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薄膜太陽能電池等。

(1)銅原子在基態時的價電子排布式為__________。金屬銅的結構形式為面心立方最密堆積，晶胞中每個銅原子周圍最近的銅原子有________個。

(2)砷、硒是第四周期的相鄰元素，已知砷的第一電離能大于硒。請從原子結構的角度 加以解釋_______________________。

(3)GaC13和AsF3的空間構型分別是：_________，_______。

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

①[B(OH)4]－中B原子的雜化類型為____________；

②[B(OH)4]－的結構式為_________________。

(5)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、碳化硅的熔點由高到低的排列順序是______________(用化學式表示)；

②立方氮化硼晶體的結構與金剛石相似，硬度與金剛石相當，晶胞邊長為361.5pm (1pm=10-12m)。立方氮化硼的密度是______g·cm-3(只要求列算式，不必計算出數值，阿伏加德羅常數為NA)。

Answer 1

【答案】（1）3d10（2分）(2)砷的4p軌道上的電子處于半充滿狀態，比較穩定，氣態原子失去一個電子需要的能量比較大。（2分）

（3）原子晶體109°28′（2分）

（4）平面三角形，三角錐（2分）

（5）①sp3（1分）②（2分）

（6）①C＞SiC＞Si（2分）②（2分）

【解析】試題分析：（1）銅的核電荷數為29，根據構造原理排列為[Ar]3d104s1，Cu+為失去1個電子后達到全滿的結構，故價電子排布為3d10；

（2）砷的4p軌道上的電子處于半充滿狀態，比較穩定，氣態原子失去一個電子需要的能量比較大，所以砷的第一電離能大于硒。

（3）GaAs熔點1238℃，難溶于溶劑，說明晶體類型為原子晶體，根據Ga、As原子結構推測，GaAs晶體與金剛石類似，其鍵角為109°28′。

（4）GaCl3和AsF3的中心原子價層電子對數分別是3、3+（5-1×3）/2＝4，所以空間構型分別是平面三角形，三角錐。

（5）①[B（OH）4]－中B原子的價層電子對數是4，雜化類型為sp3。

②硼酸（H3BO3）本身不能電離出H+，在水中易結合一個OH－生成[B（OH）4]－，而體現弱酸性，這說明[B（OH）4]－中含有配位鍵，則結構式為；

（6）①金剛石、晶體硅、碳化硅都是原子晶體，半徑越小。熔點越高，即熔點高低順序為C＞SiC＞Si。

②根據分攤原則，立方氮化硼晶體的結構與金剛石相似，晶胞中共有8個原子，N和B各占4個。因此如果晶胞邊長為361．5pm，則立方氮化硼的密度是g·cm－3。