Question

15．化學材料的研發(fā)和使用，為開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟發(fā)展的新動力提供有力支撐，請根據(jù)你所學知識回答：
（1）太陽能熱水器吸熱涂層常使用一種以鎳或鎳合金空心球做吸收劑，則基態(tài)鎳原子的外圍電子排布式3d⁸4s²．
（2）由氧、鎳和碳三種元素組成的化合物四碳基鎳[Ni（CO）₄]為無色揮發(fā)性劇毒液體，熔點-25℃，沸點43℃．不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、苯、四氯化碳等有機溶劑，四碳基鎳的晶體類型是分子晶體，寫出一種與配體等電子體的化學式N₂．
（3）三氟化氮在太陽能電池制造中得到廣泛應用．它可在銅的催化作用下由F₂和過量的NH₃反應得到，該反應的化學方程式為3F₂+4NH₃=NF₃+3NH₄F，生成物NH₄F固體所含化學鍵類型是離子鍵、共價鍵（配位鍵）．往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺配離子．己知NF₃與NH₃的空間構型都是三角錐形，但NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，其原因是F的電負性比N大，N-F成鍵電子對向F偏移，導致NF₃中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強，難以形成配位鍵，故NF₃不易與Cu²⁺形成配離子．
（4）多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包括砷化鎵、硒化鎵、硫化鋅薄膜電池等．
①砷和稼的第一電離能關系為：As＞Ga（填“＞”、“＜”或“=”）
②SeO₂分子的空間構型為V形．
③硫化鋅的晶胞結構如圖所示，鋅離子的配位數(shù)是4．
己知此晶胞立方體的邊長為a　pm，晶體的密度為ρg/cm³，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為$\frac{388×1{0}^{30}}{ρ{a}^{3}}$mol^-1（用含a、ρ的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）鎳是28號元素，原子核外有28個電子，根據(jù)構造原理書寫基態(tài)鎳原子的外圍電子排布式；
（2）四碳基鎳[Ni（CO）₄]為無色揮發(fā)性液體，熔點-25℃，沸點43℃，熔沸點低，不溶于水，易溶于有機溶劑，應屬于分子晶體；其配體為CO，原子數(shù)總數(shù)相同、價電子總數(shù)也相同的微粒互稱為等電子體；
（3）NH₄F是離子化合物，銨根離子中含有共價鍵、配位鍵；N、F、H三種元素的電負性：F＞N＞H，在NF₃中共用電子對偏向F，偏離N原子；
（4）①同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第VA族元素第一電離能大于第VIA元素；
②計算Se原子孤電子對數(shù)、價層電子對數(shù)，進而確定其空間構型；
③由圖可知Zn原子配位數(shù)為4，根據(jù)均攤法計算晶胞中Zn、S原子數(shù)目，用阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞質量，再結合m=ρV計算．

解答 解：（1）鎳是28號元素，原子核外有28個電子，根據(jù)構造原理基態(tài)鎳原子的核外電子排布式為[Ar]3d⁸4s²，外圍電子排布式為3d⁸4s²，故答案為：3d⁸4s²；
（2）四碳基鎳熔沸點較低，易溶于有機溶劑，屬于分子晶體，CO與N₂分子中都含有2個原子，電子總數(shù)分別為14、14，互為等電子體，答案為：分子晶體；N₂；
（3）NH₄F是離子化合物，銨根離子中含有共價鍵、配位鍵；N、F、H三種元素的電負性：F＞N＞H，在NF₃中，共用電子對偏向F，偏離N原子，導致NF₃中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強，難以形成配位鍵，故NF₃不易與Cu²⁺形成配離子；
故答案為：離子鍵、共價鍵（配位鍵）；F的電負性比N大，N-F成鍵電子對向F偏移，導致NF₃中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強，難以形成配位鍵，故NF₃不易與Cu²⁺形成配離子；
（4）①同一周期隨原子序數(shù)增大元素第一電離能呈增大趨勢，As原子4p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能As＞Se，故答案為：＞；
②二氧化硒分子中Se原子孤電子對數(shù)=$\frac{6-2×2}{2}$=1，價層電子對數(shù)=2+1=3，所以其空間構型是V形，故答案為：V形；
③根據(jù)圖片知，每個Zn離子連接4個S離子，所以其配位數(shù)是4；
晶胞中Zn原子數(shù)目為4，S原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質量為4×$\frac{65+32}{{N}_{A}}$g，晶胞體積V=（a×10^-10 cm）³，則4×$\frac{65+32}{{N}_{A}}$g=（a×10^-10 cm）³×ρg/cm³，整理可得N_A=$\frac{388×1{0}^{30}}{ρ{a}^{3}}$，
故答案為：$\frac{388×1{0}^{30}}{ρ{a}^{3}}$．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、晶體類型與性質、等電子體、配位鍵、電離能、空間構型、晶胞計算等，注意理解同周期元素第一電離能異常原因，（3）中根據(jù)電負性理解配位鍵形成難易．