Question

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�(wèn)題：

（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CaCl3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。列出計(jì)算氮化鎵晶胞邊長(zhǎng)a的表達(dá)式：a=_______cm。

 

Answer 1

【答案】

（1）

（2）N????? B?

（3）GaCl3＋NH3=GaN＋3HCl

（4）共價(jià)鍵???? 原子

（5）①sp3 ???? 4????? ②

 

【解析】

試題分析：（1）鎵為元素周期表第31號(hào)元素，在元素周期表中的位置是位于第四周期第ⅢA。鎵原子價(jià)層電子排布圖為。（2）氮在第ⅤA.在第ⅤA的元素中，由于N原子半徑最小，原子核外的最外層電子處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)。所以其第一電離能最大。鎵在元素周期表第ⅢA。該主族中元素中電負(fù)性最大的元素是原子半徑最小的B元素。（3）用CaCl3與NH3在一定條件下反應(yīng)制備氮化鎵，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式為GaCl3＋NH3=GaN＋3HCl。? （4）氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，金剛石的C原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合，是原子晶體。所以氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合，氮化鎵屬于原子晶體。（5） ①每個(gè)鎵與4個(gè)N形成共價(jià)鍵，這四個(gè)N構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)。每個(gè)N與4個(gè)Ga形成共價(jià)鍵，這四個(gè)Ga構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)。所以氮化鎵中鎵原子的雜化方式為sp3。氮原子的配位數(shù)為4. ②在每個(gè)晶胞中含有Ga：8×1/8+1=2,含有N：4×1/4+1=2.即每個(gè)晶胞中含有2個(gè)GaN。氮化鎵晶胞邊長(zhǎng)a。則，所以整理得：。

考點(diǎn)：考查原子價(jià)層電子排布圖、電離能、電負(fù)性、晶體結(jié)構(gòu)、晶體的邊長(zhǎng)、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí)。