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、砷化镓（GaAs）太阳能电池及铜铟镓硒薄膜太阳能电池等。

(1)镓元素位于元素周期表的____周期_____族，砷原子核外的电子有___种运动状态。

(2)Si、P、S 的第一电离能由大到小的顺序是 _____________， 二氧化硅和干冰晶体的熔点差别很大，其原因是________________________________________________。

(3)与AsF3互为等电子体的分子为___________（只写一中），其空间构型为_________。

(4)硼酸(H3BO3)本身不能电离出H+，在水溶液中易结合一个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________________。

(5)金刚石的晶胞如图所示，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a pm(1 pm＝10－12 m)。 金刚石晶胞的密度为_________g/cm3(只要求列算式，阿伏加德罗常数为NA)。

Answer 1

【答案】4 ⅢA 33 P>S>Si SiO2是原子晶体，融化时需破坏共价键，干冰是分子晶体，融化时需破坏范德华力，共价键的键能远大于范德华力，所以二氧化硅的熔点远高于干冰晶体 PCl3 三角锥形 sp3 C>SiC>Si 9.6×1031/a3NA

【解析】

(1)镓元素为31号元素，位于元素周期表的4周期ⅢA 族，砷原子核电荷数为33，核外的电子有33运动状态；综上所述，本题答案是：4，ⅢA，33。

(2) 同一周期元素,元素的第一电离能随着原子序数增大而增大,但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素；Si、P、S元素处于同一周期且原子序数逐渐增大，P处于第VA族,所以第一电离能：P>S>Si；SiO2是原子晶体，融化时需破坏共价键，干冰是分子晶体，融化时需破坏范德华力，共价键的键能远大于范德华力，所以二氧化硅的熔点远高于干冰晶体；综上所述，本题答案是：P>S>Si，SiO2是原子晶体，融化时需破坏共价键，干冰是分子晶体，融化时需破坏范德华力，共价键的键能远大于范德华力，所以二氧化硅的熔点远高于干冰晶体。

(3) 原子数和价电子数都相等的微粒互为等电子体，所以与AsF3互为等电子体的分子为PCl3， PCl3分子是以磷原子为中心，含有σ键有3个，有一对孤对电子，因此杂化方式为sp3 ，则其空间构型为：三角锥型；综上所述，本题答案是：PCl3 ， 三角锥形。

（4）①[B（OH）4]－中B原子的价层电子对数是4，杂化类型为sp3；综上所述，本题答案是：sp3 。
②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，这说明[B（OH）4]－中含有配位键，则结构式为；综上所述，本题答案是：。

（5）①金刚石、晶体硅、碳化硅都是原子晶体，半径越小，熔点越高，即熔点高低顺序为C＞SiC＞Si；综上所述，本题答案是：C>SiC>Si。

②根据金刚石的结构可以判断出金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数=8×1/8+6×1/2+4=8，其质量为8×12g；金刚石的晶胞参数为a ×10－10cm，一个晶胞的体积为a3 ×10－30 cm3，所以金刚石晶胞的密度为8×12/(NA×a3 ×10－30)= 9.6×1031/a3NA g/cm3；综上所述，本题答案是：9.6×1031/a3NA。