Question

1．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，寫出基態(tài)鎳原子的外圍電子排布式3d⁸4s²，它位于周期表d區(qū)．
（2）富勒烯衍生物由于具有良好的光電性能，在太陽能電池的應(yīng)用上具有非常光明的前途．富勒烯（C₆₀）的結(jié)構(gòu)如圖甲，分子中碳原子軌道的雜化類型為sp²；1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目為90N_A個(gè)．
（3）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（GaAs）、硫化鎘（CdS）薄膜電池等．
①第一電離能：As＞Ga（填“＞”、“＜”或“=”）．
②SeO₂分子的空間構(gòu)型為V形．
（4）三氟化氮（NF₃）是一種無色、無味、無毒且不可燃的氣體，在太陽能電池制造中得到廣泛應(yīng)用．它可在銅的催化作用下由F₂和過量的NH₃反應(yīng)得到，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3F₂+4NH₃  Cu  NF₃+3NH₄F，該反應(yīng)中NH₃的沸點(diǎn)＜（填“＞”、“＜”或“=”）HF的沸點(diǎn)，NH₄F固體屬于離子晶體．往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺配離子．已知NF₃與NH₃的空間構(gòu)型都是三角錐形，但NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，其原因是F的電負(fù)性大于N，NF₃中，共用電子對(duì)偏向F，偏離N原子，導(dǎo)致NF₃中N原子核對(duì)其孤對(duì)電子的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵；．圖乙為一個(gè)金屬銅的晶胞，此晶胞立方體的邊長為a pm，Cu的相對(duì)原子質(zhì)量為64，金屬銅的密度為ρ g/cm³，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為$\frac{256×1{0}^{30}}{ρ{a}^{3}}$ mol^-1（用含a、ρ的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）28號(hào)元素鎳，核外有28個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理寫出其基態(tài)鎳原子的核外電子排布式，根據(jù)價(jià)電子排布式確定分區(qū)；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定雜化方式，利用均攤法計(jì)算每個(gè)碳原子含有幾個(gè)σ鍵，從而計(jì)算1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目；
（3）①同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第VA族元素第一電離能大于第VIA元素；
②根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其空間構(gòu)型；
（4）F的電負(fù)性大于N，形成的氫鍵強(qiáng)度F-H＞N-H，因此HF的沸點(diǎn)大于NH₃的沸點(diǎn)；NH₄F是由NH₄⁺和F^-構(gòu)成的離子化合物，屬于離子晶體；N、F、H三種元素的電負(fù)性：F＞N＞H，所以NH₃中共用電子對(duì)偏向N，而在NF₃中，共用電子對(duì)偏向F，偏離N原子；根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Cu原子數(shù)目，結(jié)合相對(duì)分子質(zhì)量及阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞質(zhì)量，根據(jù)晶胞棱長計(jì)算晶胞體積，再根據(jù)密度計(jì)算晶胞質(zhì)量，據(jù)此列方程計(jì)算．

解答 解：（1）28號(hào)元素鎳，核外有28個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)鎳原子的核外電子排布式的簡化形式為[Ar]3d⁸4s²，因此基態(tài)鎳原子的外圍電子排布式為3d⁸4s²，位于周期表d區(qū)，
故答案為：3d⁸4s²；d；
（2）每個(gè)碳原子含有的σ鍵個(gè)數(shù)且不含孤電子對(duì)，所以采用sp² 雜化，每個(gè)碳原子含有的σ鍵個(gè)數(shù)為$\frac{3}{2}$，所以1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目=$\frac{3}{2}$×60N_A=90N_A，
故答案為：sp²；90N_A；
（3）①As和Se屬于同一周期，且As屬于第VA族，Se屬于第VIA族，所以第一電離能As＞Se，
故答案為：＞；
②二氧化硒分子中價(jià)層電子對(duì)=2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3，且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以屬于V形，
故答案為：V形；
（4）F的電負(fù)性大于N，形成的氫鍵強(qiáng)度F-H＞N-H，因此HF的沸點(diǎn)大于NH₃的沸點(diǎn)；NH₄F是由NH₄⁺和F^-構(gòu)成的離子化合物，屬于離子晶體；
N、F、H三種元素的電負(fù)性：F＞N＞H，所以NH₃中共用電子對(duì)偏向N，而在NF₃中，共用電子對(duì)偏向F，偏離N原子，導(dǎo)致NF₃中N原子核對(duì)其孤對(duì)電子的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵，故NF₃不易與Cu²⁺形成配離子；
晶胞中含有銅原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞質(zhì)量為$\frac{4×64}{N{\;}_{A}}$g，該晶胞體積為a³ pm³，則$\frac{4×64}{N{\;}_{A}}$g=a³ pm³×ρ g/cm³，故N_A=$\frac{256×1{0}^{30}}{ρ{a}^{3}}$，
故答案為：＜；離子；F的電負(fù)性大于N，NF₃中，共用電子對(duì)偏向F，偏離N原子，導(dǎo)致NF₃中N原子核對(duì)其孤對(duì)電子的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵；$\frac{256×1{0}^{30}}{ρ{a}^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布式、電離能、分子結(jié)構(gòu)、雜化軌道、配合物、晶胞計(jì)算等，難度中等，注意利用均攤法進(jìn)行晶胞有關(guān)計(jì)算，理解同周期第一電離能突躍原因．