Question

【題目】氮化鎵( GaN)是制造SG芯片的材料，氮化鋁LED燈可發出紫外光。回答下列問題：

(1) Ga的價電子排布式為____，該基態原子占據最高能級的電子云輪廓圖形狀為________。

下列狀態的鋁中，電離最外層的一個電子所需能量最小的是____（填字母）。

(2)8 -羥基喹啉鋁常用于發光材料及電子傳輸材料，可由LiAlH4與合成。LiAlH4中陰離子的空間構型為_____________，所含元素中電負性最大的是____（填元素符號），N的雜化方式為________________

(3)金屬晶體Al、Ga的熔點分別為660℃、30℃，Al比Ga熔點高的原因是____________

(4)氮化鎵為六方晶胞，結構如右圖所示。該晶體密度為ρg/cm3，晶胞參數a=b≠c（單位：pm)，a、b夾角為120°，阿伏加德羅常數的值為NA，則晶胞參數c=____pm（用含a、ρ、NA的代數式表示）。

(5)在立方晶胞中，與晶胞體對角線垂直的面在晶體學中稱為(1，1，1)晶面。如右圖，該立方晶胞中(1，1，1)晶面共有____個。

Answer 1

【答案】4s24p1 啞鈴形 D 正四面體 O sp2 Al和Ga均為金屬晶體，且二者的價電子數相同，但Al的原子半徑比Ga的原子半徑小，所以Al的熔點高 8

【解析】

(1)Ga位于第四周期IIIA族，價電子為最外層電子，電子占據最高能級為4p能級；

(2)利用價層電子對數進行分析AlH4－的空間構型；中含有元素的是C、H、N、O，然后判斷電負性大小；利用雜化軌道數等于價層電子對數，判斷雜化方式；

(3)Al、Ga為金屬晶體，通過比較金屬鍵的強弱，分析金屬晶體熔沸點高低；

(4)利用晶胞的密度計算參數；

(5)根據晶面的含義分析；

(1)Ga位于第四周期IIIA族元素，Ga的價電子為最外層電子數，價電子排布式為4s24p1；電子占據最高能級為4p，電子云輪廓圖形狀為啞鈴形或紡錘形；

A.為基態Al失去兩個電子后的狀態，電離最外層的一個電子為Al原子的第三電離能；

B. 為基態Al失去一個電子后的狀態，電離最外層的一個電子為Al原子的第二電離能；

C. 為基態Al3＋，2p能級全充滿，較穩定，電離最外層的一個電子為Al原子的第四電離能；

D. 為Al原子的核外電子排布的激發態；

電離最外層的一個電子所需要的能量：基態大于激發態，而第一電離能<第二電離能<第三電離能<第四電離能，則電離最外層的一個電子所需能量最小的D；

(2)陰離子是AlH4－，中心原子Al含有4個σ鍵，孤電子對數為=0，價層電子對數為4，空間構型為正四面體形；中含有元素為C、H、O、N，同周期從左向右電負性逐漸增大，同主族從上到下電負性逐漸減小，因此電負性最大的是O；根據結構簡式，N有2個σ鍵，1對孤電子對，即雜化方式為sp2；

(3)Al、Ga為金屬晶體，影響其熔點的是金屬鍵，金屬鍵與價電子、原子半徑有關，Al和Ga均為金屬晶體，且二者的價電子數相同，但Al的原子半徑比Ga的原子半徑小，所以Al的熔點高；

(4)Ga位于頂點和體內，個數為=2，N位于棱上和體內，個數為=2，該晶胞的質量為g，晶胞的體積為(a×10－10)2sin60°×c×10－10cm3，根據密度的定義得出ρg/cm3=g÷[(a×10－10)2sin60°×c×10－10cm3]，解得c=pm；

(5) 在立方晶胞中，與晶胞體對角線垂直的面在晶體學中稱為(1，1，1)晶面，有8個頂點，即有8個這樣的面，該立方晶胞中(1，1，1)晶面共有8個。