Question

太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置．其材料除單晶硅，還有銅銦鎵硒等化合物．
（1）鎵的基態(tài)原子的電子排布式是

 

．
（2）與鎵元素處于同一主族的硼元素具有缺電子性，其化合物往往具有加合性，因而硼酸（H₃BO₃）在水溶液中能與水反應生成[B（OH）₄]^-而體現(xiàn)一元弱酸的性質(zhì)，則[B（OH）₄]^-中B的原子雜化類型為

 

．
（3）硒為第4周期元素，相鄰的元素有砷和溴，則3種元素的第一電離能從大到小順序為

 

（用元素符號表示）；SeO₃分子的立體構(gòu)型為

 

．
（4）金屬Cu單獨與氨水或單獨與過氧化氫都不能反應，但可與氨水和過氧化氫的混合溶液反應，反應的離子方程式為

 

；據(jù)最新資料顯示，Cu單質(zhì)的晶胞可能有多種，若其晶胞分別以六方最密堆積和面心立方堆積存在時，其單質(zhì)的密度之比為

 

．
（5）鉈（Tl）與鎵同主族，鉈與鈉形成化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，該物質(zhì)化學式為

 

；若忽略Tl，則Na離子的空間結(jié)構(gòu)跟哪種常見物質(zhì)

 

的晶體結(jié)構(gòu)一樣；已知該晶體是立方晶系，Na、Tl最近距離為a pm，寫出該晶體密度的計算式

 

．（已知阿佛加德羅常數(shù)：N_Amol^-1）

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）鎵是31號元素，根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律可以寫出電子排布式；
（2）根據(jù)價層電子對互斥理論確定其雜化方式；
（3）砷、硒、溴三種元素都是第4周期非金屬元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢，但砷元素原子4p能級是半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能Br＞As＞Se；氣態(tài)SeO₃分子中中心原子的價層電子對數(shù)可以判斷分子構(gòu)型；
（4）根據(jù)氧化還原反應中元素和電荷守恒，可寫出離子方程式；根據(jù)六方最密堆積和面心立方堆積的結(jié)構(gòu)特點確定密度之比；
（5）利用均攤法確定晶胞中各種原子的個數(shù)，再確定化學式；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖確定Na離子的空間結(jié)構(gòu)；根據(jù)ρ=

m

V

計算密度；

解答： 解：（1）鎵是31號元素，根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律可以寫出電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹（或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹），
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹（或[Ar]3d¹⁰4s²4p¹）； 
（2）[B（OH）₄]^-中B的價層電子對=4+

1

2

（3+1-4×1）=4，所以采取sp³雜化，故答案為：sp³；
（3）砷、硒、溴三種元素都是第4周期非金屬元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢，但砷元素原子4p能級是半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能Br＞As＞Se；氣態(tài)SeO₃分子中中心原子的價層電子對數(shù)為

6+0

2

=3，無孤電子對，所以分子構(gòu)型為平面三角形，
故答案為：Br＞As＞Se；平面三角形； 
（4）金屬Cu單獨與氨水或單獨與過氧化氫都不能反應，但可與氨水和過氧化氫的混合溶液反應，說明兩者能互相促進，是兩種物質(zhì)共同作用的結(jié)果，其中過氧化氫為氧化劑，氨與Cu²⁺形成配離子，兩者相互促進使反應進行，方程式可表示為：Cu+H₂O₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；由于銅的六方最密堆積和面心立方堆積中原子的配位數(shù)都是12，原子利用率都為74%，所以它們的密度之比為1：1，故答案為：Cu+H₂O₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；1：1；
（5）根據(jù)均攤法可知晶胞中鉈原子的個數(shù)為8×

1

8

+6×

1

2

+4=8，鈉原子的個數(shù)為12×

1

4

+5=8，它們的原子個數(shù)比為1：1，所以該物質(zhì)化學式為NaTl，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)圖可知，有12個鈉原子分布在晶胞的棱邊中點、1個鈉原子在晶胞的體心上、將晶胞均分成八個小立方體，有4個鈉原子分布在互不相鄰的小立方體的體心，這種結(jié)構(gòu)與金剛石或者晶體硅的結(jié)構(gòu)相似；根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)圖可知，晶胞的體對角線的長度為Na、Tl最近距離的4倍，所以晶胞的邊長為

4

3

a pm，因為在每傭晶胞中含有8個鉈原子和8個鈉原子，根據(jù)ρ=

m

V

可計算得密度為

8×(23+204) NA

( 4 3 a×10-10)3

g/cm³=

681 3

8×10-30a3NA

g/cm³，
故答案為：NaTl；金剛石或者晶體硅；

681 3

8×10-30a3NA

g/cm³．

點評：本題主要考查核外電子排布、原子的雜化、配合物、晶胞的結(jié)構(gòu)及計算等知識點，中等難度，解題的難點在于對晶胞結(jié)構(gòu)的觀察和空間想象．