Question

【题目】常见的太阳能电池有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、GaAs太阳能电池及铜铟镓硒等多种元素构成薄膜太阳能电池。回答下列问题：

(1)基态亚铜离子(Cu+)的价层电子排布式为__________。

(2)砷、硒是第四周期的相邻元素，已知砷的第一电离能(947kJ·mo1－1)大于硒(941k]·mol－l)。请从原子结构的角度加以解释__________。

(3)H2O的沸点高于H2Se的沸点，其原因是__________。

(4)GaCl3和AsF3的分子立体构型分别是__________，__________。

(5)硼酸(H3BO3)本身不能电离出H+，在水中易结合一个OH－生成[B(OH)4]－，而体现弱酸性。

①[B(OH)4] －中B原子的杂化类型为__________。

②[B(OH)4] －的结构式为__________。

(6)金刚石的晶胞如图，若以硅原子代替金刚石晶体中的碳原子，便得到晶体硅；若将金刚石晶体中一半的碳原子换成硅原子，且碳、硅原子交替，即得到碳化硅晶体(金刚砂)。

①金刚石、晶体硅、碳化硅的熔点由高到低的排列顺序是__________(用化学式表示)

②金刚石的晶胞参数为apm(lpm=10－12m)，1cm3晶体的平均质量为__________g(只要求列算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。

Answer 1

【答案】3d10 砷的价电子排布式是4s24p3，4p轨道上的电子处于半充满状态，比较稳定， 气态原子失去一个电子需要的能量比较大 水分子间存在氢键 平面三角形 三角锥形 sp3 C>SiC>Si 9.6×1031/(a3NA)

【解析】

（1）铜是29号元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为: 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。

（2）砷的价电子排布式是4s24p3，4p轨道上的电子处于半充满状态，比较稳定，气态原子失去一个电子需要的能量比较大，而硒的价电子排布式是4s2 4p4， 4p轨道上失去一个电子才处于半充满状态，故第一电离能较小。

（3）H2O的沸点高于H2Se的沸点，是因为水分子间存在氢键。

（4）GaCl3中Ga原子的价层电子对数为3，没有孤电子对，而AsF3中As原子的价层电子对数为4，有一个孤电子对。

（5）①[B(OH)4]-中B的价层电子对=4+1/2(3+1-4×1)=4，所以采取sp3杂化。

②B原子是缺电子原子，所以该离子中还含有配位键。

（6）①根据键长C-C<C-Si<Si-Si判断。

②金刚石属于面心立方晶胞，根据均摊法计算。

（1）铜是29号元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为： 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，则Cu+在基态时的价电子排布式为3d10， 故答案为：3d10。

（2）砷的价电子排布式是4s24p3，4p轨道上的电子处于半充满状态，比较稳定，气态原子失去一个电子需要的能量比较大，而硒的价电子排布式是4s2 4p4，4p轨道上失去一个电子才处于半充满状态，故第一电离能较小，故答案为：砷的价电子排布式是4s24p3，4p轨道上的电子处于半充满状态，比较稳定，气态原子失去一个电子需要的能量比较大。

（3）H2O的沸点高于H2Se的沸点，是因为水分子间存在氢键，故答案为：水分子间存在氢键。

（4）GaCl3中Ga原子的价层电子对数为3，没有孤电子对，而AsF3中As原子的价层电子对数为4，有一个孤电子对，故GaCl3空间构型为平面三角形，AsF3的空间构型为三角锥形；

故答案为：平面三角形；三角锥形。

（5）①[B(OH)4]-中B的价层电子对=4+1/2(3+1-4×1)=4，所以采取sp3杂化，故答案为：sp3。

②B原子是缺电子原子，所以该离子中还含有配位键，其结构式为：，故答案为：。

（6）①形成的晶体都是原子晶体，由于键长C-C<C-Si<Si-Si，则熔点为金刚石>碳化硅>晶体硅，故答案为：C>SiC>Si。

②金刚石属于面心立方晶胞，即C原子处在立方体的8个顶点，6个面心，体内有4个，根据均摊法推知，一个晶胞中含有8个C原子，又因为一个C原子的质量为12/NAg，一个晶胞中所含C原子的质量为96/NA g，而一个晶胞的体积为（a×10－10）3 cm3，所以1cm3晶体的平均质量为9.6×1031/(a3 NA) g，故答案为：9.6×1031/(a3 NA)。