Question

GaN是制造5G芯片的材料，氮化镓和氮化铝LED可发出紫外光。回答下列问题：

(1)基态Ga原子的核外电子排布式为[Ar]____。

(2)根据元素周期律，元素的电负性Ga____ (填“大于”或“小于”，下同)As。

(3)科学家合成了一种阳离子为“N₅ⁿ⁺”，其结构是对称的，5个N排成“V”形，每个N原子都达到8电子稳定结构，且含有2个氮氮三键；此后又合成了一种含有“N₅ⁿ⁺”化学式为“N₈”的离子晶体，其电子式为____，其中的阴离子的空间构型为____。

(4)组成相似的CaF₃和GaCl₃晶体，前者属于离子晶体，后者属于分子晶体。从F^-和Cl^-结构的不同分析其原因是________。

(5)原子晶体GaAs的晶胞参数a=xpm，它的晶胞结构如下图所示。该晶胞内部存在的共价键数为 ___；紧邻的As原子之间的距离为b，紧邻的As、Ca原子之间的距离为d，则b：d=____，该晶胞的密度为__g ▪cm^-3。(阿伏加德罗常数用N_A表示)

Answer

3d104s24p1 小于 直线形 Cl-的电子层比F-的多，原子半径比F-的大，正负离子半径相差较大的GaF3是离子键，形成离子晶体，正负离子半径相差小的GaCl3是共价键，形成分子晶体 16

【解析】

(1)Ga处于周期表中第4周期第ⅢA族，根据核外电子排布规律书写；

(2)同周期主族元素，随着元原子序数增大，电负性增大；

(5)紧邻的两个As原子的距离为顶点到面心的距离b=，紧邻的As、Ga原子之间的距离d为；晶胞中Ga个数=4，As个数=个，晶胞体积=(a×10－10)3cm3，晶体密度为。

(1)Ga处于周期表中第4周期第ⅢA族，则基态Ga原子的核外电子排布式为：[Ar]3d104s24p1；

(2)同周期主族元素，随着元原子序数增大，电负性增大，所以元素的电负性Ga小于As；

(3)阳离子“N5n+”，其结构是对称的，5个N排成“V”形，则中间N原子有2对共用电子对，如果5个N结合后都达到8电子结构，共需要5×8=40个价电子；5个N原子共有5×5=25个价电子，含有2个N≡N以及中间N原子有2对共用电子对，通过共用增加了2×8=16个价电子，共25＋16=41个价电子，而达到稳定结构只需要40个，因此失去1个价电子，则该阳离子为N5+，阴离子为N3-。则离子化合物的电子式为。N3-中间N的价层电子数对，中间N原子采用sp杂化，该阴离子为直线形；

(4)组成相似的GaF3和GaCl3晶体，前者属于离子晶体，后者属于分子晶体，从F－和Cl－结构考虑，F－的电子层小于Cl－，F－的半径小于Cl－，不易被极化，Cl-的变形性大于F-，被极化程度增大，使从GaF3向GaCl3变化时，键型从离子键向共价键变化；答案Cl-的电子层比F-的多，原子半径比F-的大，正负离子半径相差较大的GaF3是离子键，形成离子晶体，正负离子半径相差小的GaCl3是共价键，形成分子晶体；

(5)一个Ga与周围4个As形成共价键，所以晶胞内存在共价健数为16；

紧邻的两个As原子的距离为顶点到面心的距离b=，紧邻的As、Ga原子之间的距离d为；则b：d=：=；

晶胞中Ga个数=4，As个数=个，晶胞体积=(a×10－10)3cm3，晶体密度。