Question

【題目】常見的太陽能電池有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、GaAs太陽能電池及銅銦鎵硒等多種元素構(gòu)成薄膜太陽能電池。回答下列問題：

(1)基態(tài)亞銅離子(Cu+)的價(jià)層電子排布式為__________。

(2)砷、硒是第四周期的相鄰元素，已知砷的第一電離能(947kJ·mo1－1)大于硒(941k]·mol－l)。請(qǐng)從原子結(jié)構(gòu)的角度加以解釋__________。

(3)H2O的沸點(diǎn)高于H2Se的沸點(diǎn)，其原因是__________。

(4)GaCl3和AsF3的分子立體構(gòu)型分別是__________，__________。

(5)硼酸(H3BO3)本身不能電離出H+，在水中易結(jié)合一個(gè)OH－生成[B(OH)4]－，而體現(xiàn)弱酸性。

①[B(OH)4] －中B原子的雜化類型為__________。

②[B(OH)4] －的結(jié)構(gòu)式為__________。

(6)金剛石的晶胞如圖，若以硅原子代替金剛石晶體中的碳原子，便得到晶體硅；若將金剛石晶體中一半的碳原子換成硅原子，且碳、硅原子交替，即得到碳化硅晶體(金剛砂)。

①金剛石、晶體硅、碳化硅的熔點(diǎn)由高到低的排列順序是__________(用化學(xué)式表示)

②金剛石的晶胞參數(shù)為apm(lpm=10－12m)，1cm3晶體的平均質(zhì)量為__________g(只要求列算式，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。

Answer 1

【答案】3d10 砷的價(jià)電子排布式是4s24p3，4p軌道上的電子處于半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定， 氣態(tài)原子失去一個(gè)電子需要的能量比較大 水分子間存在氫鍵 平面三角形 三角錐形 sp3 C>SiC>Si 9.6×1031/(a3NA)

【解析】

（1）銅是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知，其基態(tài)原子核外電子排布式為: 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。

（2）砷的價(jià)電子排布式是4s24p3，4p軌道上的電子處于半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，氣態(tài)原子失去一個(gè)電子需要的能量比較大，而硒的價(jià)電子排布式是4s2 4p4， 4p軌道上失去一個(gè)電子才處于半充滿狀態(tài)，故第一電離能較小。

（3）H2O的沸點(diǎn)高于H2Se的沸點(diǎn)，是因?yàn)樗�分子間存在氫鍵。

（4）GaCl3中Ga原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，沒有孤電子對(duì)，而AsF3中As原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，有一個(gè)孤電子對(duì)。

（5）①[B(OH)4]-中B的價(jià)層電子對(duì)=4+1/2(3+1-4×1)=4，所以采取sp3雜化。

②B原子是缺電子原子，所以該離子中還含有配位鍵。

（6）①根據(jù)鍵長C-C<C-Si<Si-Si判斷。

②金剛石屬于面心立方晶胞，根據(jù)均攤法計(jì)算。

（1）銅是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知，其基態(tài)原子核外電子排布式為： 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，則Cu+在基態(tài)時(shí)的價(jià)電子排布式為3d10， 故答案為：3d10。

（2）砷的價(jià)電子排布式是4s24p3，4p軌道上的電子處于半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，氣態(tài)原子失去一個(gè)電子需要的能量比較大，而硒的價(jià)電子排布式是4s2 4p4，4p軌道上失去一個(gè)電子才處于半充滿狀態(tài)，故第一電離能較小，故答案為：砷的價(jià)電子排布式是4s24p3，4p軌道上的電子處于半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，氣態(tài)原子失去一個(gè)電子需要的能量比較大。

（3）H2O的沸點(diǎn)高于H2Se的沸點(diǎn)，是因?yàn)樗�分子間存在氫鍵，故答案為：水分子間存在氫鍵。

（4）GaCl3中Ga原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，沒有孤電子對(duì)，而AsF3中As原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，有一個(gè)孤電子對(duì)，故GaCl3空間構(gòu)型為平面三角形，AsF3的空間構(gòu)型為三角錐形；

故答案為：平面三角形；三角錐形。

（5）①[B(OH)4]-中B的價(jià)層電子對(duì)=4+1/2(3+1-4×1)=4，所以采取sp3雜化，故答案為：sp3。

②B原子是缺電子原子，所以該離子中還含有配位鍵，其結(jié)構(gòu)式為：，故答案為：。

（6）①形成的晶體都是原子晶體，由于鍵長C-C<C-Si<Si-Si，則熔點(diǎn)為金剛石>碳化硅>晶體硅，故答案為：C>SiC>Si。

②金剛石屬于面心立方晶胞，即C原子處在立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，6個(gè)面心，體內(nèi)有4個(gè)，根據(jù)均攤法推知，一個(gè)晶胞中含有8個(gè)C原子，又因?yàn)橐粋�(gè)C原子的質(zhì)量為12/NAg，一個(gè)晶胞中所含C原子的質(zhì)量為96/NA g，而一個(gè)晶胞的體積為（a×10－10）3 cm3，所以1cm3晶體的平均質(zhì)量為9.6×1031/(a3 NA) g，故答案為：9.6×1031/(a3 NA)。