一個Ga與周圍4個As形成共價鍵，所以晶胞內存在共價健數為4×4=16；在一個晶胞中含有的As原子個數為8×+6×=4，含有的Ga原子個數為4個，則1mol晶胞的質量m=4×145g=580g，1個晶胞的體積為V=a3pm3=(x×10-10)3cm3，所以晶體密度為ρ=g/cm3=g/cm3。