Question

14．發光二極管（LED）的材質基本以砷化鎵、磷化鋁鎵銦（InGaAIP）、氮化銦鎵（GaInN）為主．已知鎵、砷分別是同族的鋁、磷的下一周期元素．如圖是砷化鎵的晶胞結構圖（白球為砷，黑球為鎵）．請回答：
Ⅰ鎵原子的基態原子電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶33d¹⁰4s²4p¹．
Ⅱ砷化鎵的化學式為GaAs．
ⅢN、P、As的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）．
Ⅳ砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和砷化氫在700℃時反應制得．（ch₃）₃Ga中鎵原子的雜化方式為sp²．
Ⅴ設砷化鎵的晶胞邊長為a pm，則其密度為$\frac{\frac{4}{{N}_{A}}×145}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³（列式表示，設阿伏伽德羅常數的數值為N_A）．

Answer 1

分析 Ⅰ、鎵的原子序數為31，根據能量最低原理和洪特規則書寫電子排布式；
Ⅱ、利用均攤法確定其化學式；
Ⅲ、從氫鍵以及影響分子間作用力的因素比較氫化物熔沸點的高低；
Ⅳ、根據價層電子對數計算雜化類型；
Ⅴ、根據ρ=$\frac{m}{V}$，計算求解．

解答 解：Ⅰ、鎵位于周期表中第四周期第IIIA，故其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶33d¹⁰4s²4p¹；
Ⅱ、該晶胞中，Ga原子個數=4，As原子個數=$\frac{1}{8}$×8+6×$\frac{1}{2}$=4，所以其化學式為：GaAs，故答案為：GaAs；
Ⅲ、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；
Ⅳ、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；
Ⅴ、該晶胞中，Ga原子個數=4，As原子個數=$\frac{1}{8}$×8+6×$\frac{1}{2}$=4，所以ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4}{{N}_{A}}×145}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³，故答案為：$\frac{\frac{4}{{N}_{A}}×145}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$．

點評 本題考查晶胞的計算、沸點的比較及第一電離能的大小比較等知識，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．