Question

13．太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電效應(yīng)或光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置．其材料有單晶硅，還有銅、鍺、鎵、硒等化合物．
（1）基態(tài)亞銅離子中電子占據(jù)的原子軌道數(shù)目為14．
（2）若基態(tài)硒原子價(jià)層電子排布式寫(xiě)出4s²4p_x²4p_y²，則其違背了洪特規(guī)則．
（3）如圖1表示碳、硅和磷元素的四級(jí)電離能變化趨勢(shì)，其中表示磷的曲線(xiàn)是b．
（4）單晶硅可由二氧化硅制得，二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)如圖2所示，在二氧化硅晶體中，Si、O原子所連接的最小環(huán)為12元環(huán)，則每個(gè)O原子連接6個(gè)最小環(huán)．
（5）與鎵元素處于同一主族的硼元素具有缺電子性，自然界中含硼元素的鈉鹽是一種天然礦藏，其化學(xué)式寫(xiě)作Na₂B₄O₇•12H₂O，實(shí)際上他的結(jié)構(gòu)單元是由兩個(gè)H₃BO₃和兩個(gè)[B（OH）₄]^-縮合而成的六元環(huán)，應(yīng)寫(xiě)成Na₂[B₄O₅（OH）₆]•8H₂O，其結(jié)構(gòu)如圖所示，它的陰離子可形成鏈狀結(jié)構(gòu)．       
①該晶體中不存在的作用力是C（填選項(xiàng)字母）．
A．離子鍵 B．共價(jià)鍵 C．金屬鍵 D．范德華力  E．氫鍵
②陰離子通過(guò)氫鍵相互結(jié)合形成鏈狀結(jié)構(gòu)．
（6）氮化鎵（GaN）的晶體結(jié)構(gòu)如圖4所所示．晶體中N、Ga原子的軌道雜化類(lèi)型是否相同是（填“是”或“否”），判斷該晶體結(jié)構(gòu)中存在配位鍵的依據(jù)是晶胞中1個(gè)Ga與4個(gè)N原子相結(jié)合，而Ga原子中含有3個(gè)價(jià)電子，Ga提供1個(gè)空軌道與N原子提供的孤對(duì)電子形成配位鍵．
（7）某光電材料由鍺的氧化物與銅的氧化物按一定比例熔合而成，其中鍺的氧化物晶胞結(jié)構(gòu)如圖5所示，該物質(zhì)的化學(xué)式為GeO，已知該晶胞密度為7.4g•cm^-3，晶胞邊長(zhǎng)為4.3×10^-10m，則鍺的相對(duì)原子質(zhì)量為72.5（保留小數(shù)點(diǎn)后一位）

Answer 1

分析 （1）Cu原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，失去4s能級(jí)1個(gè)電子形成Cu⁺；
（2）洪特規(guī)則：原子核外電子在能量相同的各個(gè)軌道上排布時(shí)①電子盡可能分占不同的原子軌道，②自旋狀態(tài)相同；
（3）同主族自上而下第一電離能減小，P元素3p能級(jí)為半滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故Si的第一電離能最小，P原子第四電離能為失去4s²能中1個(gè)電子，為全滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，與第三電離能相差較大；
（4）在二氧化硅晶體，可以看作在晶體硅中每個(gè)Si-Si鍵之間連接O原子，晶體Si中每個(gè)Si原子形成4個(gè)Si-Si鍵，由圖可知每2個(gè)Si-Si鍵可以形成2個(gè)六元環(huán)，而4個(gè)Si-Si鍵任意2個(gè)可以形成6種組合；
每個(gè)O原子連接2個(gè)Si原子，每個(gè)Si原子和該O原子能形成3個(gè)最小環(huán)；
（5）①活潑金屬和酸根離子之間存在離子鍵、非金屬元素之間易形成共價(jià)鍵，含有孤電子對(duì)和含有空軌道的原子之間存在配位鍵；分子之間存在范德華力，水分子之間存在氫鍵；
②該陰離子通過(guò)氫鍵相互結(jié)合形成鏈狀結(jié)構(gòu)；
（6）該晶體中Ga、N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)都是4且不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷N、Ga原子雜化方式是否相同；
晶胞中1個(gè)Ga與4個(gè)N原子相結(jié)合，而Ga原子中含有3個(gè)價(jià)電子，Ga提供1個(gè)空軌道與N原子提供的孤對(duì)電子形成配位鍵；
（7）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Ge、O原子數(shù)目，用鍺的相對(duì)原子質(zhì)量表示晶胞質(zhì)量，再結(jié)合m=ρV計(jì)算．

