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)基態(tài)亞銅離子(Cu+)的價電子排布圖為_________；高溫下CuO 容易轉化為Cu2O，試從原子結構角度解釋原因：_____。

(2)鎵、砷、硒三種元素位于第四周期，其第一電離能從大到小的順序為_____(用元素符號表示)

(3)GaCl3和AsF3的立體構型分別是_____，_____。

(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(xiàn)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金剛石的晶胞參數(shù)為a pm(1pm＝10－12 m)。1cm3晶體的平均質量為_____g(只要求列算式，阿伏加德羅常數(shù)為NA)。

Answer 1

【答案】 Cu2O 中 Cu+的價層電子排布處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài) As>Se>Ga 平面三角形 三角錐型 sp3 C>SiC>Si

【解析】

(1)基態(tài)銅 (Cu)的價電子排布式為3d104s1，其失去最外層1個電子后為亞銅離子(Cu+)，排布式變?yōu)?/span>3d10，電子排布圖為；亞銅離子(Cu+)價層電子排布處于全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，而銅離子價層電子排布為3d9，不穩(wěn)定，故高溫下CuO 容易轉化為Cu2O；

（2）鎵、砷、硒三種元素分別位于第四周期IIIA族、VA族、VIA族，同周期從左到右元素的第一電離能呈增大趨勢，但砷的4p能級處于半充滿狀態(tài)，As的第一電離能大于其相鄰元素的第一電離能；

（3）用價層電子對互斥理論分析分子的構型；

（4）①[B(OH)4]－中的B原子上的孤電子對=（a+1-bx）=（3+1-4）=0，σ鍵電子對數(shù)為4，價層電子對數(shù)為4，則B 原子的雜化類型為sp3；

②其結構式為：；

（5）①金剛石、晶體硅、碳化硅均為原子晶體，共價鍵的鍵能與原子半徑有關，原子半徑越小共價鍵的鍵能越大，熔沸點越高，鍵能：C—C>C—Si>Si—Si，則熔點由高到低的排列順序C>SiC>Si；

②金剛石的密度=。

(1) 基態(tài)銅 (Cu)的價電子排布式為3d104s1，其失去最外層1個電子后為亞銅離子(Cu+)，排布式變?yōu)?/span>3d10，電子排布圖為；亞銅離子(Cu+)價層電子排布處于全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，而銅離子價層電子排布為3d9，不穩(wěn)定，故高溫下CuO 容易轉化為Cu2O；則答案為Cu2O 中 Cu+的價層電子排布處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)；

（2）鎵、砷、硒三種元素分別位于第四周期IIIA族、VA族、VIA族，同周期從左到右元素的第一電離能呈增大趨勢，但砷的4p能級處于半充滿狀態(tài)，As的第一電離能大于其相鄰元素的第一電離能，即第一電離能由大到小的順序為As>Se>Ga；

（3）GaCl3中Ga上的孤電子對數(shù)為×（3-3×1）=0，σ鍵電子對數(shù)為3，價層電子對數(shù)為3，由于沒有孤電子對，故其構型為平面三角形；AsF3中As上的孤電子對數(shù)為×（5-3×1）=1，σ鍵電子對數(shù)為3，價層電子對數(shù)為4，由于含1對孤電子對，立體構型為三角錐型；；

（4）①[B(OH)4]－中的B原子上的孤電子對=（a+1-bx）=（3+1-4）=0，σ鍵電子對數(shù)為4，價層電子對數(shù)為4，則B 原子的雜化類型為sp3；

②其結構式為：；

（5）①金剛石、晶體硅、碳化硅均為原子晶體，共價鍵的鍵能與原子半徑有關，原子半徑越小共價鍵的鍵能越大，熔沸點越高，鍵能：C—C>C—Si>Si—Si，則熔點由高到低的排列順序C>SiC>Si；

②金剛石的密度=，1個金剛石晶胞中碳原子數(shù)=8+6+4=8，體積V=a3 pm3=（a×10-10）3cm3，密度==g/cm3，則1cm3晶體的平均質量為g。