Question

砷化镓（GaAs）是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：

（1）写出基态As原子的最外层电子的电子排布图________________________。

（2）根据元素周期律，原子半径Ga______As，第一电离能Ga_____As。（填“大于”或“小于”）

（3）AsCl₃分子的立体构型为____________________，其中As的杂化轨道类型为_________。

（4）GaF₃的熔点高于1000℃，GaCl₃的熔点为77.9℃，其原因是_____________________。

（5）GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm⁻³，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________________,Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为M_Ga g·mol⁻¹和M_As g·mol⁻¹，原子半径分别为r_Ga pm和r_As pm，阿伏加德罗常数值为N_A，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为____________________。

Answer

（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3

（2）大于；小于

（3）三角锥形；sp3

（4）GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，离子晶体GaF3的熔沸点高

（5）原子晶体；共价；

【解析】

试题分析：（1）As为ⅤA族33号元素，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3。故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p3；

（2）根据元素周期律，Ga与As位于同一周期，Ga原子序数小于As，故半径Ga大于As，同周期第一电离能从左到右，逐渐增大，故第一电离能Ga小于As。

故答案为：大于；小于；

（3）AsCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+=4，所以原子杂化方式是sp3，由于有一对孤对电子对，分子空间构型为三角锥形。

故答案为：三角锥形；sp3；

（4）GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高。

故答案为：GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高；

（5）GaAs的熔点为1238℃，熔点较高，以共价键结合形成属于原子晶体，密度为ρ g•cm-3，根据均摊法计算，As：8×1/8+6×1/2＝4，Ga：4×1=4，故其晶胞中原子所占的体积V1=(πr3As×4+πr3Ga×4)×10-30，晶胞的体积V2==，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%将V1、V2带入计算得百分率=。

故答案为：原子晶体；共价；

考点：考查原子核外电子排布；元素的电离能、电负性的含义及应用；晶胞的计算；原子轨道杂化类型

【名师点睛】Ⅰ、有关晶胞的计算是晶体结构与性质考查的重要知识点，也是历次高考的重点内容之一。晶胞是描述晶体结构的基本单元，数量巨大的晶胞“无缝隙并置”构成晶体。晶胞中微粒数目的计算方法通常采用“均摊发”，“均摊法”的原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么每个晶胞对这个原子分得的份额就是；（1）利用“均摊法”计算长方体（包括立方体）晶胞中不同位置的微粒数：①微粒位于顶角同为8个晶胞所共有，微粒属于该晶胞；②微粒位于棱上同为4个晶胞所共有，微粒属于该晶胞；③微粒位于面上同为2个晶胞所共有，微粒属于该晶胞；④微粒位于晶胞内部，整个微粒属于该晶胞。（2）计算非长方体晶胞中微粒视具体情况而定：①如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶角（1个C原子）被3个六边形共有，每个C原子有属于某个六边形；②如金刚石晶胞为正四面体结构，其顶角（1个C原子）被12个六边形共有，每个C原子有属于某个六边形。（3）团簇分子中含有的原子个数即是该分子独有的，注意不能用均摊法计算。

Ⅱ、分子中中心原子轨道杂化类型的判断方法：①ABm型杂化类型的判断：中心原子电子对计算公式：电子对数n=0.5×（中心原子的价电子数+∣配位原子的电荷数总数∣），注意：当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零。根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化。②对于有机物利用杂化轨道数=孤对电子对数+σ键数进行判断。