Question

【题目】太阳能电池板材料除单晶硅外，还有铜、铟、镓、硒等化学物质。

（1）基态铜原子的电子排布式为_____________；已知高温下CuOCu2O+O2，从铜原子价层电子结构(3d和4s轨道上应填充的电子数)变化角度来看，能生成Cu2O的原因是___________________________。

（2）硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物，则它们形成的最简单的氢化物中，分子构型分别为____________， 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“>”、“<”）。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电子对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）金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如下图所示，则金刚砂晶体类型为_________________，在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为___个；若晶胞的边长为a pm，则金刚砂的密度为____g/cm3 （用NA表示阿伏伽德罗常数的值）。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 CuO中铜的价层电子排布为3d9，Cu2O中铜的价层电子排布为3d10，后者处于稳定的全充满状态而前者不是，因而二价铜能在一定条件下转化为更稳定的一价铜 V形 正四面体形 > 硅烷为分子晶体，随相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔沸点升高 sp3杂化 配位 原子晶体 12 1.6×1032/ (a3·NA)

【解析】分析：(1)原子核外电子排布决定着元素的稳定性，特别是全满、半满和全空比较稳定，因此通过铜原子的核外电子排布可解答；(2)根据已知物质H2O和CH4的分子结构可推知H2Se和SiH4的分子结构，电负性简单理解就是原子吸引电子的能力，结构相似的物质，其熔沸点可通过分子间作用力大小去判断；(3)BF3与NH3以配位键结合成化合物BF3·NH3时，B元素要形成四个键，所以只能以sp3杂化；(4)根据金刚石的晶体结构可推测SiC的晶体结构，通过晶胞中含有的原子数和晶胞的边长，可计算出晶胞的密度。

详解：(1)已知铜的原子序数为29，其原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；CuO中铜是+2价，价电子排布为3d9，而Cu2O中铜是+1价，价电子排布为3d10，后者处于稳定的全充满状态而前者不是，因此CuO能在一定条件下转化为更稳定的Cu2O。

(2)由于O与Se同族，C与Si同族，它们形成的最简单的氢化物中，H2O分子是V型结构，则H2Se也是V型结构，CH4是正四面体结构，可知SiH4也是正四面体结构；在Si-H中共用电子对偏向氢元素，即氢的电负性>硅，氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，则硒吸引电子能力>氢，所以电负性 Se>Si；由图象可知，在一系列硅烷中，随相对分子质量的增大，分子间作用力增强，所以熔沸点升高。

(3)B元素最外层只有3个电子，但有4个轨道，所以可与具有孤电子对的分子或离子以配位键形成配合物，因此在配合物BF3·NH3中B原子的杂化轨道类型为sp3杂化，在B和N之间形成配位键。

(4) 金刚砂晶体是由C原子和Si原子形成的原子晶体，在该晶胞中含有的C=4，Si= =4，即含有4个SiC，该晶胞为面心立方，且C和Si可以互换，每两个C原子间最近的距离为面对角线的一半，所以每个C周围距离最近的C原子有=12个，已知晶胞的边长为a pm，即a×10-10cm，其体积为a3×10-30cm3，质量为g，则金刚砂的密度为 g/cm3。