Question

【題目】氮化鎵( GaN)是制造SG芯片的材料，氮化鋁LED燈可發(fā)出紫外光。回答下列問(wèn)題：

(1) Ga的價(jià)電子排布式為____，該基態(tài)原子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖形狀為________。

下列狀態(tài)的鋁中，電離最外層的一個(gè)電子所需能量最小的是____（填字母）。

(2)8 -羥基喹啉鋁常用于發(fā)光材料及電子傳輸材料，可由LiAlH4與合成。LiAlH4中陰離子的空間構(gòu)型為_____________，所含元素中電負(fù)性最大的是____（填元素符號(hào)），N的雜化方式為________________

(3)金屬晶體Al、Ga的熔點(diǎn)分別為660℃、30℃，Al比Ga熔點(diǎn)高的原因是____________

(4)氮化鎵為六方晶胞，結(jié)構(gòu)如右圖所示。該晶體密度為ρg/cm3，晶胞參數(shù)a=b≠c（單位：pm)，a、b夾角為120°，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶胞參數(shù)c=____pm（用含a、ρ、NA的代數(shù)式表示）。

(5)在立方晶胞中，與晶胞體對(duì)角線垂直的面在晶體學(xué)中稱為(1，1，1)晶面。如右圖，該立方晶胞中(1，1，1)晶面共有____個(gè)。

Answer 1

【答案】4s24p1 啞鈴形 D 正四面體 O sp2 Al和Ga均為金屬晶體，且二者的價(jià)電子數(shù)相同，但Al的原子半徑比Ga的原子半徑小，所以Al的熔點(diǎn)高 8

【解析】

(1)Ga位于第四周期IIIA族，價(jià)電子為最外層電子，電子占據(jù)最高能級(jí)為4p能級(jí)；

(2)利用價(jià)層電子對(duì)數(shù)進(jìn)行分析AlH4－的空間構(gòu)型；中含有元素的是C、H、N、O，然后判斷電負(fù)性大小；利用雜化軌道數(shù)等于價(jià)層電子對(duì)數(shù)，判斷雜化方式；

(3)Al、Ga為金屬晶體，通過(guò)比較金屬鍵的強(qiáng)弱，分析金屬晶體熔沸點(diǎn)高低；

(4)利用晶胞的密度計(jì)算參數(shù)；

(5)根據(jù)晶面的含義分析；

(1)Ga位于第四周期IIIA族元素，Ga的價(jià)電子為最外層電子數(shù)，價(jià)電子排布式為4s24p1；電子占據(jù)最高能級(jí)為4p，電子云輪廓圖形狀為啞鈴形或紡錘形；

A.為基態(tài)Al失去兩個(gè)電子后的狀態(tài)，電離最外層的一個(gè)電子為Al原子的第三電離能；

B. 為基態(tài)Al失去一個(gè)電子后的狀態(tài)，電離最外層的一個(gè)電子為Al原子的第二電離能；

C. 為基態(tài)Al3＋，2p能級(jí)全充滿，較穩(wěn)定，電離最外層的一個(gè)電子為Al原子的第四電離能；

D. 為Al原子的核外電子排布的激發(fā)態(tài)；

電離最外層的一個(gè)電子所需要的能量：基態(tài)大于激發(fā)態(tài)，而第一電離能<第二電離能<第三電離能<第四電離能，則電離最外層的一個(gè)電子所需能量最小的D；

(2)陰離子是AlH4－，中心原子Al含有4個(gè)σ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，空間構(gòu)型為正四面體形；中含有元素為C、H、O、N，同周期從左向右電負(fù)性逐漸增大，同主族從上到下電負(fù)性逐漸減小，因此電負(fù)性最大的是O；根據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，N有2個(gè)σ鍵，1對(duì)孤電子對(duì)，即雜化方式為sp2；

(3)Al、Ga為金屬晶體，影響其熔點(diǎn)的是金屬鍵，金屬鍵與價(jià)電子、原子半徑有關(guān)，Al和Ga均為金屬晶體，且二者的價(jià)電子數(shù)相同，但Al的原子半徑比Ga的原子半徑小，所以Al的熔點(diǎn)高；

(4)Ga位于頂點(diǎn)和體內(nèi)，個(gè)數(shù)為=2，N位于棱上和體內(nèi)，個(gè)數(shù)為=2，該晶胞的質(zhì)量為g，晶胞的體積為(a×10－10)2sin60°×c×10－10cm3，根據(jù)密度的定義得出ρg/cm3=g÷[(a×10－10)2sin60°×c×10－10cm3]，解得c=pm；

(5) 在立方晶胞中，與晶胞體對(duì)角線垂直的面在晶體學(xué)中稱為(1，1，1)晶面，有8個(gè)頂點(diǎn)，即有8個(gè)這樣的面，該立方晶胞中(1，1，1)晶面共有8個(gè)。