解答 解：（1）Cu原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，失去4s能級(jí)1個(gè)電子形成Cu⁺，Cu⁺基態(tài)時(shí)電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，其電子占據(jù)的14原子軌道，
故答案為：14；
（2）洪特規(guī)則：原子核外電子在能量相同的各個(gè)軌道上排布時(shí)①電子盡可能分占不同的原子軌道，②自旋狀態(tài)相同，該原子核外電子排布沒(méi)有排p_z軌道，所以違反洪特規(guī)則，
故答案為：洪特規(guī)則；
（3）同主族自上而下第一電離能減小，P元素3p能級(jí)為半滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故Si的第一電離能最小，由圖中第一電離能可知，c為Si，P原子第四電離能為失去4s²能中1個(gè)電子，為全滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，與第三電離能相差較大，可知b為P、a為C，
故答案為：b；
（4）在二氧化硅晶體，可以看作在晶體硅中每個(gè)Si-Si鍵之間連接O原子，晶體Si中每個(gè)Si原子形成4個(gè)Si-Si鍵，由圖可知每2個(gè)Si-Si鍵可以形成2個(gè)六元環(huán)，而4個(gè)Si-Si鍵任意2個(gè)可以形成6種組合，則每個(gè)Si原子連接十二元環(huán)數(shù)目為6×2=12，
每個(gè)O原子連接2個(gè)Si原子，每個(gè)Si原子和該O原子能形成3個(gè)最小環(huán)，所以每個(gè)O原子能形成6個(gè)最小環(huán)，
故答案為：12；6；
（5）①鈉離子和酸根離子之間存在離子鍵、B-H和O-H原子之間存在共價(jià)鍵，B和O原子之間存在配位鍵，水分子之間存在范德華力和氫鍵，所以該物質(zhì)中不含金屬鍵，故答案為：C；
②該分子中羥基上的氫原子和另一個(gè)羥基上的O原子形成氫鍵，所以該陰離子通過(guò)氫鍵相互結(jié)合形成鏈狀結(jié)構(gòu)，故答案為：氫鍵；
（6）該晶體中Ga、N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)都是4且不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論知N、Ga原子雜化方式相同；
晶胞中1個(gè)Ga與4個(gè)N原子相結(jié)合，而Ga原子中含有3個(gè)價(jià)電子，Ga提供1個(gè)空軌道與N原子提供的孤對(duì)電子形成配位鍵，
故答案為：是；晶胞中1個(gè)Ga與4個(gè)N原子相結(jié)合，而Ga原子中含有3個(gè)價(jià)電子，Ga提供1個(gè)空軌道與N原子提供的孤對(duì)電子形成配位鍵；
（7）晶胞中Ge原子數(shù)目為4，O原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則化學(xué)式為GeO，設(shè)鍺的相對(duì)原子質(zhì)量為M，則就晶胞質(zhì)量為：$\frac{4×（M+16）}{{N}_{A}}$g，則：m=ρV=$\frac{4×（M+16）}{{N}_{A}}$g=7.4g．cm^-3×（4.3×l0^-8 cm）³，解得M=72.5，
故答案為：GeO；72.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)及基本理論的認(rèn)識(shí)，涉及化學(xué)鍵、晶胞計(jì)算、元素周期律等知識(shí)點(diǎn)，明確原子結(jié)構(gòu)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（4）（7）題計(jì)算，題目難度中等．