Question

【題目】[化學——選修3：物質結構與性質]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�；卮鹣铝袉栴}：

（1）寫出基態As原子的核外電子排布式________________________。

（2）根據元素周期律，原子半徑Ga_____________As，第一電離能Ga____________As。（填“大于”或“小于”）

（3）AsCl3分子的立體構型為____________________，其中As的雜化軌道類型為_________。

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

（5）GaAs的熔點為1238℃，密度為ρg·cm-3，其晶胞結構如圖所示。該晶體的類型為________________,Ga與As以________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質量分別為MGa g·mol-1 和MAs g·mol-1，原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏伽德羅常數值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為____________________。

Answer 1

【答案】（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3；（2） 大于，小于；（3）三角錐形，sp3；（4）GaF3是離子晶體，GaCl3是分子晶體，離子晶體GaF3的熔沸點高；（5）原子晶體；共價鍵；。

【解析】

試題分析：（1）As的原子序數是33，則基態As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。

（2）同周期自左向右原子半徑逐漸減下，則原子半徑Ga大于As，由于As的4p軌道電子處于半充滿狀態，穩定性強，所以第一電離能Ga小于As。

（3）AsCl3分子的價層電子對數＝3＋＝4，即含有一對孤對電子，所以立體構型為三角錐形，其中As的雜化軌道類型為sp3。

（4）由于GaF3是離子晶體，GaCl3是分子晶體，所以離子晶體GaF3的熔沸點高；

（5）GaAs的熔點為1238℃，密度為ρg·cm-3，其晶胞結構如圖所示，熔點很高，所以晶體的類型為原子晶體，其中Ga與As以共價鍵鍵合。根據晶胞晶胞可知晶胞中Ca和As的個數均是4個，所以晶胞的體積是。二者的原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏伽德羅常數值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為×100%＝。