Question

氮化镓( GaN)是制造SG芯片的材料，氮化铝LED灯可发出紫外光。回答下列问题：

(1) Ga的价电子排布式为____，该基态原子占据最高能级的电子云轮廓图形状为________。

下列状态的铝中，电离最外层的一个电子所需能量最小的是____（填字母）。

(2)8 -羟基喹啉铝常用于发光材料及电子传输材料，可由LiAlH₄与合成。LiAlH₄中阴离子的空间构型为_____________，所含元素中电负性最大的是____（填元素符号），N的杂化方式为________________

(3)金属晶体Al、Ga的熔点分别为660℃、30℃，Al比Ga熔点高的原因是____________

(4)氮化镓为六方晶胞，结构如右图所示。该晶体密度为ρg/cm³，晶胞参数a=b≠c（单位：pm)，a、b夹角为120°，阿伏加德罗常数的值为N_A，则晶胞参数c=____pm（用含a、ρ、N_A的代数式表示）。

(5)在立方晶胞中，与晶胞体对角线垂直的面在晶体学中称为(1，1，1)晶面。如右图，该立方晶胞中(1，1，1)晶面共有____个。

Answer

4s24p1 哑铃形 D 正四面体 O sp2 Al和Ga均为金属晶体，且二者的价电子数相同，但Al的原子半径比Ga的原子半径小，所以Al的熔点高 8

【解析】

(1)Ga位于第四周期IIIA族，价电子为最外层电子，电子占据最高能级为4p能级；

(2)利用价层电子对数进行分析AlH4－的空间构型；中含有元素的是C、H、N、O，然后判断电负性大小；利用杂化轨道数等于价层电子对数，判断杂化方式；

(3)Al、Ga为金属晶体，通过比较金属键的强弱，分析金属晶体熔沸点高低；

(4)利用晶胞的密度计算参数；

(5)根据晶面的含义分析；

(1)Ga位于第四周期IIIA族元素，Ga的价电子为最外层电子数，价电子排布式为4s24p1；电子占据最高能级为4p，电子云轮廓图形状为哑铃形或纺锤形；

A.为基态Al失去两个电子后的状态，电离最外层的一个电子为Al原子的第三电离能；

B. 为基态Al失去一个电子后的状态，电离最外层的一个电子为Al原子的第二电离能；

C. 为基态Al3＋，2p能级全充满，较稳定，电离最外层的一个电子为Al原子的第四电离能；

D. 为Al原子的核外电子排布的激发态；

电离最外层的一个电子所需要的能量：基态大于激发态，而第一电离能<第二电离能<第三电离能<第四电离能，则电离最外层的一个电子所需能量最小的D；

(2)阴离子是AlH4－，中心原子Al含有4个σ键，孤电子对数为=0，价层电子对数为4，空间构型为正四面体形；中含有元素为C、H、O、N，同周期从左向右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，因此电负性最大的是O；根据结构简式，N有2个σ键，1对孤电子对，即杂化方式为sp2；

(3)Al、Ga为金属晶体，影响其熔点的是金属键，金属键与价电子、原子半径有关，Al和Ga均为金属晶体，且二者的价电子数相同，但Al的原子半径比Ga的原子半径小，所以Al的熔点高；

(4)Ga位于顶点和体内，个数为=2，N位于棱上和体内，个数为=2，该晶胞的质量为g，晶胞的体积为(a×10－10)2sin60°×c×10－10cm3，根据密度的定义得出ρg/cm3=g÷[(a×10－10)2sin60°×c×10－10cm3]，解得c=pm；

(5) 在立方晶胞中，与晶胞体对角线垂直的面在晶体学中称为(1，1，1)晶面，有8个顶点，即有8个这样的面，该立方晶胞中(1，1，1)晶面共有8个。