Question

[化學--選修物質結構與性質]目前，我省多地正在積極推廣使用太陽能．常見的太陽能電池有單晶硅太陽能電池、多 晶硅太陽能電池、GaAs太陽能電池及銅銦鎵硒薄膜太陽能電池等．
（1）Cu⁺在基態時的價電子排布式為

 

．
（2）砷、硒是第四周期的相鄰元素，已知砷的第一電離能（947kJ?mol^-1）大于硒（941kJ?mol^-1）．請從原子結構的角度加以解釋

 

．
（3）As₂O₃俗名砒霜，是一種劇毒物質．法醫檢驗砒霜中毒的方法是：向試樣中加入鋅粉和鹽酸，如果有砒霜，將生成無色氣體AsH₃，將氣體導入熱玻璃管會分解成亮黑色的“砷 鏡”，這就是著名的“馬氏驗砷法”．請用化學方程式表示檢驗原理：

 

、

 

（4）硼酸（H₃BO₃）在水溶液中易結合一個OH^-生成[B（OH）₄]^-，而體現弱酸性．
①[B（OH）₄]^-中B原子的雜化類型為

 

．
②[B（OH）₄]^-的結構式為

 

．
（5）金剛石的晶胞如圖，若以硅原子代替金剛石晶體中的碳原子，便得到晶體硅；若將金剛石晶體中一半的碳原子換成硅原子，且碳、硅原 子交替，即得到碳化硅晶體（金剛砂）．
①金剛石、晶體硅、碳化硅的熔點由高到低的排列順序是

 

 （用化學式表示）
②立方氮化硼晶體的結構與金剛石相似，硬度與金剛石相當，晶胞邊長為361.5pm．立方氮化硼晶胞中含有

 

個氮原子、

 

個硼原子，立方氮化硼的密度是

 

g?cm^-3（只要求列算式，不必計算出數值，阿伏伽德羅常數為N_A）．

Answer 1

分析：（1）銅是29號元素，其原子核外有29個電子，根據構造原理書寫Cu⁺在基態時的價電子排布式；
（2）根據砷、硒價電子排布誰更穩定分析；
（3）根據題目信息砒霜、鋅粉和鹽酸為反應物，生成物之一為AsH₃，根據質量守恒定律可寫出反應的化學方程式；
（4）①根據價層電子對互斥理論確定其雜化方式，價層電子對數=δ鍵數+孤對電子對數；
②根據雜化軌道類型及雜化軌道成鍵情況寫[B（OH）₄]^-的結構式，[B（OH）₄]^-中含有配位鍵；
（5）①中形成的晶體都是原子晶體．由于鍵長C-C＜C-Si＜Si-Si，則熔點為金剛石＞碳化硅＞晶體硅；
②因為金剛石屬于面心立方晶胞，即C原子處在立方體的8個頂點，6個面心，體內有4個，故根據均攤法及BN的化學式可推知，一個晶胞中各含有4個B原子、4個N原子，又因為一個BN的質量是M/N_A，而一個晶胞的體積是（361.5×10^-10）³cm³，故根據密度=質量÷體積可得解．

解答：解：（1）銅是29號元素，其原子核外有29個電子，根據構造原理知，其基態原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹，則Cu⁺在基態時的價電子排布式為3d¹⁰，故答案為：3d¹⁰；
（2）砷的價電子排布式是4s²4p³，4p軌道上的電子處于半充滿狀態，比較穩定，氣態原子失去一個電子需要的能量比較大，而硒的價電子排布式是4s² 4p⁴，4p軌道上失去一個電子才處于半充滿狀態，故第一電離能較小，
故答案為：砷的價電子排布式是4s²4p³，4p軌道上的電子處于半充滿狀態，比較穩定，氣態原子失去一個電子需要的能量比較大；
（3）根據題目信息砒霜、鋅粉和鹽酸為反應物，生成物之一為AsH₃，根據質量守恒定律可寫出反應的化學方程式，故答案為：As₂O₃+12HCl+6Zn=6ZnCl₂+2AsH₃↑+3H₂O；2AsH₃

△   .

2As+3H₂；
（4）①[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；
②B原子是缺電子原子，所以該離子中還含有配位鍵，其結構為，
故答案為：；
（5）①中形成的晶體都是原子晶體．由于鍵長C-C＜C-Si＜Si-Si，則熔點為金剛石＞碳化硅＞晶體硅，
故答案為：C＞SiC＞Si；
②因為金剛石屬于面心立方晶胞，即C原子處在立方體的8個頂點，6個面心，體內有4個，故根據均攤法及BN的化學式可推知，一個晶胞中各含有4個B原子、4個N原子，又因為一個BN的質量是M/N_A，而一個晶胞的體積是（361.5×10^-10）³cm³，故密度=質量÷體積=

25×4

(361.5×10-10)3×NA

g?cm^-3，
故答案為：4；4； 

25×4

(361.5×10-10)3×NA

．

點評：本題考查原子核外電子排布；元素電離能；晶體熔點的比較；晶胞的計算；原子軌道雜化方式及雜化類型判斷．該題是中等難度的試題，也是高考中的常見考點，試題針對性強，注重基礎，有利于培養學生的邏輯推理能力，提高學生的學習效率．明確不同類型題目的解題方法是解答本題的關鍵．