Question

太阳能电池的发展已经进入了第三代。第一代为单晶硅太阳能电池，第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池，第三代就是铜铟镓硒CIGs（CIS中掺入Ga）等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。
（1）亚铜离子（Cu⁺）基态时的价电子排布式表示为               。
（2）硒为第4周期元素，相邻的元素有砷和溴，则3种元素的第一电离能从大到小顺序为   （用元素符号表示）。
（3）Cu晶体的堆积方式是         （填堆积名称），其配位数为       ；往Cu的硫酸盐溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH₃)₄]SO₄，下列说法正确的是_____

A．[Cu (NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键、极性键和配位键

B．在[Cu(NH3)4 ]2+中Cu2+给出孤对电子，NH3提供空轨道

C．[Cu (NH3)4]SO4组成元素中第一电离能最大的是氧元素

D．SO42-与PO43-互为等电子体，空间构型均为正四面体

（4）与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性，其化合物往往具有加合性，因而硼酸（H₃BO₃）溶于水显弱酸性，但它却只是一元酸，可以用硼酸在水溶液中的电离平衡解释它只是一元弱酸的原因。
①H₃BO₃中B的原子杂化类型为         ；
②写出硼酸在水溶液中的电离方程式         。
（5）硅与碳是同一主族元素，其中石墨为混合型晶体，已知石墨的层 间距为335pm,C-C键长为142pm,计算石墨晶体密度（要求写出计算过程，得出结果保留三位有效数字,N_A为6.02×10²³mol^-1）

Answer 1

（1）3d¹⁰（1分）
（2）Br〉As〉Se（2分）
（3）12 （2分）     面心立方最密堆积   AD（2分）
（4）①sp²（2分）②（2分）
（5）石墨的层间距为335pm，可以认为一层石墨的厚度是335pm。对某一层石墨中的一个六元环，正六边形环的边长是142pm，面积S=6×1/2×142×142sin(π/3)=52387.6pm²。环的厚度h=335pm那么一个环占有的体积V=Sh=52387.6×335=1.754×10⁷pm³=1.754×10^-23cm³。六元环中每个C原子都被3个环共用，一个环实际有2个C原子。一个环的质量m=2M/N_A=2×12.01/(6.023×10²³)=3.988×10^-23g。
所以，石墨的密度ρ=m/V=3.988/1.754=2.27g/cm³。（4分）

试题分析：（1）铜是29号元素，铜原子失去一个电子变成亚铜离子，所以亚铜离子核外有28个电子，根据构造原理写出其核外电子排布式基态铜离子（Cu⁺）的价电子排布式为：3d¹⁰
（2）同一周期中元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第VA族元素最外层p轨道处于半充满状态较稳定，第一电离能大于其相邻元素；As、Se、Br属于同一周期且原子序数逐渐增大，这三种元素依次属于第IVA族、第VA族、第VIA族，3种元素的第一电离能从大到小顺序为Br＞As＞Se；
（3）金属铜为面心立方堆积，配位数为12；在[Cu(NH₃)₄]SO₄中含有离子键、极性键和配位键；配位键的形成：NH₃给出孤对电子，Cu²⁺提供空轨道；同一周期中元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第VA族元素最外层p轨道处于半充满状态较稳定，第一电离能大于其相邻元素；同一族中元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈减小的趋势，所以第一电离能最大的为氮元素；选A、D；
（4）①H₃BO₃中B原子和三个羟基相连，具有具有平面三角的构形，B是sp²杂化；②H₃BO₃为缺电子化合物，溶于水后和水电离产生的OH^-通过配位键结合形成[B(OH)₄]^-，故H₃BO₃的电离方程式为