太阳能电池板材料除单晶硅外.还有铜.铟.镓.硒.硅等化学物质．(1)基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,已知高温下CuO→Cu2O+O2.从铜原子价电子层结构(3d和4s轨道上应填充的电子数)变化角度来看.能生成Cu2O的原因是Cu2+的价电子结构为3d9.Cu+的价电子结构为3d10.3d10为稳定结构.所以在高温时.Cu2+得一� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

3．太阳能电池板材料除单晶硅外，还有铜、铟、镓、硒、硅等化学物质．
（1）基态铜原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；已知高温下CuO→Cu₂O+O₂，从铜原子价电子层结构（3d和4s轨道上应填充的电子数）变化角度来看，能生成Cu₂O的原因是Cu²⁺的价电子结构为3d⁹，Cu⁺的价电子结构为3d¹⁰，3d¹⁰为稳定结构，所以在高温时，Cu²⁺得一个电子变成稳定结构的Cu⁺；
（2）硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物，则它们形成的组成最简单的氢化物中，分子构型分别为V形、正四面体，若“Si-H”中共用电子对偏向氢元素，氢气与硒反应是单质硒是氧化剂，则硒与硅的电负性相对大小为Se＞Si（填“＞”、“＜”）．人们把硅与氢元素形成的一类化合物叫硅烷，硅烷的组成、结构与相应的烷烃相似，硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图1所示，呈现这种变化的原因是硅烷为分子晶体，随相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔沸点升高；

（3）与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性（价电子数少于价层轨道数），其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成配合物，如BF₃能与NH₃反应生成BF₃•NH₃，BF₃•NH₃中B原子的杂化轨道类型为sp³，B与N之间形成配位键；
（4）金刚砂（SiC）的硬度为9.5，其晶胞结构如图2所示；则金刚砂晶体类型为原子晶体，在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为12，若晶胞的边长为a pm，则金刚砂的密度为$\frac{1.6×10{\;}^{32}}{aN{\;}_{A}}$g•cm³．

分析（1）根据元素符号，判断元素原子的核外电子数，再根据核外电子排布规律来写；Cu⁺的核外有28个电子，根据构造原理书写其基态离子核外电子排布式，原子轨道处于全空、半满或全满时最稳定；
（2）硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物分别为H₂Se，SiH₄，其分子结构分别与H₂O，CH₄相似；若“Si-H”中键合电子偏向氢原子，说明硅显正价，氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，硒显负价；分子晶体的沸点高低取决于分子间作用力，而分子间作用力与相对分子质量的大小有关，据此答题；
（3）根据价层电子对互斥理论确定其杂化方式，提供空轨道的原子和提供孤电子对的原子之间形成配位键；
（4）根据原子晶体的硬度大；每个碳原子连接4个硅原子，每个硅原子又连接其它3个碳原子，据此判断每个C原子周围最近的C原子数目；该晶胞中C原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Si原子个数为4，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算其密度．

解答解：（1）Cu元素为29号元素，原子核外有29个电子，所以核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；Cu²⁺的价电子结构为3d⁹，Cu⁺的价电子结构为3d¹⁰，3d¹⁰为稳定结构，所以在高温时，Cu²⁺得一个电子变成稳定结构的Cu⁺；
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；Cu²⁺的价电子结构为3d⁹，Cu⁺的价电子结构为3d¹⁰，3d¹⁰为稳定结构，所以在高温时，Cu²⁺得一个电子变成稳定结构的Cu⁺；
（2）硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物分别为H₂Se，SiH₄，其分子结构分别V形，正四面体；若“Si-H”中键合电子偏向氢原子，说明硅显正价，氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，硒显负价，所以硒与硅的电负性相对大小为Se＞Si；硅烷（Si_nH_2n+2）都是分子晶体，分子晶体的沸点高低取决于分子间作用力，而分子间作用力与相对分子质量的大小有关，硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强，
故答案为：V形，正四面体；＞；硅烷为分子晶体，随相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔沸点升高；
（3）BF₃•NH₃中B原子含有3个σ 键和1个配位键，所以其价层电子数是4，B原子采取sp³杂化，该化合物中，B原子提供空轨道的原子、N原子提供孤电子对，所以B、N原子之间形成配位键；
故答案为：sp³；配位；
（4）金刚砂（SiC）的硬度为9.5，属于原子晶体；每个碳原子连接4个硅原子，每个硅原子又连接其它3个碳原子，所以每个C原子周围最近的C原子数目为3×4=12；该晶胞中C原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Si原子个数为4，晶胞边长=a×10^-10cm，体积V=（a×10^-10cm）³，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{40×4}{N{\;}_{A}}}{（a×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}}$g•cm³=$\frac{1.6×10{\;}^{32}}{aN{\;}_{A}}$g•cm³；
故答案为：原子晶体；12；$\frac{1.6×10{\;}^{32}}{aN{\;}_{A}}$g•cm³．

点评本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、原子杂化判断、原子核外电子排布式的书写等知识点，难点是晶胞计算，题目难度中等．

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