Question

【題目】2013年綿陽科博會場館，大量的照明材料或屏幕都使用了發光的二極管（LED）。目前市售LED鋁片，材質基本以GaAs(砷化鎵)、AlGaInP(氮化銦鎵)為主。已知砷化鎵的晶胞結構如圖。試回答：

（1）鎵的基態原子的外圍電子排布式是_______________。

（2）鎵與鉀、鈣元素的第一電離能從大到小依次為_________________________，與其在同一周期的砷、硒和溴的電負性從大到小依次為_______________。（填元素符號）

（3）此晶胞中所含的砷原子（白色球）個數為_______，與同一個鎵原子相連的砷原子構成的立體構型為___________，鎵采取的雜化方式為________________。

（4）與鎵同主族的元素硼形成的最高價氧化物對應水化物化學式為_____________________，其結構式為_____________，硼酸是_______元酸。

（5）若砷和鎵兩元素的相對原子質量分別為a，b，GaAs晶體結構圖中相距最近的兩個原子的距離為dnm，晶胞參數為________cm，NA表示阿伏伽德羅常數，則該晶體的密度為________g/cm3。

Answer 1

【答案】 4s24p1 Ca>Ga>K Br>Se>As 4 正四面體 sp3 H3BO3 一 4√3d/3×l0-7 3√3(a+b)×l021/16d3NA

【解析】（1）鎵的原子序數為31，位于周期表中第四周期第IIIA，故其核外價電子的電子排布式為：4s24p1；

（2）鎵與鉀、鈣元素為同周期元素，第一電離能隨核電荷數增大呈增大趨勢，但Ca的s軌道為全充滿形式，相對穩定，第一電離較大，則第一電離從大到小依次為Ca＞Ga＞K；同周期元素隨核電荷數增大，非金屬性增強，電負性增大，則同一周期的砷、硒和溴的電負性從大到小依次為Br＞Se＞As；

（3）根據“均攤法”：白色球個數為6×+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，鎵采取的雜化方式為sp3；

（4）與鎵同主族的元素硼其最高價為+3價，形成的最高價氧化物對應水化物化學式為H3BO3，分子組成內含有3個羥基，其結構式為，硼酸因促進水的電離而顯酸性是一元酸；

（5）晶胞中砷的原子個數為4，鎵原子個數為6×+8×=4，則每個晶胞中含有4個GaAs，每個晶胞的質量為g，設晶胞參數為xcm，則晶胞的體積為x3cm3，GaAs晶體結構圖中相距最近的兩個原子的距離為dnm=d×10-7cm，晶胞的對角線長為4d×10-7cm，則(4d×10-7)2=3x2，解得：x=×10-7cm；晶胞的密度為g÷x3cm3=g/cm3。