Question

太陽能電池的發(fā)展已經進入了第三代．第一代為單晶硅太陽能電池，第二代為多晶硅、非晶硅等太陽能電池，第三代就是銅銦鎵硒CIGs（CIS中摻入Ga）等化合物薄膜太陽能電池以及薄膜Si系太陽能電池．
（1）亞銅離子（Cu⁺）基態(tài)時的價電子排布式表示為

 

．
（2）硒為第4周期元素，相鄰的元素有砷和溴，則3種元素的第一電離能從大到小順序為

 

（用元素符號表示）．
（3）Cu晶體的堆積方式是

 

（填堆積名稱），其配位數(shù)為

 

；往Cu的硫酸鹽溶液中加入過量氨水，可生成[Cu（NH₃）₄]SO₄，下列說法正確的是

 

A．[Cu （NH₃）₄]SO₄中所含的化學鍵有離子鍵、極性鍵和配位鍵
B．在[Cu（NH₃）₄]²⁺中Cu²⁺給出孤對電子，NH₃提供空軌道
C．[Cu （NH₃）₄]SO₄組成元素中第一電離能最大的是氧元素
D．SO₄^2-與PO₄^3-互為等電子體，空間構型均為正四面體
（4）與鎵元素處于同一主族的硼元素具有缺電子性，其化合物往往具有加合性，因而硼酸（H₃BO₃）溶于水顯弱酸性，但它卻只是一元酸，可以用硼酸在水溶液中的電離平衡解釋它只是一元弱酸的原因．
①H₃BO₃中B的原子雜化類型為

 

；
②硼酸（H₃BO₃）溶液中存在如下反應：H₃BO₃（aq）+H₂O（l）?[B（OH）₄]^-（aq）+H⁺（aq）　K=5.7×10^-10（298K）實驗中不慎將NaOH沾到皮膚時，用大量水洗后要涂上硼酸溶液．寫出硼酸與NaOH反應的離子方程式

 

（5）硅與碳是同一主族元素，其中石墨為混合型晶體，已知石墨的層間距為335pm，C-C鍵長為142pm，計算石墨晶體密度

 

（寫出計算過程，得出結果保留三位有效數(shù)字，N_A=6.02×10²³mol^-1）

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,元素電離能、電負性的含義及應用,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）根據(jù)構造原理寫出其核外電子排布式；
（2）同一周期中元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢，但第VA族元素大于其相鄰元素；
（3）Cu晶體的堆積方式是面心立方最密堆積，配位數(shù)為12；根據(jù)的[Cu（NH₃）₄]SO₄結構判斷選項；
（4）①硼酸（H₃BO₃）溶于水顯弱酸性，但它卻只是一元酸，說明硼酸分子中含有一個羥基，根據(jù)價層電子對互斥理論確定B原子的雜化類型；
②硼酸為一元弱酸，和NaOH溶液發(fā)生中和反應；
（5）根據(jù)密度計算公式ρ=m/V計算．

解答： 解：：（1）銅是29號元素，銅原子失去一個電子變成亞銅離子，所以亞銅離子核外有28個電子，基態(tài)銅離子（Cu⁺）的價電子排布式為：3d¹⁰；
故答案為：3d¹⁰；
（2）As、Se、Br屬于同一周期且原子序數(shù)逐漸增大，這三種元素依次屬于第IVA族、第VA族、第VIA族，第VA族元素大于其相鄰元素的第一電離能，所以3種元素的第一電離能從大到小順序為Br＞As＞Se；
故答案為：Br＞As＞Se；
（3）Cu晶體的堆積方式是面心立方最密堆積，配位數(shù)為12；
A、N與H原子形成極性共價鍵，[Cu（NH₃）₄]²⁺與SO₄^2-形成離子鍵，Cu²⁺與NH₃形成配位鍵，故A正確；
B、氨氣分子的鍵角小于水分子的鍵角，故B錯誤；
C、金屬的第一電離能比非金屬元素的第一電離能大，故C錯誤；
D、SO₄^2-與PO₄^3-原子個數(shù)相等，價電子數(shù)相等，互為等電子體，空間構型均為正四面體，故D正確；
故答案為：面心立方最密堆積；12；AD；
（4）①H₃BO₃中B的價層電子對=3+

1

2

（3+1-4×1）=3，所以采取sp²雜化；
故答案為：sp²；
②硼酸為一元弱酸，和NaOH溶液發(fā)生中和反應，反應方程式為H₃BO₃+OH^-=[B（OH）₄]^-；
故答案為：H₃BO₃+OH^-=[B（OH）₄]^-；
（5）石墨的層間距為335pm，可以認為一層石墨的厚度是335pm．對某一層石墨中的一個六元環(huán)，正六邊形環(huán)的邊長是142pm，面積S=6×

1

2

×142×142sin（

1

3

π）=52387.6 pm²．環(huán)的厚度h=335pm那么一個環(huán)占有的體積V=Sh=52387.6×335=1.754×10⁷pm³=1.754×10^-23cm³．六元環(huán)中每個C原子都被3個環(huán)共用，一個環(huán)實際有2個C原子．一個環(huán)的質量m=

M

NA

=2×

12.01

6.02×1023

=3.99×10^-23g．所以，石墨的密度ρ=

m

v

=

3.99

1.754

=2.27g?cm^-3．
故答案為：2.27g?cm^-3．

點評：本題考查了晶胞的計算、元素周期律、原子雜化等知識點，這些都是學習重點也是學習難點，同時考查學生的空間想象能力、分析問題能力、數(shù)學分析邏輯能力等，難度較大．