Question

【題目】太陽能電池板材料除單晶硅外，還有銅、銦、鎵、硒等化學物質。

（1）基態(tài)銅原子的電子排布式為_____________；已知高溫下CuOCu2O+O2，從銅原子價層電子結構(3d和4s軌道上應填充的電子數)變化角度來看，能生成Cu2O的原因是___________________________。

（2）硒、硅均能與氫元素形成氣態(tài)氫化物，則它們形成的最簡單的氫化物中，分子構型分別為____________， 若“Si-H”中共用電子對偏向氫元素，氫氣與硒反應時單質硒是氧化劑，則硒與硅的電負性相對大小為Se____Si （填“>”、“<”）。人們把硅與氫元素形成的一類化合物叫硅烷。硅烷的組成、結構與相應的烷烴相似，硅烷的沸點與相對分子質量的關系如圖所示，呈現這種變化的原因是_____________________________________________。

（3）與銦、鎵元素處于同一主族的硼元素具有缺電子性(價電子數少于價層軌道數)，其化合物可與具有孤電子對的分子或離子生成配合物，如BF3能與NH3反應生成BF3·NH3。BF3·NH3中B原子的雜化軌道類型為______， B與N之間形成___________鍵。

（4）金剛砂(SiC)的硬度為9.5，其晶胞結構如下圖所示，則金剛砂晶體類型為_________________，在SiC中，每個C原子周圍最近的C原子數目為___個；若晶胞的邊長為a pm，則金剛砂的密度為____g/cm3 （用NA表示阿伏伽德羅常數的值）。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 CuO中銅的價層電子排布為3d9，Cu2O中銅的價層電子排布為3d10，后者處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)而前者不是，因而二價銅能在一定條件下轉化為更穩(wěn)定的一價銅 V形 正四面體形 > 硅烷為分子晶體，隨相對分子質量增大，分子間作用力增強，熔沸點升高 sp3雜化 配位 原子晶體 12 1.6×1032/ (a3·NA)

【解析】分析：(1)原子核外電子排布決定著元素的穩(wěn)定性，特別是全滿、半滿和全空比較穩(wěn)定，因此通過銅原子的核外電子排布可解答；(2)根據已知物質H2O和CH4的分子結構可推知H2Se和SiH4的分子結構，電負性簡單理解就是原子吸引電子的能力，結構相似的物質，其熔沸點可通過分子間作用力大小去判斷；(3)BF3與NH3以配位鍵結合成化合物BF3·NH3時，B元素要形成四個鍵，所以只能以sp3雜化；(4)根據金剛石的晶體結構可推測SiC的晶體結構，通過晶胞中含有的原子數和晶胞的邊長，可計算出晶胞的密度。

詳解：(1)已知銅的原子序數為29，其原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；CuO中銅是+2價，價電子排布為3d9，而Cu2O中銅是+1價，價電子排布為3d10，后者處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)而前者不是，因此CuO能在一定條件下轉化為更穩(wěn)定的Cu2O。

(2)由于O與Se同族，C與Si同族，它們形成的最簡單的氫化物中，H2O分子是V型結構，則H2Se也是V型結構，CH4是正四面體結構，可知SiH4也是正四面體結構；在Si-H中共用電子對偏向氫元素，即氫的電負性>硅，氫氣與硒反應時單質硒是氧化劑，則硒吸引電子能力>氫，所以電負性 Se>Si；由圖象可知，在一系列硅烷中，隨相對分子質量的增大，分子間作用力增強，所以熔沸點升高。

(3)B元素最外層只有3個電子，但有4個軌道，所以可與具有孤電子對的分子或離子以配位鍵形成配合物，因此在配合物BF3·NH3中B原子的雜化軌道類型為sp3雜化，在B和N之間形成配位鍵。

(4) 金剛砂晶體是由C原子和Si原子形成的原子晶體，在該晶胞中含有的C=4，Si= =4，即含有4個SiC，該晶胞為面心立方，且C和Si可以互換，每兩個C原子間最近的距離為面對角線的一半，所以每個C周圍距離最近的C原子有=12個，已知晶胞的邊長為a pm，即a×10-10cm，其體積為a3×10-30cm3，質量為g，則金剛砂的密度為 g/cm3。