Question

[化學(xué)--選修物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]目前，我省多地正在積極推廣使用太陽(yáng)能．常見的太陽(yáng)能電池有單晶硅太陽(yáng)能電池、多 晶硅太陽(yáng)能電池、GaAs太陽(yáng)能電池及銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池等．
（1）Cu⁺在基態(tài)時(shí)的價(jià)電子排布式為

 

．
（2）砷、硒是第四周期的相鄰元素，已知砷的第一電離能（947kJ?mol^-1）大于硒（941kJ?mol^-1）．請(qǐng)從原子結(jié)構(gòu)的角度加以解釋

 

．
（3）As₂O₃俗名砒霜，是一種劇毒物質(zhì)．法醫(yī)檢驗(yàn)砒霜中毒的方法是：向試樣中加入鋅粉和鹽酸，如果有砒霜，將生成無(wú)色氣體AsH₃，將氣體導(dǎo)入熱玻璃管會(huì)分解成亮黑色的“砷 鏡”，這就是著名的“馬氏驗(yàn)砷法”．請(qǐng)用化學(xué)方程式表示檢驗(yàn)原理：

 

、

 

（4）硼酸（H₃BO₃）在水溶液中易結(jié)合一個(gè)OH^-生成[B（OH）₄]^-，而體現(xiàn)弱酸性．
①[B（OH）₄]^-中B原子的雜化類型為

 

．
②[B（OH）₄]^-的結(jié)構(gòu)式為

 

．
（5）金剛石的晶胞如圖，若以硅原子代替金剛石晶體中的碳原子，便得到晶體硅；若將金剛石晶體中一半的碳原子換成硅原子，且碳、硅原 子交替，即得到碳化硅晶體（金剛砂）．
①金剛石、晶體硅、碳化硅的熔點(diǎn)由高到低的排列順序是

 

 （用化學(xué)式表示）
②立方氮化硼晶體的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當(dāng)，晶胞邊長(zhǎng)為361.5pm．立方氮化硼晶胞中含有

 

個(gè)氮原子、

 

個(gè)硼原子，立方氮化硼的密度是

 

g?cm^-3（只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A）．

Answer 1

分析：（1）銅是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫Cu⁺在基態(tài)時(shí)的價(jià)電子排布式；
（2）根據(jù)砷、硒價(jià)電子排布誰(shuí)更穩(wěn)定分析；
（3）根據(jù)題目信息砒霜、鋅粉和鹽酸為反應(yīng)物，生成物之一為AsH₃，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（4）①根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其雜化方式，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=δ鍵數(shù)+孤對(duì)電子對(duì)數(shù)；
②根據(jù)雜化軌道類型及雜化軌道成鍵情況寫[B（OH）₄]^-的結(jié)構(gòu)式，[B（OH）₄]^-中含有配位鍵；
（5）①中形成的晶體都是原子晶體．由于鍵長(zhǎng)C-C＜C-Si＜Si-Si，則熔點(diǎn)為金剛石＞碳化硅＞晶體硅；
②因?yàn)榻饎偸瘜儆诿嫘牧⒎骄О�，即C原子處在立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，6個(gè)面心，體內(nèi)有4個(gè)，故根據(jù)均攤法及BN的化學(xué)式可推知，一個(gè)晶胞中各含有4個(gè)B原子、4個(gè)N原子，又因?yàn)橐粋�(gè)BN的質(zhì)量是M/N_A，而一個(gè)晶胞的體積是（361.5×10^-10）³cm³，故根據(jù)密度=質(zhì)量÷體積可得解．

解答：解：（1）銅是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知，其基態(tài)原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹，則Cu⁺在基態(tài)時(shí)的價(jià)電子排布式為3d¹⁰，故答案為：3d¹⁰；
（2）砷的價(jià)電子排布式是4s²4p³，4p軌道上的電子處于半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，氣態(tài)原子失去一個(gè)電子需要的能量比較大，而硒的價(jià)電子排布式是4s² 4p⁴，4p軌道上失去一個(gè)電子才處于半充滿狀態(tài)，故第一電離能較小，
故答案為：砷的價(jià)電子排布式是4s²4p³，4p軌道上的電子處于半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，氣態(tài)原子失去一個(gè)電子需要的能量比較大；
（3）根據(jù)題目信息砒霜、鋅粉和鹽酸為反應(yīng)物，生成物之一為AsH₃，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，故答案為：As₂O₃+12HCl+6Zn=6ZnCl₂+2AsH₃↑+3H₂O；2AsH₃

△   .

2As+3H₂；
（4）①[B（OH）₄]^-中B的價(jià)層電子對(duì)=4+

1

2

（3+1-4×1）=4，所以采取sp³雜化，故答案為：sp³；
②B原子是缺電子原子，所以該離子中還含有配位鍵，其結(jié)構(gòu)為，
故答案為：；
（5）①中形成的晶體都是原子晶體．由于鍵長(zhǎng)C-C＜C-Si＜Si-Si，則熔點(diǎn)為金剛石＞碳化硅＞晶體硅，
故答案為：C＞SiC＞Si；
②因?yàn)榻饎偸瘜儆诿嫘牧⒎骄О�，即C原子處在立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，6個(gè)面心，體內(nèi)有4個(gè)，故根據(jù)均攤法及BN的化學(xué)式可推知，一個(gè)晶胞中各含有4個(gè)B原子、4個(gè)N原子，又因?yàn)橐粋�(gè)BN的質(zhì)量是M/N_A，而一個(gè)晶胞的體積是（361.5×10^-10）³cm³，故密度=質(zhì)量÷體積=

25×4

(361.5×10-10)3×NA

g?cm^-3，
故答案為：4；4； 

25×4

(361.5×10-10)3×NA

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點(diǎn)評(píng)：本題考查原子核外電子排布；元素電離能；晶體熔點(diǎn)的比較；晶胞的計(jì)算；原子軌道雜化方式及雜化類型判斷．該題是中等難度的試題，也是高考中的常見考點(diǎn)，試題針對(duì)性強(qiáng)，注重基礎(chǔ)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率．明確不同類型題目的解題方法是解答本題的關(guān)鍵．