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，而耗能僅為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___。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s24p1或 [Ar]3d104s24p1 N 共價(jià)鍵 原子 BD (CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4 三角錐形 sp2雜化

【解析】

(1)基態(tài)鎵原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1，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)氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，則氮原子與鎵原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合，氮化鎵屬于原子晶體，故答案為：共價(jià)鍵；原子；

(3)A．As的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p3，第一電離能從左到右呈現(xiàn)增大的趨勢，由此可知，第一電離能：As＞Ga，A錯(cuò)誤；

B．砷位于第四周期第ⅤA族，鎵位于第四周期第ⅢA族，第ⅢA族到第ⅦA族都屬于p區(qū)元素，B正確；

C．元素非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大，同周期從左向右非金屬性增強(qiáng)，故電負(fù)性：As>Ga，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的價(jià)層電子數(shù)為3+5=8，故半導(dǎo)體GaP、SiC與砷化鎵為等電子體，D正確；

故答案為：BD；

(4)①結(jié)合原子守恒可得該化學(xué)反應(yīng)方程式為(CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4，故答案為：(CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4；

②對(duì)于AsH3，中心As原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)==4，則VSEPR模型為四面體，但由于存在一對(duì)孤電子對(duì)，占據(jù)四面體的一個(gè)頂點(diǎn)，則其幾何構(gòu)型為三角錐形，對(duì)于(CH3)3Ga，Ga形成3個(gè)共價(jià)鍵，Ga為硼族元素，價(jià)電子排布式為4s24p1，根據(jù)雜化軌道理論，形成3個(gè)共價(jià)鍵時(shí)，無孤電子對(duì)，為sp2雜化，故答案為：三角錐形；sp2雜化。