[题目]第三代半导体材料氮化镓(GaN)适合于制作高温.高频.抗辐射及大功率器件.通常称为高温半导体材料.回答下列问题:(1)基态Ga原子价层电子的轨道表达式为 .第一电离能介于N和B之间的第二周期元素有种.(2)HCN分子中σ键与π键的数目之比为 .其中σ键的对称方式为 .与CN-互为等电子体的分子为 .(3)NaN3是汽车安全气囊中的主要化学� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

【题目】第三代半导体材料氮化镓（GaN）适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，通常称为高温半导体材料。回答下列问题：

(1)基态Ga原子价层电子的轨道表达式为_______，第一电离能介于N和B之间的第二周期元素有_______种。

(2)HCN分子中σ键与π键的数目之比为_______，其中σ键的对称方式为______。与CN-互为等电子体的分子为__________。

(3)NaN3是汽车安全气囊中的主要化学成分，其中阴离子中心原子的杂化轨道类型为_________，NF3的空间构型为_________。

(4)GaN、GaP、GaAs都是很好的半导体材料，晶体类型与晶体硅类似，熔点如表所示，分析其变化原因_____________。

	GaN	GaP	GaAs
熔点	1700℃	1480℃	1238℃

(5)GaN晶胞结构如图所示：晶胞中Ga原子采用六方最密堆积方式，每个Ga原子周围距离最近的Ga原子数目为_________；

【答案】 3 1：1 轴对称 CO sp 三角锥形原子半径N<P<As，键长Ga-N<Ga-P<Ga-As，键能Ga-N>Ga-P>Ga-As，故熔点降低 12

【解析】

(1)Ga是31号元素，处于第四周期第IIIA族，价电子排布式为4s24p1，结合泡利原理、洪特规则画出价电子轨道表达式；同周期随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋势，但IIA族、VA族元素原子具有全充满、半充满稳定结构，第一电离能高于同周期相邻元素的；

(2)HCN分子的结构式为H-C≡N，单键为σ键，三键含有1个中σ键、2个π键；σ键是原子轨道(电子云)沿键轴(两原子核的连线)方向以“头碰头”的方式发生重叠，具有轴对称特征；原子总数相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体；

(3)计算阴离子N3-中心原子N的孤电子对数、杂化轨道数目，来判断N原子杂化轨道数目；计算NF3中N原子孤电子对数、价层电子对数判断NF3杂化轨道数目；

(4)GaN、GaP、GaAs都是很好的半导体材料，晶体类型与晶体硅类似，说明它们都是原子晶体，原子半径越小，共价键的键长越短，键能越大，原子晶体的熔点越高；

(5)以结构单元上底面面心的Ga原子研究，上底面6个顶点Ga原子、内部的3个Ga原子之距离最近且相等，与上底面共面的结构单元内还有3个Ga原子。

(1)Ga是31号元素，处于第四周期第IIIA族，价电子排布式为4s24p1，结合泡利原理、洪特规则，价电子轨道表达式为；同周期随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋势，但IIA族、VA族元素原子具有全充满、半充满稳定结构，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能：B<Be<C<O<N，故第一电离能介于N和B之间的第二周期元素有3种；

(2)HCN分子的结构式为H-C≡N，单键为σ键，三键含有1个中σ键、2个π键，故σ键与π键的数目之比为2：2=1：1；σ键是原子轨道(电子云)沿键轴(两原子核的连线)方向以“头碰头”的方式发生重叠，σ键的对称方式为轴对称；用O原子替换N原子、1个单位负电荷可得CN-的一种等电子体的分子为CO；

(3)阴离子N3-与CO2是等电子体，故其中心原子N的孤电子对数是0，杂化轨道数目=0+2=2，N原子采取sp杂化；NF3中N原子孤电子对数==1，价层电子对数=1+3=4，所以分子立体构型为三角锥形；

(4)GaN、GaP、GaAs都是很好的半导体材料，晶体类型与晶体硅类似，说明它们都是原子晶体，原子半径N<P<As，键长Ga-N<Ga-P<Ga-As，键能Ga-N>Ga-P>Ga-As，故熔点降低；

(5)以结构单元上底面面心的Ga原子研究，上底面6个顶点Ga原子、内部的3个Ga原子之距离最近且相等，与上底面共面的结构单元内还有3个Ga原子，故每个Ga原子周围距离最近的Ga原子数目为12。

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