砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答列问题:(1)写出基态As...
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砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答列问题:
(1)写出基态As原子的核外电子排布式_____________________________________________
(2)根据元素周期律,原子半径Ga_______As,第一电离能Ga_________As。(填“>”或“<”)
(3)AsCl3分子的立体构型为______________,其中As的杂化轨道类型为____________________。
(4)GaF3的熔点高于1000℃,GaCl3的熔点为77.9℃,其原因为__________________。
(5)GaAs的熔点为1238℃,密度为ρ g/cm3,其晶胞结构如图所示。该晶体类型为______________,Ga与As以______________键键合。
Ga和As的摩尔质量分别为和,原子半径分别为和,阿伏加德罗常数值为,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为(已知:晶胞内As原子之间彼此不相切)__________________________
【回答】
【*】 (1).3d104s24p3 (2).> (3).< (4).三角锥形 (5).SP3 (6).前者为离子晶体,融化破坏离子键;后者为分子晶体,融化破坏分子间作用力 (7).原子晶体 (8).共价键 (9).
【解析】(1)As是33号元素,基态As原子的核外电子排布式1s22s22p63s23p63d104s24p3。
(2)31号Ga和33号As都是第4周期的主族元素,同一周期元素原子半径从左到右逐渐减小,原子半径Ga大于As;同一周期元素的第一电离能呈逐渐增大的趋势,更有As的4p轨道是半充满状态,所以第一电离能Ga小于As。
(3)AsCl3分子的价层电子对数为4,中心原子为sp3杂化,但是只形成3个σ键,所以其立体构型为三角锥形。
(4)GaF3的熔点高于1000℃,GaCl3的熔点为77.9℃,其原因是GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,离子晶体GaF3的熔沸点高。
(5)GaAs与晶体Si是等电子体,其晶胞与晶体Si及金刚石相似,熔点为1238℃很高,所以其为原子晶体, Ga与As以共价键键合。该晶体的密度为ρg·cm-3, Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol-1 和MAs g·mol-1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏伽德罗常数值为NA。每个晶胞中有4个Ga原子和4个AS原子,则1mol该晶胞的质量为,1mol该晶胞的体积V=== 。1mol该晶胞中含4molGaAs,4molGa原子和4molAs原子的总体积为,所以晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率
为。
【点睛】判断微粒的空间构型的方法一般有3种:1.可以先计算中心原子的价电子对数,判断微粒的价层电子对互斥模型,再根据微粒中的σ键的数目判断微粒的实际空间构型;2.可以根据中心原子的杂化类型判断微粒的空间构型;3.根据微粒的常见的等电子体判断微粒的空间构型。计算原子的空间利用率时,把晶胞中原子按球体算出晶胞中所有原子的体积,然后除以晶胞的体积即可。通常用放大法,按1摩尔晶胞计算。
知识点:物质结构 元素周期律单元测试
题型:填空题
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