Question

【題目】

GaN是制造5G芯片的材料，氮化鎵和氮化鋁LED可發(fā)出紫外光�；卮鹣铝袉栴}：

(1)基態(tài)Ga原子的核外電子排布式為[Ar]____。

(2)根據(jù)元素周期律，元素的電負性Ga____ (填“大于”或“小于”，下同)As。

(3)科學家合成了一種陽離子為“N5n+”，其結(jié)構(gòu)是對稱的，5個N排成“V”形，每個N原子都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，且含有2個氮氮三鍵；此后又合成了一種含有“N5n+”化學式為“N8”的離子晶體，其電子式為____，其中的陰離子的空間構(gòu)型為____。

(4)組成相似的CaF3和GaCl3晶體，前者屬于離子晶體，后者屬于分子晶體。從F-和Cl-結(jié)構(gòu)的不同分析其原因是________。

(5)原子晶體GaAs的晶胞參數(shù)a=xpm，它的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示。該晶胞內(nèi)部存在的共價鍵數(shù)為 ___；緊鄰的As原子之間的距離為b，緊鄰的As、Ca原子之間的距離為d，則b：d=____，該晶胞的密度為__g cm-3。(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示)

Answer 1

【答案】3d104s24p1 小于 直線形 Cl-的電子層比F-的多，原子半徑比F-的大，正負離子半徑相差較大的GaF3是離子鍵，形成離子晶體，正負離子半徑相差小的GaCl3是共價鍵，形成分子晶體 16

【解析】

(1)Ga處于周期表中第4周期第ⅢA族，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫；

(2)同周期主族元素，隨著元原子序數(shù)增大，電負性增大；

(5)緊鄰的兩個As原子的距離為頂點到面心的距離b=，緊鄰的As、Ga原子之間的距離d為；晶胞中Ga個數(shù)=4，As個數(shù)=個，晶胞體積=(a×10－10)3cm3，晶體密度為。

(1)Ga處于周期表中第4周期第ⅢA族，則基態(tài)Ga原子的核外電子排布式為：[Ar]3d104s24p1；

(2)同周期主族元素，隨著元原子序數(shù)增大，電負性增大，所以元素的電負性Ga小于As；

(3)陽離子“N5n+”，其結(jié)構(gòu)是對稱的，5個N排成“V”形，則中間N原子有2對共用電子對，如果5個N結(jié)合后都達到8電子結(jié)構(gòu)，共需要5×8=40個價電子；5個N原子共有5×5=25個價電子，含有2個N≡N以及中間N原子有2對共用電子對，通過共用增加了2×8=16個價電子，共25＋16=41個價電子，而達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)只需要40個，因此失去1個價電子，則該陽離子為N5+，陰離子為N3-。則離子化合物的電子式為。N3-中間N的價層電子數(shù)對，中間N原子采用sp雜化，該陰離子為直線形；

(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，從F－和Cl－結(jié)構(gòu)考慮，F－的電子層小于Cl－，F－的半徑小于Cl－，不易被極化，Cl-的變形性大于F-，被極化程度增大，使從GaF3向GaCl3變化時，鍵型從離子鍵向共價鍵變化；答案Cl-的電子層比F-的多，原子半徑比F-的大，正負離子半徑相差較大的GaF3是離子鍵，形成離子晶體，正負離子半徑相差小的GaCl3是共價鍵，形成分子晶體；

(5)一個Ga與周圍4個As形成共價鍵，所以晶胞內(nèi)存在共價健數(shù)為16；

緊鄰的兩個As原子的距離為頂點到面心的距離b=，緊鄰的As、Ga原子之間的距離d為；則b：d=：=；

晶胞中Ga個數(shù)=4，As個數(shù)=個，晶胞體積=(a×10－10)3cm3，晶體密度。