Question

【題目】當(dāng)前材料科學(xué)的發(fā)展方興未艾。B、N、Ti、Cu、Zn都是重要的材料元素，其單質(zhì)和化合物在諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

(1)單晶硅太陽(yáng)能電池片加工時(shí)一般摻雜微量的銅，二價(jià)銅離子的價(jià)電子排布式為_____________。在高溫條件下Cu2O比CuO更穩(wěn)定，試從銅原子核外電子結(jié)構(gòu)變化角度解釋__________________。

(2)BF3分子與NH3分子的空間構(gòu)型為__________、___________，BF3與NH3反應(yīng)生成的BF3·NH3分子中含有的化學(xué)鍵類型為_________________。

(3)金屬Ti的性能優(yōu)越，能與B、C、N、O等非金屬元素形成穩(wěn)定的化合物。電負(fù)性：C_____B(填“>”或“<”，下同)，第一電離能：N_______O。

(4)月球巖石——玄武巖的主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3)，鈦酸亞鐵與濃硫酸反應(yīng)生成TiSO4，SO42-中S原子的雜化方式為________，用價(jià)層電子對(duì)互斥理論解釋SO32-的鍵角比SO42-鍵角小的原因__________________。

(5)ZnS在熒光體、涂料等行業(yè)中應(yīng)用廣泛。立方ZnS晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，其晶胞邊長(zhǎng)為a cm，密度為__________g·cm-3

Answer 1

【答案】 3d9 Cu+價(jià)電子排布式為3d10，核外電子處于穩(wěn)定的半充滿狀態(tài) 平面三角形 三角錐形 極性共價(jià)鍵 配位鍵 > > sp3雜化 SO32-中孤對(duì)電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用比SO42-中成鍵電子對(duì)間的排斥作用大。 或

【解析】(1)價(jià)電子是原子在參與化學(xué)反應(yīng)時(shí)能夠用于成鍵的電子,是原子核外跟元素化合價(jià)有關(guān)的電子，二價(jià)銅離子的價(jià)電子排布式為 3d9 ；在高溫條件下Cu2O比CuO更穩(wěn)定，試從銅原子核外電子結(jié)構(gòu)變化角度解釋：Cu+價(jià)電子排布式為3d10，核外電子處于穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)；(2)BF3是sp2雜化,其中B原子的2s電子其中1個(gè)被激發(fā)到2p軌道，2s和兩個(gè)2p軌道雜化形成了sp2雜化軌道,所以是平面三角形；NH3是sp3雜化，其中N原子的2s上有兩個(gè)電子，雜化得到的4個(gè)軌道中有3個(gè)是單電子，1個(gè)是雙電子，三個(gè)單電子和H形成共價(jià)鍵，剩余一對(duì)孤對(duì)電子，所以是三角錐形。故BF3分子與NH3分子的空間構(gòu)型為平面三角形、 三角錐形；BF3·NH3中B原子其價(jià)層電子數(shù)是4，采取sp3雜化，B原子含有3個(gè)σ 鍵一個(gè)配位鍵，該化合物中，B原子提供空軌道的原子、N原子提供孤電子對(duì)，B、N原子之間形成配位鍵，故BF3與NH3反應(yīng)生成的BF3·NH3分子中含有的化學(xué)鍵類型為極性共價(jià)鍵、配位鍵；（3）同周期電負(fù)性從左到右由小變大，電負(fù)性：C>B；同一周期內(nèi)元素的第一電離能在總體增大的趨勢(shì)中有些特例，當(dāng)外圍電子在能量相等的軌道上形成全空(p0,d0,fo)、半滿(p3,d5,f7)或全滿(p6,d10,f14)結(jié)構(gòu)時(shí),原子的能量較低,元素的第一電離能較大，故第一電離能：N>O。(4)SO42―的VSEPR模型為正四面體，沒(méi)有孤電子對(duì)，S原子的雜化方式是SP 3 ，SO42-中S原子的雜化方式為sp3雜化；用價(jià)層電子對(duì)互斥理論解釋SO32-的鍵角比SO42-鍵角小的原因：SO32-中孤對(duì)電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用比SO42-中成鍵電子對(duì)間的排斥作用大。(5)ZnS在熒光體、涂料等行業(yè)中應(yīng)用廣泛。立方ZnS晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞中含Zn原子4個(gè)，含S為8×1/8+6×1/2=4,其晶胞邊長(zhǎng)為a cm，密度為ρ= 或g·cm-3。