Question

【题目】钙钛矿（主要成分是CaTiO3)太阳能薄膜电池制备工艺简单、成本低、效率高，引起了科研工作者的广泛关注，科学家认为钙钛矿太阳能电池将取代硅基太阳能电池的统治地位。

（1）基态Ti原子的价电子排布式为__，能量最高的能级有__个空轨道；Si、P、S第一电离能由小到大顺序是__。

（2）碳和硅的有关化学键键能如表所示：

化学键	CC	CH	CO	SiSi	SiH	SiO
键能/kJmol-1	356	413	336	226	318	452

硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是___。

（3）一种新型熔融盐燃料电池以Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，则CO32-的空间构型为___。

（4）Cu2+能与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)形成配离子如图：

该配离子中含有的化学键类型有__(填字母)。

a.配位键 b.极性键 c.离子键 d.非极性键

一个乙二胺分子中共有__个σ键，C原子的杂化方式为__。

（5）CaTiO3的晶胞为立方晶胞，结构如图所示(图中Ca2+、O2-、Ti4+分别位于立方体的体心、面心和顶角）Ca2+的配位数为__，与Ti4+距离最近且相等的O2-有__个；晶体的密度为ρg/cm3，最近的Ti4+和O2-之间的距离为__nm（填计算式)。(CaTiO3的摩尔质量为136g/mol，NA为阿伏加德罗常数)。

Answer 1

【答案】3d24s2 3 Si、S、P C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定；而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成 平面正三角形 abd 11 sp3 6 12 ××107

【解析】

(1)基态Ti原子核外有22个电子，其价电子排布式为3d24s2，基态Ti原子能量最高的能级为3d轨道，还有3个空轨道，由于原子半径：Si>P>O，又P的3p轨道为3p3半充满状态，故第一电离能：Si<S<P，故答案为：3d24s2；3；Si、S、P；

(2)根据表格数据分析可知，C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定；而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成，从而导致硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，故答案为：C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定；而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成；

(3)CO32-的成键电子对数，不含有孤对电子，则CO32-的空间构型为平面三角形，故答案为：平面三角形；

(4)由该配离子结构图分析可知，该配离子中N原子和Cu2+形成配位键，C原子和N、H原子形成极性键，C原子和C原子形成非极性键，则选abd，一个乙二胺分子中共有11个σ键，C原子形成的都是单键，则其杂化方式为sp3，故答案为：abd；11；sp3；

(5)根据晶胞结构结构图可知，Ca2+位于晶胞体心，O2-位于晶胞各个面的面心，Ti4+位于晶胞的8个顶点上，所以Ca2+的配位数为6，与Ti4+距离最近且相等的O2-有2个，在一个晶胞中，含有Ti4+的个数，Ca2+个数为1，O2-的个数为，即一共晶胞中含有1个CaTiO3，其质量为：，所以晶胞的体积，则晶胞的边长，最近的Ti4+和O2-之间的距离，故答案为：6；12；。