Question

【選修3--物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】
砷化鎵（GaAs）屬于第三代半導(dǎo)體，用它制造的燈泡壽命是普通燈泡的100倍，而耗能只有其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）寫出As基態(tài)原子的價(jià)電子排布式：

 

．
（2）As的第一電離能比Ga的

 

（填“大”或“小”，下同），As的電負(fù)性比Ga的

 

．
（3）比較As的簡(jiǎn)單氫化物與同族第二、三周期元素所形成的簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)，并說明理由：

 

．
（4）GaAs的晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相似，在GaAs晶體中，每個(gè)Ga原子與

 

個(gè)As原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的As原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為

 

．在四大晶體類型中，GaAs屬于

 

晶體．
（5）砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃下反應(yīng)制得，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；已知（CH₃）₃Ga為非極性分子，則其中鎵原子的雜化軌道類型為

 

．

Answer 1

分析：（1）As是35號(hào)元素，屬于主族元素，其最外層電子就是其價(jià)電子；
（2）同一周期元素中，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而增大，第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，但第VA族元素第一電離能大于相鄰元素；
（3）同一主族元素中，氫化物的沸點(diǎn)隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大，但含有氫鍵的氫化物的沸點(diǎn)較大；
（4）GaAs的晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相似，在GaAs晶體中，每個(gè)Ga原子與4個(gè)As原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的As原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體；根據(jù)其構(gòu)成微粒確定晶體類型；
（5）根據(jù)元素守恒確定另外一種生成物，根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件寫出反應(yīng)方程式；
根據(jù)（CH₃）₃Ga中鎵原子含有的價(jià)電子對(duì)個(gè)數(shù)確定其雜化類型．

解答：解：（1）As是35號(hào)元素，屬于主族元素，其最外層電子就是其價(jià)電子，所以As基態(tài)原子的價(jià)電子排布式：4s²4p³，故答案為：4s²4p³；
（2）同一周期元素中，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而增大，第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，但第VA族元素第一電離能大于相鄰元素，Ga屬于第IVA族、As屬于第VA族，所以As的第一電離能比Ga的大，As的電負(fù)性比Ga的大，
故答案為：大；大；
（3）氨氣分子間形成氫鍵，氫鍵的存在導(dǎo)致氨氣的沸點(diǎn)最高，砷化氫的相對(duì)分子質(zhì)量大于磷化氫，分子間作用力大，所以砷化氫的沸點(diǎn)比磷化氫的高，則這幾種氫化物的沸點(diǎn)高低順序是：NH₃＞AsH₃＞PH₃，
故答案為：NH₃＞AsH₃＞PH₃；氨氣分子間形成氫鍵，沸點(diǎn)最高，砷化氫的相對(duì)分子質(zhì)量比磷化氫大，分子間作用力大，所以砷化氫的沸點(diǎn)比磷化氫高；
（4）GaAs的晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相似，根據(jù)硅晶體結(jié)構(gòu)知，在GaAs晶體中，每個(gè)Ga原子與4個(gè)As原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的As原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體，GaAs的晶體結(jié)構(gòu)和硅晶體相似，則晶體類型相似，所以GaAs屬于原子晶體，故答案為：4；正四面體；原子；
（5）根據(jù)元素守恒知，另外一種生成物是CH₄，根據(jù)反應(yīng)物、生成物及反應(yīng)條件知，其反應(yīng)方程式為：（CH₃）₃Ga+AsH₃

700℃  .

GaAs+3CH₄，
 （CH₃）₃Ga為非極性分子，（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：（CH₃）₃Ga+AsH₃

700℃  .

GaAs+3CH₄；sp²．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶體類型的判斷、分子空間結(jié)構(gòu)類型的判斷、原子雜化方式的判斷、電負(fù)性和第一電離能大小規(guī)律等知識(shí)點(diǎn)，這些都是考試熱點(diǎn)，要重點(diǎn)掌握．