Question

以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料目前已成为全球半导体研究的前沿和热点。回答下列问题：

（1）镓为元素周期表第31号元素，镓原子价层电子排布图为__________________。

（2）氮所在主族中第一电离能最大的元素是___________（填元素符号，下同），镓所在主族中电负性最大的元素是_____________________。

（3）传统的氮化镓制备方法是采用CaCl₃与NH₃在一定条件下反应，该反应的化学方程式为_________________。

（4）氮化镓与金刚石具有相似的晶体结构，氮化镓中氮原子与镓原子之间以__________相结合，氮化镓属于______________晶体。

（5）下图是氮化镓的晶胞模型：

①氮化镓中镓原子的杂化方式为_______________，氮原子的配位数为__________________。

②氮化镓为立方晶胞，氮化镓的密度为。列出计算氮化镓晶胞边长a的表达式：a=_______cm。

Answer

（1）

（2）N B

（3）GaCl3＋NH3=GaN＋3HCl

（4）共价键 原子

（5）①sp3 4 ②

【解析】

试题分析：（1）镓为元素周期表第31号元素，在元素周期表中的位置是位于第四周期第ⅢA。镓原子价层电子排布图为。（2）氮在第ⅤA.在第ⅤA的元素中，由于N原子半径最小，原子核外的最外层电子处于半充满的稳定状态。所以其第一电离能最大。镓在元素周期表第ⅢA。该主族中元素中电负性最大的元素是原子半径最小的B元素。（3）用CaCl3与NH3在一定条件下反应制备氮化镓，根据质量守恒定律可得该反应的化学方程式为GaCl3＋NH3=GaN＋3HCl。 （4）氮化镓与金刚石具有相似的晶体结构，金刚石的C原子之间以共价键结合，是原子晶体。所以氮化镓中氮原子与镓原子之间以共价键相结合，氮化镓属于原子晶体。（5） ①每个镓与4个N形成共价键，这四个N构成正四面体结构。每个N与4个Ga形成共价键，这四个Ga构成正四面体结构。所以氮化镓中镓原子的杂化方式为sp3。氮原子的配位数为4. ②在每个晶胞中含有Ga：8×1/8+1=2,含有N：4×1/4+1=2.即每个晶胞中含有2个GaN。氮化镓晶胞边长a。则，所以整理得：。

考点：考查原子价层电子排布图、电离能、电负性、晶体结构、晶体的边长、化学方程式的书写等知识。