Question

【題目】[化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]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(yáng)能電池的材料等。回答下列問(wèn)題：

（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“大于”或“小于”）

（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MGa g·mol-1和MAs g·mol-1，原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為____________________。

Answer 1

【答案】（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 (2) 大于小于（3）三角錐形 sp3

（4）GaF3是離子晶體，GaCl3是分子晶體，離子晶體GaF3的熔沸點(diǎn)高；

（5）原子晶體；共價(jià)鍵

【解析】

試題分析：（1）As的原子序數(shù)是33，則基態(tài)As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。

（2）同周期自左向右原子半徑逐漸減下，則原子半徑Ga大于As，由于As的4p軌道電子處于半充滿狀態(tài)，穩(wěn)定性強(qiáng)，所以第一電離能Ga小于As。

（3）AsCl3分子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝3＋＝4，即含有一對(duì)孤對(duì)電子，所以立體構(gòu)型為三角錐形，其中As的雜化軌道類型為sp3。

（4）由于GaF3是離子晶體，GaCl3是分子晶體，所以離子晶體GaF3的熔沸點(diǎn)高；

（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，熔點(diǎn)很高，所以晶體的類型為原子晶體，其中Ga與As以共價(jià)鍵鍵合。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知晶胞中Ca和As的個(gè)數(shù)均是4個(gè)，所以晶胞的體積是。二者的原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為×100%＝。