Question

8．太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置．其材料除单晶硅，还有铜铟镓硒等化合物．
（1）镓的基态原子的电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹．
（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Br＞As＞Se（用元素符号表示）．
（3）气态SeO₃分子的立体构型为平面三角形．
（4）硅烷（Si_nH_2n+2）的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示，呈现这种变化关系的原因是：硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强．
（5）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）在水溶液中能与水反应生成[B（OH）₄]^-而体现一元弱酸的性质，则[B（OH）₄]^-中B的原子杂化类型为sp³．
（6）金属Cu单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应生成铜氨配离子的溶液，则该反应的离子方程式为Cu+H₂O₂+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+2OH^-+4H₂O．
（7）一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构．在晶胞中，Au原子位于顶点，Cu原子位于面心，则该合金中Au原子与Cu原子个数之比为1：3，若该晶胞的边长为a pm，则合金的密度为$\frac{197+64×3}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$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）镓是31号元素，根据原子核外电子排布规律可以写出电子排布式；
（2）砷、硒、溴三种元素都是第4周期非金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但砷元素原子4p能级是半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素；
（3）计算SeO₃分子中Se原子的价层电子对数、孤对电子数，可以判断分子构型；
（4）硅烷（Si_nH_2n+2）都是分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，晶体沸点越高；
（5）[B（OH）₄]^-中B的价层电子对=4+$\frac{1}{2}$×（3+1-4×1）=4，杂化轨道数目为4；
（6）金属Cu单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，说明两者能互相促进，是两种物质共同作用的结果，其中过氧化氢为氧化剂，氨与Cu²⁺形成配离子Cu（NH₃）₄²⁺，两者相互促进使反应进行；
（7）利用均摊法确定晶胞中各种原子的个数，结合晶胞中原子数目，表示出晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算密度；

解答 解：（1）镓是31号元素，核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹；
（2）砷、硒、溴三种元素都是第4周期非金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但砷元素原子4p能级是半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能Br＞As＞Se，故答案为：Br＞As＞Se；
（3）气态SeO₃分子中中心原子的价层电子对数为3+$\frac{6-2×3}{2}$=3，无孤电子对，所以分子构型为平面三角形，
故答案为：平面三角形；
（4）硅烷（Si_nH_2n+2）都是分子晶体，分子晶体的沸点高低取决于分子间作用力，而分子间作用力与相对分子质量的大小有关，硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强，晶体的沸点越高，
故答案为：硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强；
（5）[B（OH）₄]^-中B的价层电子对=4+$\frac{1}{2}$（3+1-4×1）=4，所以采取sp³杂化，
故答案为：sp³；
（6）金属Cu单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，说明两者能互相促进，是两种物质共同作用的结果，其中过氧化氢为氧化剂，氨与Cu²⁺形成配离子，两者相互促进使反应进行，方程式可表示为：Cu+H₂O₂+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+2OH^-+4H₂O，
故答案为：Cu+H₂O₂+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+2OH^-+4H₂O；
（7）在晶胞中，Au原子位于顶点，Cu原子位于面心，该晶胞中Au原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1，Cu原子个数=6×$\frac{1}{2}$=3，所以该合金中Au原子与Cu原子个数之比=1：3，
晶胞体积V=（a×10^-10cm）³，每个晶胞中铜原子个数是3、Au原子个数是1，则ρ=$\frac{\frac{197+64×3}{{N}_{A}}g}{（a×1{0}^{-10}cm）^{3}}$=$\frac{197+64×3}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案为：1：3；$\frac{197+64×3}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、第一电离能、分子空间构型、杂化方式、晶胞计算，注意理解同周期第一电离能异常情况，难度中等．