Question

镍与VA族元素形成的化合物是重要的半导体材料，应用最广泛的是砷化镓(GaAs)，回答下列问题：

(1)基态Ga原子的核外电子排布式为_____，基态As原子核外有_________个未成对电子。

(2)镓失去电子的逐级电离能(单位：kJ·mol^-1)的数值依次为577、1984.5、2961.8、6192由此可推知镓的主要化合价为____和+3。砷的电负性比镍____(填“大”或“小”)。

(3)比较下列镓的卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：________________________。

镓的卤化物	GaCl3	GaBr3	GaI3
熔点/℃	77.75	122.3	211.5
沸点/℃	201.2	279	346

GaF₃的熔点超过1000 ℃，可能的原因___________________________________________。

(4)二水合草酸镓的结构如图所示，其中镓原子的配位数为______，草酸根中碳原子的杂化方式为______________。

(5)砷化镓熔点为1238℃，立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为a=565 pm。该晶体的类型为_________，晶体的密度为___________(设N_A为阿伏加德罗常数的数值,列出算式即可)g·cm^-3。

Answer

[Ar]3d104s24p1或1s22s22p63s23p63d104s24p1 3 +1 大 GaCl3、GaBr3、GaI3的熔沸点依次身高，它们均为分子晶体，结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强 GaF3为离子晶体 4 sp2 原子晶体 g/cm3

【解析】

(1)Ga的原子序数为31，其基态原子的电子式排布式为：[Ar]3d104s24p1或1s22s22p63s23p63d104s24p1，As的原子序数为33，则As的基态原子的电子排布式为：[Ar]3d104s24p3，所以基态As原子核外有3个未成对电子，

故答案为[Ar]3d104s24p1或1s22s22p63s23p63d104s24p1，3；

(2)电离能是气态原子失去电子所需要的能量，由镓的前四级电离能可知，其主要化合价为+1，+3，由于As的最外层电子排布为4s24p3，是半满稳定状态，而Ga的最外层电子排布为4s24p1特别是4p1易失电子，所以As的电负性比Ga大，

故答案为+1，大；

(3)表中数据可知，镓的卤化物的熔点和沸点都不高，且按照氯、溴、碘依次升高，由于它们组成相同，结构相似，都是分子晶体，所以随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，故熔沸点升高，GaF3的熔点超过1000℃，是由于F的电负性很大，形成的GaF3是离子晶体，

故答案为GaCl3、GaBr3、GaI3的熔沸点依次身高，它们均为分子晶体，结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强；GaF3为离子晶体；

(4)由二水合草酸镓的结构图可知，镓原子的配位数为4，草酸根中碳原子与羧基中的碳原子的杂化方式相同，形成的都是平面结构，所以应该是sp2杂化；

故答案为4，sp2；

(5)由于该晶体的熔点高，且砷和镓都不是活泼元素，所以该晶体是原子晶体，其化学式为Ga4As4，该晶体的质量m=g，体积为V=（565×10-10）3cm3，则其密度为：g/cm3，

故答案为原子晶体，g/cm3。