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、砷化鎵（GaAs）太陽能電池及銅銦鎵硒薄膜太陽能電池等。

(1)鎵元素位于元素周期表的____周期_____族，砷原子核外的電子有___種運動狀態。

(2)Si、P、S 的第一電離能由大到小的順序是 _____________， 二氧化硅和干冰晶體的熔點差別很大，其原因是________________________________________________。

(3)與AsF3互為等電子體的分子為___________（只寫一中），其空間構型為_________。

(4)硼酸(H3BO3)本身不能電離出H+，在水溶液中易結合一個OH－生成[B(OH)4]－，而體現弱酸性。

①[B(OH)4]－中B原子的雜化類型為______________。

②[B(OH)4]－的結構式為________________。

(5)金剛石的晶胞如圖所示，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金剛石的晶胞參數為a pm(1 pm＝10－12 m)。 金剛石晶胞的密度為_________g/cm3(只要求列算式，阿伏加德羅常數為NA)。

Answer 1

【答案】4 ⅢA 33 P>S>Si SiO2是原子晶體，融化時需破壞共價鍵，干冰是分子晶體，融化時需破壞范德華力，共價鍵的鍵能遠大于范德華力，所以二氧化硅的熔點遠高于干冰晶體 PCl3 三角錐形 sp3 C>SiC>Si 9.6×1031/a3NA

【解析】

(1)鎵元素為31號元素，位于元素周期表的4周期ⅢA 族，砷原子核電荷數為33，核外的電子有33運動狀態；綜上所述，本題答案是：4，ⅢA，33。

(2) 同一周期元素,元素的第一電離能隨著原子序數增大而增大,但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；Si、P、S元素處于同一周期且原子序數逐漸增大，P處于第VA族,所以第一電離能：P>S>Si；SiO2是原子晶體，融化時需破壞共價鍵，干冰是分子晶體，融化時需破壞范德華力，共價鍵的鍵能遠大于范德華力，所以二氧化硅的熔點遠高于干冰晶體；綜上所述，本題答案是：P>S>Si，SiO2是原子晶體，融化時需破壞共價鍵，干冰是分子晶體，融化時需破壞范德華力，共價鍵的鍵能遠大于范德華力，所以二氧化硅的熔點遠高于干冰晶體。

(3) 原子數和價電子數都相等的微粒互為等電子體，所以與AsF3互為等電子體的分子為PCl3， PCl3分子是以磷原子為中心，含有σ鍵有3個，有一對孤對電子，因此雜化方式為sp3 ，則其空間構型為：三角錐型；綜上所述，本題答案是：PCl3 ， 三角錐形。

（4）①[B（OH）4]－中B原子的價層電子對數是4，雜化類型為sp3；綜上所述，本題答案是：sp3 。
②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]－，而體現弱酸性，這說明[B（OH）4]－中含有配位鍵，則結構式為；綜上所述，本題答案是：。

（5）①金剛石、晶體硅、碳化硅都是原子晶體，半徑越小，熔點越高，即熔點高低順序為C＞SiC＞Si；綜上所述，本題答案是：C>SiC>Si。

②根據金剛石的結構可以判斷出金剛石的一個晶胞中含有的碳原子數=8×1/8+6×1/2+4=8，其質量為8×12g；金剛石的晶胞參數為a ×10－10cm，一個晶胞的體積為a3 ×10－30 cm3，所以金剛石晶胞的密度為8×12/(NA×a3 ×10－30)= 9.6×1031/a3NA g/cm3；綜上所述，本題答案是：9.6×1031/a3NA。