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．SO₄^2-与PO₄^3-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

考点：原子核外电子排布,配合物的成键情况,晶胞的计算,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：（1）根据构造原理写出其核外电子排布式；
（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族元素大于其相邻元素；
（3）Cu晶体的堆积方式是面心立方最密堆积，配位数为12；根据的[Cu（NH₃）₄]SO₄结构判断选项；
（4）硼酸（H₃BO₃）溶于水显弱酸性，但它却只是一元酸，说明硼酸分子中含有一个羟基，根据价层电子对互斥理论确定B原子的杂化类型；
（5）根据密度计算公式ρ=m/V计算．

解答： 解：（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，基态铜离子（Cu⁺）的价电子排布式为：3d¹⁰；
故答案为：3d¹⁰；
（2）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，第VA族元素大于其相邻元素的第一电离能，所以3种元素的第一电离能从大到小顺序为Br＞As＞Se；
故答案为：Br＞As＞Se；
（3）Cu晶体的堆积方式是面心立方最密堆积，配位数为12；
A、N与H原子形成极性共价键，[Cu（NH₃）₄]²⁺与SO₄^2-形成离子键，Cu²⁺与NH₃形成配位键，故A正确；
B、氨气分子的键角小于水分子的键角，故B错误；
C、金属的第一电离能比非金属元素的第一电离能大，故C错误；
D、SO₄^2-与PO₄^3-原子个数相等，价电子数相等，互为等电子体，空间构型均为正四面体，故D正确；
故答案为：面心立方最密堆积；12；AD；
（4）①H₃BO₃中B的价层电子对=3+

1

2

（3+1-4×1）=3，所以采取sp²杂化，故答案为：sp²；
②硼酸为一元弱酸，H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，故答案为：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
（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（

1

3

π）=52387.6 pm²．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=

M

NA

=2×12.01÷（6.02×10²³）=3.99×10^-23g．所以，石墨的密度ρ=

m

V

=

3.99

1.754

=2.27g?cm^-3，答：石墨晶体密度为2.27g?cm^-3．

点评：本题考查了晶胞的计算、元素周期律、原子杂化等知识点，这些都是学习重点也是学习难点，同时考查学生的空间想象能力、分析问题能力、数学分析逻辑能力等，难度较大．