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)铜原子在基态时的价电子排布式为__________。金属铜的结构形式为面心立方最密堆积，晶胞中每个铜原子周围最近的铜原子有________个。

(2)砷、硒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)GaC13和AsF3的空间构型分别是：_________，_______。

(4)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_________________。

(5)金刚石的晶胞如图，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 (1pm=10-12m)。立方氮化硼的密度是______g·cm-3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA)。

Answer 1

【答案】（1）3d10（2分）(2)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。（2分）

（3）原子晶体109°28′（2分）

（4）平面三角形，三角锥（2分）

（5）①sp3（1分）②（2分）

（6）①C＞SiC＞Si（2分）②（2分）

【解析】试题分析：（1）铜的核电荷数为29，根据构造原理排列为[Ar]3d104s1，Cu+为失去1个电子后达到全满的结构，故价电子排布为3d10；

（2）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，所以砷的第一电离能大于硒。

（3）GaAs熔点1238℃，难溶于溶剂，说明晶体类型为原子晶体，根据Ga、As原子结构推测，GaAs晶体与金刚石类似，其键角为109°28′。

（4）GaCl3和AsF3的中心原子价层电子对数分别是3、3+（5-1×3）/2＝4，所以空间构型分别是平面三角形，三角锥。

（5）①[B（OH）4]－中B原子的价层电子对数是4，杂化类型为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；

（6）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。

②根据分摊原则，立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似，晶胞中共有8个原子，N和B各占4个。因此如果晶胞边长为361．5pm，则立方氮化硼的密度是g·cm－3。