Question

【题目】太阳能电池板材料除单晶硅外，还有铜、铟、镲、硒、硅等化学物质。

（1）基态铜原子有________种运动状态不同的电子，核外电子占据最高能层的符号是__________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为____________________；

（2）①硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物。则它们形成的组成最简单的氢化物的分子构型分别为______________、_______________。

②若“Si—H”中共用电子对偏向氢元素，氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，则硒与硅的电负性相对大小为 Se___Si（填“>”或“<”）。

③人们把硅与氢元素形成的一类化合物叫硅烷。硅烷的组成、结构与相应的烷烃相似，硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示，呈现这种变化的原因是________________________________________。

③与铟、镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性（价电子数少于价层轨道数），其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成配合物，如BF3能与NH3反应生成BF3·NH3。BF3·NH3中B原子的杂化轨道类型为________________，B与N之间形成_________键。

（4）砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长，耗能少。

已知砷化镓的晶胞结构如图所示，则砷化镓的化学式为____________，AS和Ga之间的化学键为________和_________。砷化镓密度为ρg·cm-3， Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol-1和MAs g·mol-1，原子半径分别为rGa pm和rAspm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为______________（用含有ρ、NA等符号的式子表示）

Answer 1

【答案】 29 N 球形 V 形 正四面体 > 相对分子质量(M)越大，范德华力越大，沸点越高 sp3 配位键 GaAs 共价键 配位键 ×100%

【解析】（1）Cu元素核电荷数为29，所以核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，基态铜原子有29种运动状态不同的电子；核外电子占据最高能层的符号是 N；占据4s能层电子的电子云轮廓图形状为球形；正确答案：29； N ； 球形。

（2）①硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物分别为H2Se、SiH4；中心原子硒杂化轨道数=中心原子的孤电子对数+中心原子的σ键个数=2+1/2×（6-2）=4，属于sp3杂化，因为有2对孤电子对，所以分子构型为V形；中心原子硅杂化轨道数=中心原子的孤电子对数+中心原子的σ键个数=4+1/2×（4-4）=4，属于sp3杂化，因为没有孤电子对，所以分子构型为正四面体；正确答案：V 形； 正四面体。

②若“Si—H”中共用电子对偏向氢原子，说明硅显正价；氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,硒显负价，所以硒与硅的电负性相对大小为Se>Si；正确答案：>。

③硅烷都是分子晶体,分子晶体的沸点高低取决于分子间作用力,而分子间作用力与相对分子质量的大小有关,硅烷的相对分子质量越大,分子间范德华力越强；正确答案：相对分子质量(M)越大，范德华力越大，沸点越高。

④ BF3·NH3中B原子含有3个键和1个配位键,所以其价层电子数是4,B原子采取sp3 杂化,该化合物中,B原子提供空轨道、N原子提供孤电子对,所以B、N原子之间形成配位键；正确答案：sp3 ； 配位键。

（4）根据晶胞结构可知，鎵原子个数为8×1/8+6×1/2=4, 砷原子个数为4,个数比1:1，因此砷化镓的化学式为GaAs；它属于共价化合物，AS和Ga之间的化学键为共价键和配位键；砷化镓密度为ρ gcm-3，根据均摊法计算，As：8×1/8+6×1/2=4, Ga：4×1=4，所以该晶胞中有4个GaAs；故其晶胞中原子所占的体积V1=(4/3πr3As×4+4/3πr3Ga×4)×10-30，晶胞的体积V2=m/ρ=，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为V1/V2×100%，将V1、V2带入计算得百分率=×100%；正确答案：GaAs ； 共价键； 配位键； 。