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晶片，材質基本以GaAs(砷化鎵)、AlGaInP(磷化鋁鎵銦)、InGaN(氮化銦鎵)為主。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_______。
(2)砷化鎵晶胞中所包含的砷原子(白色球)個數為______，與同一個鎵原子相連的砷原子構成的空間構型為______。
(3)下列說法正確的是_________(填字母)。
A.砷化鎵晶胞結構與NaCl相同
B.第一電離能：As<Ga
C.電負性：As>Ga
D.GaP與GaAs互為等電子體
(4)N、P、As處于同一主族，其氫化物沸點由高到低的順序是_________。
(5)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________。

Answer 1

（8分）(1)1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹(或［Ar］3d¹⁰4s²4p¹)
(2)4   正四面體   (3)C、D
(4)NH₃>AsH₃>PH₃
(5)sp²

試題分析：（1）鎵位于周期表中第四周期第IIIA，故其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p¹或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，故答案為：1s²2s²2p⁶3d¹⁰4s²4p¹。
（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）A．NaCl晶體中陰陽離子的配位數為6，而砷化鎵晶胞中中陰陽離子的配位數為8，二者晶體結構不同，故A錯誤；
B．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B錯誤；
C．周期表同周期元素從左到右元素的電負性逐漸增大，則As＞Ga，故C正確；
D．根據等電子體的概念可知二者價電子數相等，屬于等電子體，故D正確；
故答案為：CD.。
(4)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；
（5）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。
點評：本題以第三代半導體砷化鎵為背景，全面考查原子結構與性質、分子結構及晶體結構知識靈活掌握程度，另一方面通過LED推廣使用形成節能減排價值取向和環境友好的消費情趣．這類試題常常是通過小背景作為生長點，融合物質的結構與性質大部分知識內容。