Question

【題目】砷化鎵（GaAs）是優(yōu)良的半導(dǎo)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(tài)As原子的核外電子排布式_________________________。

（2）根據(jù)元素周期律，原子半徑Ga________As，第一電離能Ga________As。（填“＞”或“＜”）

（3）AsCl3分子的立體構(gòu)型為______________，其中As的雜化軌道類型為__________。

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

（5）GaAs的熔點(diǎn)為1238℃，密度為ρg·cm-3，其晶胞結(jié)構(gòu)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(zhì)量分別為MGag·mol-1和MAsg·mol-1，原子半徑分別為rGapm和rAspm，阿伏伽德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_____________。（已知：晶胞內(nèi)As原子之間彼此不相切）

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s24p3 > < 三角錐形 sp3 GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)高 原子晶體 共價(jià)鍵

【解析】試題分析: （1）As為ⅤA族33號(hào)元素，電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p3；
（2）同一周期，原子序數(shù)越小半徑越大，同周期第一電離能從左到右，逐漸增大；
（3）AsCl3中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+1 =4，所以原子雜化方式是sp3，由于有一對(duì)孤對(duì)電子對(duì)，分子空間構(gòu)型為三角錐形；
（4）GaF3的熔點(diǎn)高于1000℃，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9℃，其原因是GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)高；
（5）GaAs的熔點(diǎn)為1238℃，熔點(diǎn)較高，以共價(jià)鍵結(jié)合形成屬于原子晶體，密度為ρ g cm﹣3，根據(jù)均攤法計(jì)算，As： ，Ga：4×1=4，rGapm和rAspm，故其晶胞中原子所占的體積V1= ×10﹣30，1個(gè)晶胞的體積V2= ，將V1、V2帶入計(jì)算 GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率。

解析：根據(jù)以上分析，（1）As為ⅤA族33號(hào)元素，電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p3；
（2）根據(jù)元素周期律，Ga與As位于同一周期，Ga原子序數(shù)小于As，故半徑Ga大于As，同周期第一電離能從左到右，逐漸增大，故第一電離能Ga小于As；

（3）AsCl3中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+1 =4，所以原子雜化方式是sp3，由于有一對(duì)孤對(duì)電子對(duì)，分子空間構(gòu)型為三角錐形；
（4）GaF3的熔點(diǎn)高于1000℃，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9℃，其原因是GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)高；

（5）GaAs的熔點(diǎn)為1238℃，熔點(diǎn)較高，以共價(jià)鍵結(jié)合形成屬于原子晶體，密度為ρ gcm﹣3，根據(jù)均攤法計(jì)算，As： ，Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的體積V1= ×10﹣30，晶胞的體積V2= ，故GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為 將V1、V2帶入計(jì)算得百分率= ×100%=。