Question

3．能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力．
（1）太阳能热水器中常使用一种以镍或镍合金空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层，写出基态镍原子的外围电子排布式3d⁸4s²，它位于周期表d区．
（2）富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能，在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途．富勒烯（C₆₀）的结构如图甲，分子中碳原子轨道的杂化类型为sp²；1mol C₆₀分子中σ键的数目为90N_A个．
（3）多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）薄膜电池等．
①第一电离能：As＞Ga（填“＞”、“＜”或“=”）．
②SeO₂分子的空间构型为V形．
（4）三氟化氮（NF₃）是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体，在太阳能电池制造中得到广泛应用．它可在铜的催化作用下由F₂和过量的NH₃反应得到，该反应的化学方程式为3F₂+4NH₃  Cu  NF₃+3NH₄F，该反应中
NH₃的沸点＜（填“＞”、“＜”或“=”）HF的沸点，NH₄F固体属于离子晶体．往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺配离子．已知NF₃与NH₃的空间构型都是三角锥形，但NF₃不易与Cu²⁺形成配离子，其原因是F的电负性比N大，N-F成键电子对向F偏移，导致NF₃中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF₃不易与Cu²⁺形成配离子．图乙为一个金属铜的晶胞，此晶胞立方体的边长为a pm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为ρ g/cm³，则阿伏加德罗常数可表示为$\frac{256×10{\;}^{30}}{ρa{\;}^{3}}$ mol^-1（用含a、ρ的代数式表示）．

Answer 1

分析 （1）28号元素镍，核外有28个电子，根据构造原理写出其基态镍原子的核外电子排布式，根据价电子排布式确定分区；
（2）根据价层电子对互斥理论确定杂化方式，利用均摊法计算每个碳原子含有几个σ键，从而计算1mol C₆₀分子中σ键的数目；
（3）①同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第VA族元素第一电离能大于第VIA元素；
②根据价层电子对互斥理论确定其空间构型；
（4）F的电负性大于N，形成的氢键强度F-H＞N-H，因此HF的沸点大于NH₃的沸点；NH₄F是由NH₄⁺和F^-构成的离子化合物，属于离子晶体；N、F、H三种元素的电负性：F＞N＞H，所以NH₃中共用电子对偏向N，而在NF₃中，共用电子对偏向F，偏离N原子；根据均摊法计算晶胞中Cu原子数目，结合相对分子质量及阿伏伽德罗常数表示出晶胞质量，根据晶胞棱长计算晶胞体积，再根据密度计算晶胞质量，据此列方程计算．

解答 解：（1）28号元素镍，核外有28个电子，根据构造原理知其基态镍原子的核外电子排布式的简化形式为[Ar]3d⁸4s²，因此基态镍原子的外围电子排布式为3d⁸4s²，位于周期表d区，
故答案为：3d⁸4s²；d；
（2）每个碳原子含有的σ键个数且不含孤电子对，所以采用sp² 杂化，每个碳原子含有的σ键个数为$\frac{3}{2}$，所以1mol C₆₀分子中σ键的数目=$\frac{3}{2}$×60N_A=90N_A，
故答案为：sp²；90N_A；
（3）①As和Se属于同一周期，且As属于第VA族，Se属于第VIA族，所以第一电离能As＞Se，
故答案为：＞；
②二氧化硒分子中价层电子对=2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3，且含有一个孤电子对，所以属于V形，
故答案为：V形；
（4）F的电负性大于N，形成的氢键强度F-H＞N-H，因此HF的沸点大于NH₃的沸点；NH₄F是由NH₄⁺和F^-构成的离子化合物，属于离子晶体；
N、F、H三种元素的电负性：F＞N＞H，所以NH₃中共用电子对偏向N，而在NF₃中，共用电子对偏向F，偏离N原子，导致NF₃中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF₃不易与Cu²⁺形成配离子；
晶胞中含有铜原子数目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，则晶胞质量为$\frac{4×64}{N{\;}_{A}}$g，该晶胞体积为a³ pm³，则$\frac{4×64}{N{\;}_{A}}$g=a³ pm³×ρ g/cm³，故N_A=$\frac{256×10{\;}^{30}}{ρa{\;}^{3}}$，
故答案为：＜；离子；F的电负性大于N，NF₃中，共用电子对偏向F，偏离N原子，导致NF₃中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键；=$\frac{256×10{\;}^{30}}{ρa{\;}^{3}}$；

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布式、电离能、分子结构、杂化轨道、配合物、晶胞计算等，难度中等，注意利用均摊法进行晶胞有关计算，理解同周期第一电离能突跃原因．