Question

請完成下列各題：第ⅢA、ⅤA元素組成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半導體材料，其晶體結構與金剛石相似．
（1）Ga原子的電子排布式為

 

．
（2）在GaAs晶體中，每個Ga原子與

 

個As原子相連，與同一個Ga原子相連的As原子構成的空間構型為

 

．
（3）在四大晶體類型中，GaAs屬于

 

晶體．
（4）As與Ga之間存在的化學鍵有

 

（填字母）
A．離子鍵    B．σ鍵    C．π鍵    D．氫鍵  E．配位鍵     F．金屬鍵    G．極性鍵
（5）GaAs晶胞如圖所示，其晶胞邊長為564.0pm，密度為

 

g/cm³（列式并計算），a位置As原子與b位置Ga原子之間的距離為

 

pm（列式表示）．（Ga、As的相對原子質量分別為70、75）

Answer 1

考點：晶胞的計算,化學鍵

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）Ga是31號元素，其基態(tài)原子核外有31個電子，根據構造原理書寫其原子核外電子排布式；
（2）單晶硅是Si正四面體向空間延伸的立體網狀結構，為原子晶體，GaN晶體結構與單晶硅相似，GaN屬于原子晶體，與同一個Ga原子相連的N原子構成的空間構型為與但晶硅中Si的結構相似；
（3）根據GaN的構成微粒確定晶體類型；
（4）根據晶胞結構判斷存在的化學鍵；
（5）根據ρ=

m

V

計算；a位置As原子與b位置Ga原子之間的距離為晶體體對角線的

1

4

．

解答： 解：解：（1）Ga原子是31號元素，根據構造原理寫出Ga原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹；
（2）GaN晶體結構與單晶硅相似，GaN屬于原子晶體，每個Ga原子與4個N原子相連，與同一個Ga原子相連的N原子構成的空間構型為正四面體，
故答案為：4；正四面體；
（3）GaN晶體結構與單晶硅相似，GaN屬于原子晶體，故答案為：原子；
（4）碳原子可以形成4個碳碳單鍵，所以每個As應與4個Ga相連，金剛石中含有的化學鍵是共價鍵，所以該物質中含有的化學鍵是極性鍵，單鍵為σ鍵，又因為砷原子還有1對孤對電子，而鎵原子有容納孤對電子的空軌道，所以還可以構成配位鍵，
故答案為：BEG；
（5）晶胞中Ga位于體內，數目為4，As原子位于頂點和面心，數目為8×

1

8

+6×

1

2

=4，則晶胞質量為

4×(70+75)g/mol

6.02×1023mol-1

，晶胞體積為（564×10^-10cm）³³，則密度為

4×(70+75)

6.02×1023×(564×10-10)3

=5.37g/cm³；
a位置As原子與b位置Ga原子之間的距離為晶體體對角線的

1

4

，則距離為

1

4

×

3

×564×10^-10cm=141

3

，
故答案為：5.37；141

3

．

點評：本題考查了物質結構和性質，明確物質結構是解本題關鍵，結構決定性質，知道電負性大小的判斷方法、電子式的書寫規(guī)則，難度不大．