Question

8．銅、鎵、硒、硅等元素的化合物是生產第三代太陽能電池的重要材料．請回答：
（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，從銅原子價層電子結構（3d和4s軌道上應填充的電子數(shù)）變化角度來看，能生成Cu₂O的原因是CuO中銅的價層電子排布為3d ⁹4s⁰，Cu₂O中銅的價層電子排布為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”中共用電子對偏向氫元素，氫氣與硒反應時單質硒是氧化劑，則硒與硅的電負性相對大小為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為I_l、b為I₂、c為I₃             B．a為I₂、b為I₃、c為I₁
C．a為I₃、b為I₂、c為I₁            D．a為I_l、b為I₃、c為I₂
（3）SeO₂常溫下白色晶體，熔點為340～350℃，315℃時升華，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）鎵與某有機物形成的配合物過程如圖2，在圖上畫出產物中的配位鍵．

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

Answer 1

分析 （1）Cu為29號元素，原子核外有29個電子，結合能量最低原理書寫核外電子排布式；Cu⁺的核外有28個電子，根據(jù)構造原理書寫其基態(tài)離子核外電子排布式，原子軌道處于全空、半滿或全滿時最穩(wěn)定；
（2）若“Si-H”中鍵合電子偏向氫原子，說明硅顯正價，氫氣與硒反應時單質硒是氧化劑，硒顯負價；在第三周期元素中，鈉失去1個電子后，就已經(jīng)達到穩(wěn)定結構，所以鈉的第二電離能最大，鎂最外層為2個電子，失去2個電子后為穩(wěn)定結構，所以鎂的第二電離能較小，鋁最外層有3個電子，失去2個電子后還未達穩(wěn)定結構，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個電子，失去后，留下2s軌道上有2個電子，相對較穩(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，由于硫失去一個電子后，3p軌道上是3個電子，是較穩(wěn)定結構，所以硫的第二電離能要高于氯；
（3）根據(jù)分子晶體的熔、沸點低；根據(jù)價層電子對互斥理論確定雜化類型；
（4）鎵與某有機物形成的配合物過程中生成的產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，和鎵原子間形成四個配位鍵；
（5）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；該晶胞中C原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Si原子個數(shù)為4，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算其密度．

解答 解：（1）Cu元素為29號元素，原子核外有29個電子，所以核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹，CuO中銅的價層電子排布為3d⁹4s⁰，Cu₂O中銅的價層電子排布為3d¹⁰，3d¹⁰為穩(wěn)定結構，所以在高溫時，能生成Cu₂O，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；CuO中銅的價層電子排布為3d ⁹4s⁰，Cu₂O中銅的價層電子排布為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，說明硅顯正價，氫氣與硒反應時單質硒是氧化劑，硒顯負價，所以硒與硅的電負性相對大小為Se＞Si；
在第三周期元素中，鈉失去1個電子后，就已經(jīng)達到穩(wěn)定結構，所以鈉的第二電離能最大，鎂最外層為2個電子，失去2個電子后為穩(wěn)定結構，所以鎂的第二電離能較小，鋁最外層有3個電子，失去2個電子后還未達穩(wěn)定結構，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個電子，失去后，留下2s軌道上有2個電子，相對較穩(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，由于硫失去一個電子后，3p軌道上是3個電子，是較穩(wěn)定結構，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、沸點低，為分子晶體；二氧化硒分子中價層電子對=2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3，Se原子的雜化類型為sp²，且含有一個孤電子對，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，和鎵原子間形成四個配位鍵，畫出的配位鍵圖示為：
故答案為：；
（5）每個碳原子連接4個硅原子，所以Si原子的配位數(shù)為4；每個硅原子又連接其它3個碳原子，所以每個碳原子周圍最近的碳原子數(shù)目為3×4=12；該晶胞中C原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Si原子個數(shù)為4，晶胞邊長=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；$\frac{4×40}{（a×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}×6.02×10{\;}^{23}}$．

點評 本題考查物質結構和性質，涉及晶胞計算、原子雜化判斷、原子核外電子排布式的書寫等知識點，難點是晶胞計算，題目難度中等．