Question

【題目】LED燈是一種環(huán)保的光源，在相同照明效果下比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。目前市售LED晶片材質(zhì)基本以砷化鎵、磷化鋁鎵鋼(AlGaInP)、氮化銦鎵( InGaN)為主，砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖�；卮鹣铝袉栴}：

（1）砷的基態(tài)原子的電子排布式是___________。

（2）磷和砷是同一族的元素，第一電離能：磷___________(填“>”“<”或“=”，下同)砷，它們形成的氫化物的沸點(diǎn)：PH3___________AsH3，原因是______________________。

（3）AsH3是無色、稍有大蒜味的氣體。AsH3中砷原子的雜化軌道方式為___________，AsH3的空間結(jié)構(gòu)為___________。

（4）砷元素的常見化合價(jià)有+3和+5，它們對應(yīng)的含氧酸有H3AsO3和H3AsO4兩種，其中H3AsO4的酸性比H3AsO3的酸性強(qiáng)，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系來看，H3AsO4的酸性比H3AsO3的酸性強(qiáng)的原因是_________________________________。

（5）此晶胞中所含的砷原子的個(gè)數(shù)為___________，砷化鎵的化學(xué)式為___________。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s24p3或者[Ar]3d104s24p3 > < AsH3和PH3都屬于分子晶體，兩者結(jié)構(gòu)相似，AsH3的相對分子質(zhì)量比PH3大，范德華力強(qiáng)，AsH3的沸點(diǎn)高于PH3 sp3 三角錐 H3AsO4和H3AsO3可表示為(HO)3AsO和(HO)3As，含有一個(gè)非羥基氧原子的磷酸中的＋5價(jià)的砷正電性更高，導(dǎo)致As－O－H中的O的電子向As偏移，氧氫鍵的極性變大，在水分子作用下，越容易電離出H＋，酸性越強(qiáng) 4 GaAs

【解析】

（1）As位于第四周期VA族，基態(tài)砷原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3或者[Ar]3d104s24p3；

（2）同主族從上到下，第一電離能減小，即第一電離能：磷>砷；AsH3和PH3都屬于分子晶體，兩者結(jié)構(gòu)相似，AsH3的相對分子質(zhì)量比PH3大，范德華力強(qiáng)，AsH3的沸點(diǎn)高于PH3；

（3）AsH3中心原子為As，As有3個(gè)σ鍵，孤電子對數(shù)為(5－3×1)/2=1，價(jià)層電子對數(shù)為4，因此As原子雜化類型為sp3；其空間構(gòu)型為三角錐形；

（4）H3AsO4和H3AsO3可表示為(HO)3AsO和(HO)3As，含有一個(gè)非羥基氧原子的磷酸中的＋5價(jià)的砷正電性更高，導(dǎo)致As－O－H中的O的電子向As偏移，氧氫鍵的極性變大，在水分子作用下，越容易電離出H＋，酸性越強(qiáng)；

（5）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，As為晶胞的頂點(diǎn)和面心，個(gè)數(shù)為8×1/8＋6×1/2=4；Ga位于晶胞內(nèi)部，因此砷化鎵的化學(xué)式為GaAs。