Question

2010年上海世博會場館，大量的照明材料或屏幕都使用了發光二極管（LED）．目前市售LED品片，材質基本以GaAs（砷化鎵）、AlGaInP（磷化鋁鎵銦）、lnGaN（氮化銦鎵）為主．已知鎵是鋁同族下一周期的元素．砷化鎵的晶胞結構如圖．試回答：
（1）鎵的基態原子的電子排布式是

[Ar]3d¹⁰4s²4p¹

．
（2）砷化鎵晶胞中所包含的砷原子（白色球）個數為

4

，與同一個鎵原子相連的砷原子成的空間構型為

正四面體

．
（3）N、P、As處于同一主族，其氫化物沸點由高到低的順序是

NH₃＞AsH₃＞PH₃

． （用氫化物分子式表示）
（4）砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃時制得．（CH₃）₃Ga中鎵原子的雜化方式為

sp²

．
（5）比較二者的第一電離能：As

＞

Ga（填“＜”、“＞”或“=”）．
（6）下列說法正確的是

BCD

（填字母）．
A．砷化鎵晶胞結構與NaCl相同B．GaP與GaAs互為等電子體
C．電負性：As＞Ga       D．砷化鎵晶體中含有配位鍵．

Answer 1

分析：（1）根據鎵在周期表中的位置利用能量最低原理和洪特規則書寫電子排布式；
（2）根據“均攤法”計算晶胞的結構；
（3）NH₃分子間存在氫鍵，沸點最高，分子的相對分子質量越大，分子間作用力越大，分子晶體的沸點越高；
（4）Ga原子周圍只有3對成鍵電子對，故其雜化方法為sp²；
（5）As和Ga處于同一周期，而處于VA的As外圍電子處于半滿的較穩定結構，故As的第一電離能大于Ga；
（6）由題中晶胞圖可知A顯然是錯誤的．根據等電子體的概念可知選項B正確．根據電負性的概念可知選項C正確．由于Ga原子最外層只有3個電子，而每個Ga原子與4個As原子成鍵，因此其中一個共價鍵必為配位鍵，D正確．

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[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，故答案為：[Ar]3d¹⁰4s²4p¹；
（2）根據“均攤法”：白色球個數為6×

1

2

+8×

1

8

=4．由晶胞圖可知與同一個鎵原子相連的砷原子構成的空間構型為正四面體，故答案為：4；正四面體；
（3）由于NH₃分子間存在氫鍵，所以NH₃的沸點最高，由于AsH₃的相對分子質量大于PH₃，故AsH₃的沸點高于PH₃，故答案為：NH₃＞AsH₃＞PH₃；
（4）由于Ga原子周圍只有3對成鍵電子對，故其雜化方法為sp²，故答案為：sp²；
（5）As和Ga處于同一周期，而處于VA的As外圍電子處于半滿的較穩定結構，故As的第一電離能大于Ga，故答案為：＞；
（6）A．NaCl晶體中，鈉離子位于頂點和面心，氯離子位于棱和體心，二者晶體結構不同，故A錯誤；
B．P和As位于同一主族，價電子數目相等，故B正確；
C．同周期元素從左到右元素的電負性逐漸增強，故C正確；
D．由于Ga原子最外層只有3個電子，而每個Ga原子與4個As原子成鍵，因此其中一個共價鍵必為配位鍵，故D正確．
故答案為：BCD．

點評：本題考查晶胞的計算、沸點的比較、電子排布式的書寫以及雜化軌道等知識，題目難度中等，本題注意晶胞的計算方法和元素周期律的利用．