Question

【題目】以氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)為代表的第三代半導(dǎo)體材料目前已成為全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點(diǎn)，如砷化鎵燈泡壽命是普通燈泡的100倍，而耗能即為10%，推廣砷化鎵等發(fā)光二極管（LED）照明，是節(jié)能減排的有效舉措。請(qǐng)回答下列問題：

（1）鎵為元素周期表第31號(hào)元素，基態(tài)鎵原子的電子排布式為__________________，核外電子占據(jù)最高能層符號(hào)為________。

（2）氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以_______鍵相結(jié)合，氮化鎵屬于_______晶體。

（3）下列說法正確的是________

A．第一電離能：As < Ga B．砷和鎵都屬于p區(qū)元素

C．電負(fù)性：As < Ga　 D．半導(dǎo)體GaP、SiC與砷化鎵為等電子體

（4）① 砷化鎵是將(CH3)3Ga和AsH3用MOCVD(金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積)方法制備得到的，該反應(yīng)在700℃進(jìn)行，反應(yīng)的方程式為：______________________________。

②反應(yīng)物AsH3分子的幾何構(gòu)型為_________,(CH3)3Ga中鎵原子雜化方式為___。

（5）實(shí)驗(yàn)測(cè)得AsH3沸點(diǎn)比NH3低，其原因是：___________________________。

（6）下圖是氮化鎵的晶胞模型，氮化鎵為立方晶胞，氮化鎵的密度為d g/cm3。列式計(jì)算氮化鎵晶胞邊長(zhǎng)a的表達(dá)式：a=______cm。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1 N 共價(jià) 原子 BD （CH3）3Ga+AsH3GaAs+3CH4 三角錐形或型 sp2 NH3分子間能形成氫鍵，而As電負(fù)性小，半徑大，分子間不能形成氫鍵。

【解析】(1)鎵為元素周期表第31號(hào)元素，基態(tài)鎵原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1，核外電子占據(jù)最高能層符號(hào)為N，故答案為：1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1；N；

(2)金剛石是原子晶體，氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合，氮化鎵也屬于原子晶體，故答案為：共價(jià)；原子；

(3)A．同周期元素從左到右第一電離能逐漸增大，則第一電離能：As＞Ga，故A錯(cuò)誤；B．砷和鎵的價(jià)層電子都為sp電子，位于周期表p區(qū)，故B正確；C．同周期元素從左到右電負(fù)性逐漸增大，則電負(fù)性：As＞Ga，故C錯(cuò)誤；D．GaP的價(jià)層電子為3+5=8，SiC的價(jià)層電子為4+4=8，GaAs價(jià)層電子數(shù)為3+5=8，則為等電子體，故D正確；故答案為：BD；

(4)①反應(yīng)為(CH3)3Ga和AsH3，生成為GaAs，根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應(yīng)有和CH4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：(CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4，故答案為：(CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4；

②AsH3中含有3個(gè)δ鍵和1個(gè)孤電子對(duì)，為三角錐形，(CH3)3Ga中Ga形成3個(gè)δ鍵，沒有孤電子對(duì)，為sp2雜化，故答案為：三角錐；sp2；

(5)N原子半徑較小，電負(fù)性較大，對(duì)應(yīng)的NH3分子間能形成氫鍵，沸點(diǎn)較高，而As電負(fù)性小，半徑大，分子間不能形成氫鍵，沸點(diǎn)較低，故答案為：NH3分子間能形成氫鍵，而As電負(fù)性小，半徑大，分子間不能形成氫鍵；

(6)GaN晶胞中，Ga位于頂點(diǎn)和體心，所以含有Ga數(shù)為：8×+1=2，N原子位于棱和體心，所以N數(shù)為：4×+1=2，GaN晶胞中含有兩個(gè)GaN，晶胞邊長(zhǎng)為==，故答案為：。