Question

【題目】電池在人類生產(chǎn)生活中具有十分重要的作用，其中鋰離子電池與太陽能電池占有很大比重。太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。其材料有單晶硅，還有銅、鍺、鎵、硒等化合物。

（1）基態(tài)亞銅離子中電子占據(jù)的原子軌道數(shù)目為____________。

（2）若基態(tài)硒原子價(jià)層電子排布式寫成4s24px24py2，則其違背了____________。

（3）下圖表示碳、硅和磷元素的四級電離能變化趨勢，其中表示磷的曲線是_______(填標(biāo)號)。

（4）元素X與硅同主族且原子半徑最小，X形成的最簡單氫化物Q的電子式為_____，該分子其中心原子的雜化類型為_____。寫出一種與Q互為等電子體的離子______。

（5）與鎵元素處于同一主族的硼元素具有缺電子性。自然界中含硼元素的鈉鹽是一種天然礦藏，其化學(xué)式寫作Na2B4O7·10H2O，實(shí)際上它的結(jié)構(gòu)單元是由兩個(gè)H3BO3和兩個(gè)[B(OH)4]-縮合而成的雙六元環(huán)，應(yīng)該寫成Na2[B4O5(OH)4]8H2O．其結(jié)構(gòu)如圖所示，它的陰離子可形成鏈狀結(jié)構(gòu)，則該晶體中不存在的作用力是__________(填選項(xiàng)字母)。

A 離子鍵 B 共價(jià)鍵 C 金屬鍵 D 范德華力 E 氫鍵

（6）GaAs的熔點(diǎn)為1238℃，密度為ρg·cm3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。已知GaAs與GaN具有相同的晶胞結(jié)構(gòu)，則二者晶體的類型均為____，GaAs的熔點(diǎn)____（填“高于”或“低于”）GaN。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa gmol1和MAs gmol1，原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_______。

Answer 1

【答案】14 洪特規(guī)則 b sp3 NH4+ C 原子晶體 低于 [4π10-30×NAρ(r3Ga+r3As)]/3(MGa+M As)

【解析】

（1）根據(jù)基態(tài)亞銅離子核外電子排布式分析軌道數(shù)；

（2）根據(jù)洪特規(guī)則，電子在相同能量的軌道上排布時(shí)，將盡可能分占不同的軌道并且自旋方向相同。

（3）磷原子第一、第二、第三電離能是分別失3p軌道上的1個(gè)電子吸收的能量，第四電離能失3s軌道上1個(gè)電子吸收的能量；

（4）元素X與硅同主族且原子半徑最小，X是C元素；

（5）根據(jù)Na2[B4O5(OH)4]8H2O的結(jié)構(gòu)圖分析存在作用力；

（6）原子晶體的特點(diǎn)是熔點(diǎn)高；原子晶體中原子半徑越小，熔點(diǎn)越高；晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率=晶胞中原子的總體積÷晶胞體積×100%。

（1）基態(tài)亞銅離子核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d10，占據(jù)的原子軌道數(shù)是14；

（2）根據(jù)洪特規(guī)則，電子在相同能量的軌道上排布時(shí)，將盡可能分占不同的軌道并且自旋方向相同，若基態(tài)硒原子價(jià)層電子排布式寫成4s24px24py2，則其違背了洪特原則。

（3）磷原子3p軌道上有3個(gè)電子，第一、第二、第三電離能是分別失3p軌道上的1個(gè)電子吸收的能量，第四電離能失3s軌道上1個(gè)電子吸收的能量，3s軌道為全滿的穩(wěn)定狀態(tài)，所以第四電離能與第三電離能相差較大，碳、硅第一、第二電離能分別失最外層p軌道2個(gè)電子吸收的能量，第三電離能失最外層s2上1個(gè)電子吸收的能量， s軌道為全滿的穩(wěn)定狀態(tài)，所以第三電離能與第二電離能相差較大，所以曲線b表示磷；

（4）C元素形成的最簡單氫化物是CH4，CH4是共價(jià)化合物，電子式為，該分子其中心原子C的雜化軌道數(shù)是，雜化類型為sp3。原子數(shù)相同、價(jià)電子數(shù)也相同的微粒為等電子體，CH4的原子數(shù)是5、價(jià)電子數(shù)是8，與CH4互為等電子體的離子是NH4+；

（5）根據(jù)結(jié)構(gòu)圖可知，活潑金屬和酸根離子之間存在離子鍵、非金屬元素之間易形成共價(jià)鍵，分子之間存在范德華力，水分子之間存在氫鍵，所以不存在的作用力是金屬鍵，選C；

（6）GaAs的熔點(diǎn)為1238℃，熔點(diǎn)高，所以屬于原子晶體；As原子的半徑大于N原子，原子晶體中原子半徑越小，熔點(diǎn)越高，所以GaAs的熔點(diǎn)低于GaN；根據(jù)均攤原則，GaAs晶胞中Ga原子個(gè)數(shù)是4、As原子數(shù)是，1個(gè)晶胞中原子的總體積是 ；根據(jù)晶體密度的計(jì)算公式，, ，GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為 =[4π10-30×NAρ(r3Ga+r3As)]/3(MGa+MAs)。