Question

11．能源問題日益成為制約國際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，越來越多的國家開始實(shí)行“陽光計(jì)劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力．
（1）太陽能熱水器中常使用一種以鎳或鎳合金空心球?yàn)槲�收劑的太陽能吸熱涂層，基態(tài)鎳原子M層上的未成對(duì)電子數(shù)為2．
（2）大阪大學(xué)近日宣布，有機(jī)太陽能固體電池效率突破5.3%，而高純度C₆₀是其“秘密武器”．C₆₀的結(jié)構(gòu)如圖1，分子中碳原子軌道的雜化類型為sp²；1mol C₆₀分子中π鍵的數(shù)目為30N_A．
（3）金屬酞菁配合物在硅太陽能電池中有重要作用，一種金屬鎂酞菁配合物的結(jié)構(gòu)如圖2．該結(jié)構(gòu)中，碳氮之間的共價(jià)鍵類型有σ鍵、π鍵（按原子軌道重疊方式填寫共價(jià)鍵的類型），請(qǐng)?jiān)趫D2中用箭頭表示出配位鍵．
（4）多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機(jī)鹽，其主要包括砷化鎵、硫化鎘、硫化鋅及銅錮硒薄膜電池等．
①第一電離能：As＞Se（填“＞”、“＜”或“=”）．
②硫化鋅的晶胞中（結(jié)構(gòu)如圖3所示），硫離子的配位數(shù)是4．
③二氧化硒分子的空間構(gòu)型為V形．
④砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃下反應(yīng)制得，反應(yīng)的方程式為（CH₃）₃Ga+AsH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$GaAs+3CH₄．

Answer 1

分析 （1）基態(tài)Ni原子核外電子排布式為1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d⁸4s²，據(jù)此判斷；
（2）每個(gè)C原子成3個(gè)σ鍵、沒有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為3，據(jù)此確定雜化方式；
利用均攤法計(jì)算每個(gè)碳原子含有幾個(gè)π鍵，從而計(jì)算1mol C₆₀分子中π鍵的數(shù)目；
（3）C、N原子之間形成雙鍵、單鍵；配位鍵由提供孤電子對(duì)的原子指向提供空軌道的原子；
（4）①同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢，注意第VA族元素大于同周期相鄰元素的第一電離能；
②由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)硫離子連接4個(gè)鋅離子，所其配位數(shù)是4；
③根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其空間構(gòu)型；
④砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃下反應(yīng)制得，由元素守恒可知還生成甲烷．

解答 解：（1）基態(tài)Ni原子核外電子排布式為1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d⁸4s²，3d軌道有2個(gè)單電子，故答案為：2；
（2）每個(gè)C原子成3個(gè)σ鍵、沒有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為3，所以C原子采用sp² 雜化；
每個(gè)碳原子含有的π鍵個(gè)數(shù)為$\frac{1}{2}$，所以1mol C₆₀分子中π鍵的數(shù)目=1mol×60×$\frac{1}{2}$×N_Amol^-1=30N_A，
故答案為：sp²；30N_A；
（3）C、N原子之間形成雙鍵、單鍵，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵；
配位鍵由提供孤電子對(duì)的原子指向提供空軌道的原子，所以該配合物中的配位鍵為：，
故答案為：σ鍵、π鍵；；
（3）①As和Se屬于同一周期，且As屬于第VA族，Se屬于第VIA族，As原子4p能級(jí)容納3個(gè)電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于Se，所以第一電離能As＞Se，
故答案為：＞；
②由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)硫離子連接4個(gè)鋅離子，所其配位數(shù)是4，
故答案為：4；
③二氧化硒分子中Se原子價(jià)層電子對(duì)=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以其空間結(jié)構(gòu)為V形，
故答案為：V形；
④砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃下反應(yīng)制得，由元素守恒可知還生成甲烷，反應(yīng)方程式為：（CH₃）₃Ga+AsH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$GaAs+3CH₄ ，
故答案為：（CH₃）₃Ga+AsH₃$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$GaAs+3CH₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及核外電子排布、雜化軌道、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、電離能、化學(xué)鍵、配合物等，題目難度中等，注意配位鍵形成條件，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．