Question

銦、鎵與氮、磷、硫、砷等元素形成的化合物是制備LED晶片的主要原料，材質基本以AlGaInP（磷化鋁鎵銦）、InGaN（氮化銦鎵）為主．
（1）鎵的基態原子的電子排布式是

 

．
（2）N、P、S三種元素的第一電離能的大小順序是

 

．
（3）N、P、As處于同一主族，其氫化物中NH₃的沸點卻最高，主要原因是

 

．
（4）與NO₃^-離子互為等電子體的分子為

 

（任寫一種）．
（5）GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半導體材料，其晶體結構與單晶硅相似．GaN的晶胞結構如圖所示，其中與同一個Ga原子（黑色球）相連的N原子構成的空間構型為

 

．N原子的雜化方式為

 

．

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則書寫電子排布式；
（2）同一周期中，元素的第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第ⅤA族元素第一電離能大于相鄰元素；同主族，從上到下，元素的第一電離逐漸減小；
（3）在氨氣分子中，存在氫鍵；
（4）等電子體是指具有相同價電子總數和原子總數的分子或離子；
（5）與同一個Ga原子相連的N原子構成的空間構型為與晶硅中Si的結構相似；根據價層電子對互斥理論來分析解答，3個σ鍵且不含孤電子對采用sp²雜化，含有4個σ鍵且不含孤電子對采用sp³雜化．

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：ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹（或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹）；
（2）同一周期中，元素的第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第ⅤA族元素第一電離能大于相鄰元素，所以P、S兩種元素的第一電離能：P＞S；同主族，從上到下，元素的第一電離逐漸減小，所以N、P兩種元素的第一電離能：N＞P，所以N、P、S三種元素的第一電離能的大小順序是：N＞P＞S，
故答案為：N＞P＞S；
（3）在氨氣分子中，存在氫鍵，所以導致沸點高于同主族的其他氫化物，故答案為：氨氣分子間有氫鍵；
（4）NO₃^-中有4個原子，5+6×3+1=24個價電子，SO₃中有4個原子，6+6×3=24個價電子，與NO₃^-是等電子體，故答案為：SO₃；
（5）GaN晶體結構與單晶硅相似，GaN屬于原子晶體，每個Ga原子與4個N原子相連，與同一個Ga原子相連的N原子構成的空間構型為正四面體；
根據GaN的晶胞結構如圖所示，可知N原子含有4個σ鍵且不含孤電子對，所以采用sp³雜化，
故答案為：正四面體；sp³．

點評：本題考查了原子的雜化方式、核外電子排布式的書寫、物質熔沸點的判斷等知識點，其中電子排布式、原子的雜化方式是高考的熱點，是學習的重點．