Question

16．太陽能電池的發(fā)展已經(jīng)進入了第三代．第三代就是銅銦鎵硒CIGS等化合物薄膜太陽能電池以及薄膜硅系太陽能電池．完成下列填空：
（1）亞銅離子（Cu⁺）基態(tài)時的電子排布式為[Ar]3d¹⁰；
（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I₁從大到小順序為（用元素符號表示）Br＞As＞Se；用原子結構觀點加以解釋As、Se、Br原子半徑依次減小，原子核對外層電子的吸引力依次增強，元素的第一電離能依次增大；Se原子最外層電子排布為4s²4p⁴，而As原子最外層電子排布為4s²4p³，p電子排布處于半充滿狀態(tài)，根據(jù)洪特規(guī)則特例可知，半充滿狀態(tài)更穩(wěn)定，所以As元素的第一電離能比Se大．
（3）與鎵元素處于同一主族的硼元素具有缺電子性（價電子數(shù)少于價層軌道數(shù)），其化合物可與具 有孤對電子的分子或離子生成加合物，如BF₃能與NH₃反應生成BF₃•NH₃．BF₃•NH₃中B原子的雜化軌道類型為sp³，N原子的雜化軌道類型為sp³，B與 N之間形成配位 鍵．
（4）單晶硅的結構與金剛石結構相似，若將金剛石晶體中一半的C原子換成Si原子且同種原子不成鍵，則得如圖所示的金剛砂（SiC）結構；金剛砂晶體屬于原子晶體（填晶體類型）在SiC結構中，每個C原子周圍最近的C原子數(shù)目為12．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)構造原理寫出基態(tài)銅離子（Cu⁺）的電子排布式，注意銅原子變成亞銅離子時先失去最外層電子；
（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IIA族和第VA族元素的第一電離能大于其相鄰元素，原子半徑越小，原子核對外層電子的吸引力越大，且元素軌道中的電子處于半滿、全滿或全空時，原子最穩(wěn)定；
（3）根據(jù)價層電子對互斥理論確定其雜化方式，提供空軌道的原子和提供孤電子對的原子之間形成配位鍵；
（4）金剛砂屬于原子晶體，每個碳原子連接4個硅原子，每個硅原子又連接其它3個碳原子，據(jù)此判斷每個C原子周圍最近的C原子數(shù)目．

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⁺）的電子排布式為：[Ar]3d¹⁰，
故答案為：[Ar]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VA族、第VIA族、第VIIA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； As、Se、Br原子半徑依次減小，原子核對外層電子的吸引力依次增強，元素的第一電離能依次增大；Se原子最外層電子排布為4s²4p⁴，而As原子最外層電子排布為4s²4p³，p電子排布處于半充滿狀態(tài)，根據(jù)洪特規(guī)則特例可知，半充滿狀態(tài)更穩(wěn)定，所以As元素的第一電離能比Se大，
故答案為：Br＞As＞Se； As、Se、Br原子半徑依次減小，原子核對外層電子的吸引力依次增強，元素的第一電離能依次增大；Se原子最外層電子排布為4s²4p⁴，而As原子最外層電子排布為4s²4p³，p電子排布處于半充滿狀態(tài)，根據(jù)洪特規(guī)則特例可知，半充滿狀態(tài)更穩(wěn)定，所以As元素的第一電離能比Se大；
（3）BF₃•NH₃中B原子含有3個σ 鍵一個配位鍵，所以其價層電子數(shù)是4，B原子采取sp³雜化，N原子含有3個σ 鍵一個配位鍵，N原子采取sp³雜化，該化合物中，B原子提供空軌道的原子、N原子提供孤電子對，所以B、N原子之間形成配位鍵，故答案為：sp³；sp³；配位鍵；
（4）金剛砂具有金剛石的結構特點，屬于原子晶體，每個碳原子連接4個硅原子，每個硅原子又連接其它3個碳原子，所以每個C原子周圍最近的C原子數(shù)目為3×4=12，故答案為：原子晶體；12．

點評 本題考查較為綜合，為高考常見題型和高頻考點，側(cè)重考查學生的分析能力，題目涉及核外電子排布、第一電離能大小的比較、雜化方式的判斷等知識點，難點是配位數(shù)的判斷，會根據(jù)晶胞結構結合豐富想象力進行分析解答，難度較大．