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薄膜太阳能电池等。

（1）Cu+在基态时的价电子排布式为______。

（2）砷、碲是第四周期的相邻元素，已知砷的第一电离能大于硒。请从原子结构的角度加以解释______。

（3）GaAs熔点1238℃，难溶于溶剂。其晶体类型为_________。

（4）AsF3的空间构型是：______________。

（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）金刚石的晶胞如下图，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換成硅原子，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立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm。立方氮化硼的密度是___________g·㎝-3(B的相对原子质量为11，只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽徳罗常数为NA)。

Answer 1

【答案】 3d10 )砷的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 原子晶体 三角锥形 sp3杂化 C>SiC>Si

【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，则Cu+在基态时的价电子排布式为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；

(3)GaAs熔点1238℃，难溶于溶剂，可知其晶体类型为原子晶体；

(4)AsF3分子中As原子成3个As-F单键、含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，故AsF3分子为三角锥型；

(5)①[B(OH)4]-中B的价层电子对=4+ (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，其结构为；
(5)①中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；
②因为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，故根据均摊法及BN的化学式可推知，一个晶胞中各含有4个B原子、4个N原子，又因为一个BN的质量是M/NA，而一个晶胞的体积是(361.5×10-10)3cm3，故密度=质量÷体积=gcm-3。