Question

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

(1)鎵為元素周期表第31號元素，基態鎵原子的電子排布式為___________，核外電子占據最高能層符號為________。

(2)氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結構，氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以_______鍵相結合，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區元素

C.電負性：As < Ga　 D.半導體GaP、SiC與砷化鎵為等電子體

(4)①砷化鎵是將(CH3)3Ga和AsH3用MOCVD(金屬有機物化學氣相淀積)方法制備得到的，該反應在700℃進行，反應的方程式為：____________________。

②反應物AsH3分子的幾何構型為_______，(CH3)3Ga中鎵原子雜化方式為___。

Answer 1

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

【解析】

(1)基態鎵原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1，核外電子占據最高能層符號為：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構，則氮原子與鎵原子之間以共價鍵結合，氮化鎵屬于原子晶體，故答案為：共價鍵；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增大的趨勢，由此可知，第一電離能：As＞Ga，A錯誤；

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區元素，B正確；

C．元素非金屬性越強，其電負性越大，同周期從左向右非金屬性增強，故電負性：As>Ga，C錯誤；　

D．GaP的價層電子為3+5=8，SiC的價層電子為4+4=8，GaAs的價層電子數為3+5=8，故半導體GaP、SiC與砷化鎵為等電子體，D正確；

故答案為：BD；

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

②對于AsH3，中心As原子的價電子對數==4，則VSEPR模型為四面體，但由于存在一對孤電子對，占據四面體的一個頂點，則其幾何構型為三角錐形，對于(CH3)3Ga，Ga形成3個共價鍵，Ga為硼族元素，價電子排布式為4s24p1，根據雜化軌道理論，形成3個共價鍵時，無孤電子對，為sp2雜化，故答案為：三角錐形；sp2雜化。