Question

8．銅、鎵、硒、硅等元素的化合物是生產(chǎn)第三代太陽(yáng)能電池的重要材料．請(qǐng)回答：
（1）基態(tài)銅原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；己知高溫下CuO→Cu₂O+O₂，從銅原子價(jià)層電子結(jié)構(gòu)（3d和4s軌道上應(yīng)填充的電子數(shù)）變化角度來(lái)看，能生成Cu₂O的原因是CuO中銅的價(jià)層電子排布為3d ⁹4s⁰，Cu₂O中銅的價(jià)層電子排布為3d¹⁰，后者處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)而前者不是．
（2）硒、硅均能與氫元素形成氣態(tài)氫化物，若“Si-H”中共用電子對(duì)偏向氫元素，氫氣與硒反應(yīng)時(shí)單質(zhì)硒是氧化劑，則硒與硅的電負(fù)性相對(duì)大小為Se＞Si（填“＞”、“＜”）．與Si同周期部分元素的電離能如圖1所示，其中a、b和c分別代表B．

A．a(chǎn)為I_l、b為I₂、c為I₃             B．a(chǎn)為I₂、b為I₃、c為I₁
C．a(chǎn)為I₃、b為I₂、c為I₁            D．a(chǎn)為I_l、b為I₃、c為I₂
（3）SeO₂常溫下白色晶體，熔點(diǎn)為340～350℃，315℃時(shí)升華，則SeO₂固體的晶體類型為分子晶體；若SeO₂類似于SO₂是V型分子，則Se原子外層軌道的雜化類型為sp²．
（4）鎵與某有機(jī)物形成的配合物過程如圖2，在圖上畫出產(chǎn)物中的配位鍵．

（5）金剛砂（SiC）的硬度為9.5，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖3所示，則Si原子的配位數(shù)為4，每個(gè)C原子周圍最近的C原子數(shù)目為12個(gè)；若晶胞的邊長(zhǎng)為a pm，則金剛砂的密度表達(dá)式為$\frac{4×40}{（a×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}×6.02×10{\;}^{23}}$g/cm³．

Answer 1

分析 （1）Cu為29號(hào)元素，原子核外有29個(gè)電子，結(jié)合能量最低原理書寫核外電子排布式；Cu⁺的核外有28個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)離子核外電子排布式，原子軌道處于全空、半滿或全滿時(shí)最穩(wěn)定；
（2）若“Si-H”中鍵合電子偏向氫原子，說(shuō)明硅顯正價(jià)，氫氣與硒反應(yīng)時(shí)單質(zhì)硒是氧化劑，硒顯負(fù)價(jià)；在第三周期元素中，鈉失去1個(gè)電子后，就已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鈉的第二電離能最大，鎂最外層為2個(gè)電子，失去2個(gè)電子后為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鎂的第二電離能較小，鋁最外層有3個(gè)電子，失去2個(gè)電子后還未達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而鋁的金屬性比鎂弱，所以第二電離能比鎂略高，硅最外層上2p層有2個(gè)電子，失去后，留下2s軌道上有2個(gè)電子，相對(duì)較穩(wěn)定，所以硅的第二電離能比鋁要低，磷、硫非金屬性逐漸增大，第二電離能也增大，由于硫失去一個(gè)電子后，3p軌道上是3個(gè)電子，是較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以硫的第二電離能要高于氯；
（3）根據(jù)分子晶體的熔、沸點(diǎn)低；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定雜化類型；
（4）鎵與某有機(jī)物形成的配合物過程中生成的產(chǎn)物中鎵原子和氮原子間形成配位鍵，由氮原子單方面提供電子對(duì)，和鎵原子間形成四個(gè)配位鍵；
（5）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)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Si原子個(gè)數(shù)為4，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算其密度．

解答 解：（1）Cu元素為29號(hào)元素，原子核外有29個(gè)電子，所以核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹，CuO中銅的價(jià)層電子排布為3d⁹4s⁰，Cu₂O中銅的價(jià)層電子排布為3d¹⁰，3d¹⁰為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以在高溫時(shí)，能生成Cu₂O，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；CuO中銅的價(jià)層電子排布為3d ⁹4s⁰，Cu₂O中銅的價(jià)層電子排布為3d¹⁰，后者處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)而前者不是；
（2）若“Si-H”中鍵合電子偏向氫原子，說(shuō)明硅顯正價(jià)，氫氣與硒反應(yīng)時(shí)單質(zhì)硒是氧化劑，硒顯負(fù)價(jià)，所以硒與硅的電負(fù)性相對(duì)大小為Se＞Si；
在第三周期元素中，鈉失去1個(gè)電子后，就已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鈉的第二電離能最大，鎂最外層為2個(gè)電子，失去2個(gè)電子后為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鎂的第二電離能較小，鋁最外層有3個(gè)電子，失去2個(gè)電子后還未達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而鋁的金屬性比鎂弱，所以第二電離能比鎂略高，硅最外層上2p層有2個(gè)電子，失去后，留下2s軌道上有2個(gè)電子，相對(duì)較穩(wěn)定，所以硅的第二電離能比鋁要低，磷、硫非金屬性逐漸增大，第二電離能也增大，由于硫失去一個(gè)電子后，3p軌道上是3個(gè)電子，是較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以硫的第二電離能要高于氯，a為第二電離能為I₂、b為第三電離能為I₃、c為第一電離能為I₁，選B，故答案為：＞；B；
（3）SeO₂常溫下白色晶體，熔、沸點(diǎn)低，為分子晶體；二氧化硒分子中價(jià)層電子對(duì)=2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3，Se原子的雜化類型為sp²，且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以屬于V形，
故答案為：分子晶體；sp²；
（4）鎵原子和氮原子間形成配位鍵，由氮原子單方面提供電子對(duì)，和鎵原子間形成四個(gè)配位鍵，畫出的配位鍵圖示為：
故答案為：；
（5）每個(gè)碳原子連接4個(gè)硅原子，所以Si原子的配位數(shù)為4；每個(gè)硅原子又連接其它3個(gè)碳原子，所以每個(gè)碳原子周圍最近的碳原子數(shù)目為3×4=12；該晶胞中C原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Si原子個(gè)數(shù)為4，晶胞邊長(zhǎng)=a×10^-10cm，體積V=（a×10^-10cm）³，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4×40}{（a×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}×6.02×10{\;}^{23}}$g•cm³，
故答案為：4；12；$\frac{4×40}{（a×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}×6.02×10{\;}^{23}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化判斷、原子核外電子排布式的書寫等知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，題目難度中等．