Question

[化学--选修物质结构与性质]目前，我省多地正在积极推广使用太阳能．常见的太阳能电池有单晶硅太阳能电池、多 晶硅太阳能电池、GaAs太阳能电池及铜铟镓硒薄膜太阳能电池等．
（1）Cu⁺在基态时的价电子排布式为

 

．
（2）砷、硒是第四周期的相邻元素，已知砷的第一电离能（947kJ?mol^-1）大于硒（941kJ?mol^-1）．请从原子结构的角度加以解释

 

．
（3）As₂O₃俗名砒霜，是一种剧毒物质．法医检验砒霜中毒的方法是：向试样中加入锌粉和盐酸，如果有砒霜，将生成无色气体AsH₃，将气体导入热玻璃管会分解成亮黑色的“砷 镜”，这就是著名的“马氏验砷法”．请用化学方程式表示检验原理：

 

、

 

（4）硼酸（H₃BO₃）在水溶液中易结合一个OH^-生成[B（OH）₄]^-，而体现弱酸性．
①[B（OH）₄]^-中B原子的杂化类型为

 

．
②[B（OH）₄]^-的结构式为

 

．
（5）金刚石的晶胞如图，若以硅原子代替金刚石晶体中的碳原子，便得到晶体硅；若将金刚石晶体中一半的碳原子换成硅原子，且碳、硅原 子交替，即得到碳化硅晶体（金刚砂）．
①金刚石、晶体硅、碳化硅的熔点由高到低的排列顺序是

 

 （用化学式表示）
②立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm．立方氮化硼晶胞中含有

 

个氮原子、

 

个硼原子，立方氮化硼的密度是

 

g?cm^-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为N_A）．

Answer 1

分析：（1）铜是29号元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理书写Cu⁺在基态时的价电子排布式；
（2）根据砷、硒价电子排布谁更稳定分析；
（3）根据题目信息砒霜、锌粉和盐酸为反应物，生成物之一为AsH₃，根据质量守恒定律可写出反应的化学方程式；
（4）①根据价层电子对互斥理论确定其杂化方式，价层电子对数=δ键数+孤对电子对数；
②根据杂化轨道类型及杂化轨道成键情况写[B（OH）₄]^-的结构式，[B（OH）₄]^-中含有配位键；
（5）①中形成的晶体都是原子晶体．由于键长C-C＜C-Si＜Si-Si，则熔点为金刚石＞碳化硅＞晶体硅；
②因为金刚石属于面心立方晶胞，即C原子处在立方体的8个顶点，6个面心，体内有4个，故根据均摊法及BN的化学式可推知，一个晶胞中各含有4个B原子、4个N原子，又因为一个BN的质量是M/N_A，而一个晶胞的体积是（361.5×10^-10）³cm³，故根据密度=质量÷体积可得解．

解答：解：（1）铜是29号元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹，则Cu⁺在基态时的价电子排布式为3d¹⁰，故答案为：3d¹⁰；
（2）砷的价电子排布式是4s²4p³，4p轨道上的电子处于半充满状态，比较稳定，气态原子失去一个电子需要的能量比较大，而硒的价电子排布式是4s² 4p⁴，4p轨道上失去一个电子才处于半充满状态，故第一电离能较小，
故答案为：砷的价电子排布式是4s²4p³，4p轨道上的电子处于半充满状态，比较稳定，气态原子失去一个电子需要的能量比较大；
（3）根据题目信息砒霜、锌粉和盐酸为反应物，生成物之一为AsH₃，根据质量守恒定律可写出反应的化学方程式，故答案为：As₂O₃+12HCl+6Zn=6ZnCl₂+2AsH₃↑+3H₂O；2AsH₃

△   .

2As+3H₂；
（4）①[B（OH）₄]^-中B的价层电子对=4+

1

2

（3+1-4×1）=4，所以采取sp³杂化，故答案为：sp³；
②B原子是缺电子原子，所以该离子中还含有配位键，其结构为，
故答案为：；
（5）①中形成的晶体都是原子晶体．由于键长C-C＜C-Si＜Si-Si，则熔点为金刚石＞碳化硅＞晶体硅，
故答案为：C＞SiC＞Si；
②因为金刚石属于面心立方晶胞，即C原子处在立方体的8个顶点，6个面心，体内有4个，故根据均摊法及BN的化学式可推知，一个晶胞中各含有4个B原子、4个N原子，又因为一个BN的质量是M/N_A，而一个晶胞的体积是（361.5×10^-10）³cm³，故密度=质量÷体积=

25×4

(361.5×10-10)3×NA

g?cm^-3，
故答案为：4；4； 

25×4

(361.5×10-10)3×NA

．

点评：本题考查原子核外电子排布；元素电离能；晶体熔点的比较；晶胞的计算；原子轨道杂化方式及杂化类型判断．该题是中等难度的试题，也是高考中的常见考点，试题针对性强，注重基础，有利于培养学生的逻辑推理能力，提高学生的学习效率．明确不同类型题目的解题方法是解答本题的关键．