Question

砷化鎵（gallium arsenide）的化學式為GaAs，是黑灰色固體，熔點為1238℃．它是一種重要的半導體材料，用來制作微波集成電路[例如單晶微波集成電路（MMIC）]、紅外線發(fā)光二極管、半導體激光器和太陽能電池等元件．
（1）AsH₃是一種無色可溶于水的氣體，其分子空間構型為

 

．
（2）鎵（Ga）在元素周期表中的位置為，其價電子排布式為

 

．
（3）以AsH₃為原料，在700～900℃下通過化學氣相沉積來制造半導體材料砷化鎵（GaAs）的化學方程式為Ga（CH₃）₃+AsH₃=GaAs+3X．X的結構簡式為

 

．
（4）砷酸為砷（As）的含氧酸，其分子式為H₃AsO₄，結構類似于磷酸．AsO₄^3-中，As的雜化類型為

 

．
（5）砷化鎵晶胞如圖所示，若鎵原子位于立方體內，則砷原子位于立方體的，砷的配位數(shù)為，設該晶胞的邊長為a nm，N_A為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，則砷化鎵晶體的密度為

 

g?cm^-3．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,判斷簡單分子或離子的構型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結構專題,化學鍵與晶體結構

分析：（1）As為ⅤA族元素，最外層有5個電子，形成的AsH₃中有一對孤電子對，結構與氨分子相似，所以AsH₃的空間構型為三角錐形，據(jù)此答題；
（2）鎵（Ga）是31號元素，位于周期表中第ⅢA族第四周期，其價電子有3個，其排布式為：4s²4p¹，據(jù)此答題；
（3）根據(jù)元素守恒推斷X的化學式，進而寫出結構簡式；
（4）根據(jù)AsO₄^3-中心原子的價層電子對數(shù)，可以推得雜化類型；
（5）根據(jù)ρ=

m

V

計算晶胞的密度．

解答： 解：（1）As為ⅤA族元素，最外層有5個電子，形成的AsH₃中有一對孤電子對，結構與氨分子相似，所以AsH₃的空間構型為三角錐形，故答案為：三角錐形；
（2）鎵（Ga）是31號元素，位于周期表中第ⅢA族第四周期，其價電子有3個，其排布式為：4s²4p¹，故答案為：s²4p¹；
（3）在反應Ga（CH₃）₃+AsH₃=GaAs+3X中，根據(jù)元素守恒可得X的化學式為：CH₄，結構簡式為CH₄；故答案為：CH₄；
（4）根據(jù)AsO₄^3-中心原子的價層電子對數(shù)為

5+3

2

=4，所以As原子的雜化方式為sp³雜化，故答案為：sp³雜化；
（5）在砷化鎵晶胞中，砷原子數(shù)目為8×

1

8

+6×

1

2

=4根，鎵原子數(shù)為4，根據(jù)據(jù)ρ=

m

V

可知晶胞的密度=

4×(70+75) NA

(a×10-7)3

g/cm³=

0.96

a3

g/cm³，故答案為：

0.96

a3

g/cm³．

點評：本題考查了分子空間構型、價電子排布、原子雜化方式、晶胞密度的計算，難度中等．