Question

20．發(fā)展低成本、新型太陽能是解決未來社會能源問題的有效途徑．目前，太陽能電池的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了第三代，其常用材料除單晶硅，還有銅銦鎵硒等化物質(zhì)．完成下列填空：
（1）與銅同周期、基態(tài)原子最外層電子數(shù)相同的過渡元素，其基態(tài)原子的電子排布式[Ar]3d⁵4s¹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹．
（2）硒為第四周期元素，相鄰的元素有砷和溴，則這3種元素的第一電離能從大到小順序（用元素符號表示）Br＞As＞Se．
（3）硼元素與鎵元素處于同一主族，三氟化硼分子的空間構(gòu)型是平面三角形；三溴化硼、三氯化硼分子結(jié)構(gòu)與三氟化硼相似，如果把B-X鍵都當(dāng)作單鍵考慮來計(jì)算鍵長，理論值與實(shí)測鍵長結(jié)果如表．硼鹵鍵長實(shí)測值比計(jì)算值要短得多，可能的原因是B與X原子之間還形成了π鍵．

鍵長/（pm）	B-F	B-Cl	B-Br
計(jì)算值	152	187	199
實(shí)測值	130	175	187

（4）金屬銅能形成多種配合物，如復(fù)合物氯化羰基亞銅[Cu₂C1₂（CO）₂•2H₂O]，其結(jié)構(gòu)如圖1．
①該配合物中Cl原子的雜化類型為sp³．
②該配合物中的配位體有3種．
（5）金屬Cu單獨(dú)與氨水或單獨(dú)與過氧化氫都不能反應(yīng)，但可與氨水和過氧化氫的混合溶液反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為Cu+H₂O₂+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+2OH^-+4H₂O；
（6）單晶硅的結(jié)構(gòu)與金剛石結(jié)構(gòu)相似（如圖2），若將金剛石晶體中一半的C原子換成Si原子，則得如圖2所示的金剛砂（SiC）結(jié)構(gòu)．在SiC中，每個(gè)C原子周圍最近的C原子數(shù)目為12；若SiC晶體密度為ag．cm^-3，SiC的摩爾質(zhì)量為M g．mol^-1，阿伏伽德羅常數(shù)用N_A表示，則Si與C最近的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{4M}{a{N}_{A}}}$ cm （列式表示）．

Answer 1

分析 （1）與銅同周期、基態(tài)原子最外層電子數(shù)相同的過渡元素，為24號元素Cr，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式；
（2）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；
（3）三氟化硼分子中B原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論判斷該微�？臻g構(gòu)型；硼鹵鍵長實(shí)測值比計(jì)算值要短得多，可能的原因是B與X原子間還有π鍵形成；
（4）①該配合物中，每個(gè)Cl原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4且含有兩個(gè)孤電子對，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論判斷Cl原子雜化類型；
②該配合物的配體有Cl、CO、H₂O；
（5）Cu、雙氧水、一水合氨發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成銅氨絡(luò)合離子、氫氧根離子和水；
（6）每個(gè)碳原子連接4個(gè)硅原子，每個(gè)硅原子又連接其它3個(gè)碳原子，據(jù)此判斷每個(gè)C原子周圍最近的C原子數(shù)目；
該晶胞中C原子個(gè)數(shù)是4，Si原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，該晶胞體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{a}$cm³，該晶胞邊長=$\root{3}{\frac{4M}{a{N}_{A}}}$cm，晶胞體長=$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{4M}{a{N}_{A}}}$cm，Si與C最近的距離為晶胞體長的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）與銅同周期、基態(tài)原子最外層電子數(shù)相同的過渡元素，為24號元素Cr，位于周期表中d區(qū)，其基態(tài)原子的電子排布式為[Ar]3d⁵4s¹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，故答案為：[Ar]3d⁵4s¹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（2）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以這三種元素第一電離能大小順序是Br＞As＞Se，
故答案為：Br＞As＞Se；
（3）三氟化硼分子中B原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論知，該微�？臻g構(gòu)型平面三角形；硼鹵鍵長實(shí)測值比計(jì)算值要短得多，可能的原因是B與X原子間還有π鍵形成，
故答案為：平面三角形；B與X原子之間還形成了π鍵；
（4）①該配合物中，每個(gè)Cl原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4且含有兩個(gè)孤電子對，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論知，Cl原子雜化類型為sp³，故答案為：sp³；
②該配合物的配體有Cl、CO、H₂O，所以配體有3種，故答案為：3；
（5）Cu、雙氧水、一水合氨發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成銅氨絡(luò)合離子、氫氧根離子和水，離子方程式為Cu+H₂O₂+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+2OH^-+4H₂O，
故答案為：Cu+H₂O₂+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+2OH^-+4H₂O；
（6）每個(gè)碳原子連接4個(gè)硅原子，每個(gè)硅原子又連接其它3個(gè)碳原子，所以每個(gè)C原子周圍最近的C原子數(shù)目為3×4=12；
該晶胞中C原子個(gè)數(shù)是4，Si原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，該晶胞體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{a}$cm³，該晶胞邊長=$\root{3}{\frac{4M}{a{N}_{A}}}$cm，晶胞體長=$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{4M}{a{N}_{A}}}$cm，Si與C最近的距離為晶胞體長的$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{4M}{a{N}_{A}}}$cm=$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{4M}{a{N}_{A}}}$cm，
故答案為：12；$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{4M}{a{N}_{A}}}$．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計(jì)算、原子核外電子排布、原子雜化方式判斷、微�？臻g構(gòu)型判斷等知識點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，利用均攤法、構(gòu)造原理、價(jià)層電子對互斥理論等知識點(diǎn)分析解答，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，注意C、Si原子最近距離與晶胞體長關(guān)系，題目難度中等．