Question

【化学选修3：物质结构与性质】太阳能电池板材料除单晶硅外，还有铜、铟、镓、硒、硅等化学物质。

（1）基态铜原子的电子排布式为____________________；已知高温下CuOCu₂O+O₂，从铜原子价电子层结构(3d和4s轨道上应填充的电子数)变化角度来看，能生成Cu₂O的原因是_____________；

（2）硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物，则它们形成的组成最简单的氢化物中，分子构型分别为_______、_________，若“Si-H”中共用电子对偏向氢元素，氢气与硒反应是单质硒是氧化剂，则硒与硅的电负性相对大小为Se_____Si(填“＞”、“＜”)。人们把硅与氢元素形成的一类化合物叫硅烷，硅烷的组成、结构与相应的烷烃相似，硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示，呈现这种变化的原因是_______________；

（3）与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数)，其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成配合物，如BF₃能与NH₃反应生成BF₃·NH₃，BF₃．NH₃中B原子的杂化轨道类型为__________，B与N之间形成________键；

（4）金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图所示；则金刚砂晶体类型为__________，在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为________，若晶胞的边长为a pm，则金刚砂的密度为__________。

Answer

（1）1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(2分)；CuO中铜的价层电子排布为3d94s0，Cu2O中铜的价层电子排布为3d10，后者处于稳定的全充满状态而前者不是(2分)

（2）V形、正四面体(2分)；＞(1分)；硅烷为分子晶体，随相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔沸点升高(2分)

（3）sp3(1分)；配位(或共价)(1分) （4）原子晶体(1分)；12(1分)； (2分)

【解析】

试题分析：（1）Cu元素为29号元素，原子核外有29个电子，所以核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1；Cu2+的价电子结构为3d9，Cu+的价电子结构为3d10，3d10为稳定结构，所以在高温时，Cu2+得一个电子变成稳定结构的Cu+；

（2）硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物分别为H2Se，SiH4，其分子结构分别V形，正四面体；若“Si-H”中键合电子偏向氢原子，说明硅显正价，氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，硒显负价，所以硒与硅的电负性相对大小为Se＞Si；硅烷为分子晶体，结构相似，分子间作用力随相对分子质量增大而增大，熔沸点升高。

（3）BF3•NH3中B原子含有3个σ 键和1个配位键，所以其价层电子数是4，B原子采取sp3杂化，该化合物中，B原子提供空轨道的原子、N原子提供孤电子对，所以B、N原子之间形成配位键；

（4）金刚砂(SiC)的硬度为9.5，属于原子晶体；每个碳原子连接4个硅原子，每个硅原子又连接其它3个碳原子，所以每个C原子周围最近的C原子数目为3×4=12；该晶胞中C原子个数=8×+6×=4，Si原子个数为4，晶胞边长=a×10-10cm，体积V=(a×10-10cm)3，ρ==g•cm3=ag•cm3。

【考点定位】考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、原子杂化判断、原子核外电子排布式的书写等。

【名师点晴】理解根据价层电子对互斥理论是判断杂化类型的关键；ABm型杂化类型的判断方法是根据中心原子电子对计算公式：价电子对数n=(中心原子的价电子数+配位原子的价电子数×m±电荷数)；注意：①当上述公式中电荷数为正值时取“-”，电荷数为负值时取“+”；②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零；根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化；据此分析解答。