Question

【題目】砷化鎵（GaAs）是優良的半導體材料，可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等。回答下列問題：

（1）寫出基態As原子的核外電子排布式_________________________。

（2）根據元素周期律，原子半徑Ga________As，第一電離能Ga________As。（填“＞”或“＜”）

（3）AsCl3分子的立體構型為______________，其中As的雜化軌道類型為__________。

（4）GaF3的熔點高于1000℃，GaCl3的熔點為77.9℃，其原因是_____________________。

（5）GaAs的熔點為1238℃，密度為ρg·cm-3，其晶胞結構如圖所示。該晶體的類型為________,Ga與As以________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質量分別為MGag·mol-1和MAsg·mol-1，原子半徑分別為rGapm和rAspm，阿伏伽德羅常數值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_____________。（已知：晶胞內As原子之間彼此不相切）

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s24p3 > < 三角錐形 sp3 GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體，離子晶體的熔點高 原子晶體 共價鍵

【解析】試題分析: （1）As為ⅤA族33號元素，電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p3；
（2）同一周期，原子序數越小半徑越大，同周期第一電離能從左到右，逐漸增大；
（3）AsCl3中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=3+1 =4，所以原子雜化方式是sp3，由于有一對孤對電子對，分子空間構型為三角錐形；
（4）GaF3的熔點高于1000℃，GaCl3的熔點為77.9℃，其原因是GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體，離子晶體的熔點高；
（5）GaAs的熔點為1238℃，熔點較高，以共價鍵結合形成屬于原子晶體，密度為ρ g cm﹣3，根據均攤法計算，As： ，Ga：4×1=4，rGapm和rAspm，故其晶胞中原子所占的體積V1= ×10﹣30，1個晶胞的體積V2= ，將V1、V2帶入計算 GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率。

解析：根據以上分析，（1）As為ⅤA族33號元素，電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p3；
（2）根據元素周期律，Ga與As位于同一周期，Ga原子序數小于As，故半徑Ga大于As，同周期第一電離能從左到右，逐漸增大，故第一電離能Ga小于As；

（3）AsCl3中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=3+1 =4，所以原子雜化方式是sp3，由于有一對孤對電子對，分子空間構型為三角錐形；
（4）GaF3的熔點高于1000℃，GaCl3的熔點為77.9℃，其原因是GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體，離子晶體的熔點高；

（5）GaAs的熔點為1238℃，熔點較高，以共價鍵結合形成屬于原子晶體，密度為ρ gcm﹣3，根據均攤法計算，As： ，Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的體積V1= ×10﹣30，晶胞的體積V2= ，故GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為 將V1、V2帶入計算得百分率= ×100%=。