Question

【物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】

以氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導(dǎo)體材料目前已成為全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點(diǎn)�；卮鹣铝袉栴}：

（1）鎵為元素周期表第31號(hào)元素，鎵原子價(jià)層電子排布圖為___________。

（2）氮所在主族中第一電離能最大的元素是________（填元素符號(hào)，下同），鎵所在主族中電負(fù)性最大的元素是____________________。

（3）傳統(tǒng)的氮化鎵制備方法是采用GaCl3與NH3在一定條件下反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。

（4）氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以____相結(jié)合，氮化鎵屬于_______晶體。

（5）下圖是氮化鎵的晶胞模型：

 

①氮化鎵中鎵原子的雜化方式為__________，氮原子的配位數(shù)為___________。

②氮化鎵為立方晶胞，氮化鎵的密度為d g/cm3。列出計(jì)算氮化鎵晶胞邊長(zhǎng)a的表達(dá)式：a=_______cm。

 

Answer 1

（1）

（2）N ；B

（3）GaCl3+NH3=GaN+3HCl

（4）共價(jià)鍵   原子

（5）①sp2   4    ②   

【解析】（1）鎵原子序數(shù)為31，所以其核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p1，最外層電子為價(jià)電子，價(jià)電子排布式為：4s24p1，即4s軌道有一對(duì)自旋相反的電子，4p軌道只有一個(gè)電子，故答案為：；

（2）第一電離能同主族從上到下，越來越小，N元素為該主族最上面的元素，第一電離能最大；電負(fù)性從上到下，越來越小，鎵所在族最上面的元素為B；

（3）反應(yīng)物為NH3和GaCl3，生成物為GaN，不難判斷出另一種產(chǎn)物為HCl，根據(jù)原子守恒寫出化學(xué)方程式，故答案為：GaCl3+NH3=GaN+3HCl；

（4）由于氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，所以氮化鎵為原子晶體，原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合在一起；

（5）①根據(jù)晶胞可以看到Ga可以相鄰的三個(gè)N形成共價(jià)鍵，即Ga形成三條共價(jià)鍵，所以雜化類型為sp2雜化；觀察晶胞結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)N原子周圍距離最近的Ga數(shù)目為4，即配位數(shù)為4。

②GaN晶胞中，Ga位于頂點(diǎn)和體心，所以含有Ga數(shù)為：8×+1=2，N原子位于棱和體心，所以N數(shù)為：4×+1=2，GaN晶胞中含有兩個(gè)GaN，晶胞邊長(zhǎng)為