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。回答下列問題：

(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(fù)性Ga____ (填“大于”或“小于”，下同)As。

(3)科學(xué)家合成了一種陽離子為“N5n+”，其結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，5個(gè)N排成“V”形，每個(gè)N原子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，且含有2個(gè)氮氮三鍵；此后又合成了一種含有“N5n+”化學(xué)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(jià)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(fù)離子半徑相差較大的GaF3是離子鍵，形成離子晶體，正負(fù)離子半徑相差小的GaCl3是共價(jià)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(fù)性增大；

(5)緊鄰的兩個(gè)As原子的距離為頂點(diǎn)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(gè)數(shù)=4，As個(gè)數(shù)=個(gè)，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(fù)性增大，所以元素的電負(fù)性Ga小于As；

(3)陽離子“N5n+”，其結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，5個(gè)N排成“V”形，則中間N原子有2對(duì)共用電子對(duì)，如果5個(gè)N結(jié)合后都達(dá)到8電子結(jié)構(gòu)，共需要5×8=40個(gè)價(jià)電子；5個(gè)N原子共有5×5=25個(gè)價(jià)電子，含有2個(gè)N≡N以及中間N原子有2對(duì)共用電子對(duì)，通過共用增加了2×8=16個(gè)價(jià)電子，共25＋16=41個(gè)價(jià)電子，而達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)只需要40個(gè)，因此失去1個(gè)價(jià)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(jià)層電子數(shù)對(duì)，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(shí)，鍵型從離子鍵向共價(jià)鍵變化；答案Cl-的電子層比F-的多，原子半徑比F-的大，正負(fù)離子半徑相差較大的GaF3是離子鍵，形成離子晶體，正負(fù)離子半徑相差小的GaCl3是共價(jià)鍵，形成分子晶體；

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

緊鄰的兩個(gè)As原子的距離為頂點(diǎn)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(gè)數(shù)=4，As個(gè)數(shù)=個(gè)，晶胞體積=(a×10－10)3cm3，晶體密度。