Question

【題目】電池在人類生產生活中具有十分重要的作用，其中鋰離子電池與太陽能電池占有很大比重。太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。其材料有單晶硅，還有銅、鍺、鎵、硒等化合物。

（1）基態亞銅離子中電子占據的原子軌道數目為____________。

（2）若基態硒原子價層電子排布式寫成4s24px24py2，則其違背了____________。

（3）下圖表示碳、硅和磷元素的四級電離能變化趨勢，其中表示磷的曲線是_______(填標號)。

（4）元素X與硅同主族且原子半徑最小，X形成的最簡單氫化物Q的電子式為_____，該分子其中心原子的雜化類型為_____。寫出一種與Q互為等電子體的離子______。

（5）與鎵元素處于同一主族的硼元素具有缺電子性。自然界中含硼元素的鈉鹽是一種天然礦藏，其化學式寫作Na2B4O7·10H2O，實際上它的結構單元是由兩個H3BO3和兩個[B(OH)4]-縮合而成的雙六元環，應該寫成Na2[B4O5(OH)4]8H2O．其結構如圖所示，它的陰離子可形成鏈狀結構，則該晶體中不存在的作用力是__________(填選項字母)。

A 離子鍵 B 共價鍵 C 金屬鍵 D 范德華力 E 氫鍵

（6）GaAs的熔點為1238℃，密度為ρg·cm3，其晶胞結構如圖所示。已知GaAs與GaN具有相同的晶胞結構，則二者晶體的類型均為____，GaAs的熔點____（填“高于”或“低于”）GaN。Ga和As的摩爾質量分別為MGa gmol1和MAs gmol1，原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏加德羅常數值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_______。

Answer 1

【答案】14 洪特規則 b sp3 NH4+ C 原子晶體 低于 [4π10-30×NAρ(r3Ga+r3As)]/3(MGa+M As)

【解析】

（1）根據基態亞銅離子核外電子排布式分析軌道數；

（2）根據洪特規則，電子在相同能量的軌道上排布時，將盡可能分占不同的軌道并且自旋方向相同。

（3）磷原子第一、第二、第三電離能是分別失3p軌道上的1個電子吸收的能量，第四電離能失3s軌道上1個電子吸收的能量；

（4）元素X與硅同主族且原子半徑最小，X是C元素；

（5）根據Na2[B4O5(OH)4]8H2O的結構圖分析存在作用力；

（6）原子晶體的特點是熔點高；原子晶體中原子半徑越小，熔點越高；晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率=晶胞中原子的總體積÷晶胞體積×100%。

（1）基態亞銅離子核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d10，占據的原子軌道數是14；

（2）根據洪特規則，電子在相同能量的軌道上排布時，將盡可能分占不同的軌道并且自旋方向相同，若基態硒原子價層電子排布式寫成4s24px24py2，則其違背了洪特原則。

（3）磷原子3p軌道上有3個電子，第一、第二、第三電離能是分別失3p軌道上的1個電子吸收的能量，第四電離能失3s軌道上1個電子吸收的能量，3s軌道為全滿的穩定狀態，所以第四電離能與第三電離能相差較大，碳、硅第一、第二電離能分別失最外層p軌道2個電子吸收的能量，第三電離能失最外層s2上1個電子吸收的能量， s軌道為全滿的穩定狀態，所以第三電離能與第二電離能相差較大，所以曲線b表示磷；

（4）C元素形成的最簡單氫化物是CH4，CH4是共價化合物，電子式為，該分子其中心原子C的雜化軌道數是，雜化類型為sp3。原子數相同、價電子數也相同的微粒為等電子體，CH4的原子數是5、價電子數是8，與CH4互為等電子體的離子是NH4+；

（5）根據結構圖可知，活潑金屬和酸根離子之間存在離子鍵、非金屬元素之間易形成共價鍵，分子之間存在范德華力，水分子之間存在氫鍵，所以不存在的作用力是金屬鍵，選C；

（6）GaAs的熔點為1238℃，熔點高，所以屬于原子晶體；As原子的半徑大于N原子，原子晶體中原子半徑越小，熔點越高，所以GaAs的熔點低于GaN；根據均攤原則，GaAs晶胞中Ga原子個數是4、As原子數是，1個晶胞中原子的總體積是 ；根據晶體密度的計算公式，, ，GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為 =[4π10-30×NAρ(r3Ga+r3As)]/3(MGa+MAs)。