Question

【题目】钙钛矿（主要成分是CaTiO3)太阳能薄膜电池制备工艺简单、成本低、效率高，引起了科研工作者的广泛关注，科学家认为钙钛矿太阳能电池将取代硅基太阳能电池的统治地位。

(1)基态钛原子的电子排布式为______，若钙原子核外有7种能量状态的电子，则钙原子处于____(填“基”或“激发”）态，氧元素所在周期第一电离能由小到大的前三种元素依次是_______。

(2)硅能形成一系列硅氢化合物，如硅烷系列：SiH4、Si2H6；硅烯系列：Si2H4、Si3H6等，其中硅烷广泛应用于微电子、制造太阳能电池。

①上述分子中硅原子存在sp2杂化的是____，属于正四面体的是_____。

②硅烷链长度远小于烷烃，最可能的原因是______，硅烷同系物熔、沸点的变化规律可能是________.

(3) CaTiO3的晶胞为立方晶胞，结构如下图所示：

则与A距离最近且相等的X有___个，M的坐标是_____；若晶胞参数是r pm, NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度是_____g/cm3。

Answer 1

【答案】[Ar]3d24s2 激发 Li<B<Be Si2H4、Si3H6 SiH4 原子半径Si>C，Si-Si长度大于C-C，键能较小，键的稳定性较差，不利于形成长链 随着相对分子质量的增大而升高 12 （,,）

【解析】

(1)钛是22号元素。从左到右，第一电离能增大；

(2)硅原子最外层有4个电子，乙硅烯、丙硅烯分子中，均有硅原子形成了3个σ键；

(3)观察晶胞图知，顶点A紧邻等距离最近的X位于晶胞的三个平面，即横平面、正平面和侧平面，将每个平面扩展，则每个平面中距离A最近的X均有4个，故共有3×4=12个。

(1)钛是22号元素，电子排布式为[Ar]3d24s2。基态钙原子的20个电子分占6个不同的能级，即电子有6种能量状态，现在有7种能量状态，说明它处于激发态。从左到右，第一电离能增大，Be (2s2) s能级全充满是稳定状态，故由小到大的前三种元素是Li<B<Be。

(2)硅原子最外层有4个电子，乙硅烯、丙硅烯分子中，均有硅原子形成了3个σ键，故二者分子中均有硅原子为sp2 杂化。甲硅烷分子中硅为sp3杂化，是正四面体结构。原子半径Si>C，Si-Si长度大于C-C，键能较小，键的稳定性较差，不利于形成长链。硅烷同系物组成、结构相似，随着分子中硅原子数目的增加，熔、沸点升高。

(3)观察晶胞图知，顶点A紧邻等距离最近的X位于晶胞的三个平面，即横平面、正平面和侧平面，将每个平面扩展，则每个平面中距离A最近的X均有4个，故共有3×4=12个。M位于体心，故其坐标为(,,)。根据均摊原理知，X是氧，一个晶胞中含有一个“CaTiO3”，晶胞的体积是1×10-30r3cm3，由此可求出其密度为g/cm3。