Question

3．能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟發(fā)展的新動力．
（1）太陽能熱水器中常使用一種以鎳或鎳合金空心球為吸收劑的太陽能吸熱涂層，寫出基態(tài)鎳原子的外圍電子排布式3d⁸4s²，它位于周期表d區(qū)．
（2）富勒烯衍生物由于具有良好的光電性能，在太陽能電池的應(yīng)用上具有非常光明的前途．富勒烯（C₆₀）的結(jié)構(gòu)如圖甲，分子中碳原子軌道的雜化類型為sp²；1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目為90N_A個．
（3）多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包括砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）薄膜電池等．
①第一電離能：As＞Ga（填“＞”、“＜”或“=”）．
②SeO₂分子的空間構(gòu)型為V形．
（4）三氟化氮（NF₃）是一種無色、無味、無毒且不可燃的氣體，在太陽能電池制造中得到廣泛應(yīng)用．它可在銅的催化作用下由F₂和過量的NH₃反應(yīng)得到，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3F₂+4NH₃  Cu  NF₃+3NH₄F，該反應(yīng)中
NH₃的沸點＜（填“＞”、“＜”或“=”）HF的沸點，NH₄F固體屬于離子晶體．往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺配離子．已知NF₃與NH₃的空間構(gòu)型都是三角錐形，但NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，其原因是F的電負性比N大，N-F成鍵電子對向F偏移，導(dǎo)致NF₃中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強，難以形成配位鍵，故NF₃不易與Cu²⁺形成配離子．圖乙為一個金屬銅的晶胞，此晶胞立方體的邊長為a pm，Cu的相對原子質(zhì)量為64，金屬銅的密度為ρ g/cm³，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為$\frac{256×10{\;}^{30}}{ρa{\;}^{3}}$ mol^-1（用含a、ρ的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）28號元素鎳，核外有28個電子，根據(jù)構(gòu)造原理寫出其基態(tài)鎳原子的核外電子排布式，根據(jù)價電子排布式確定分區(qū)；
（2）根據(jù)價層電子對互斥理論確定雜化方式，利用均攤法計算每個碳原子含有幾個σ鍵，從而計算1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目；
（3）①同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第VA族元素第一電離能大于第VIA元素；
②根據(jù)價層電子對互斥理論確定其空間構(gòu)型；
（4）F的電負性大于N，形成的氫鍵強度F-H＞N-H，因此HF的沸點大于NH₃的沸點；NH₄F是由NH₄⁺和F^-構(gòu)成的離子化合物，屬于離子晶體；N、F、H三種元素的電負性：F＞N＞H，所以NH₃中共用電子對偏向N，而在NF₃中，共用電子對偏向F，偏離N原子；根據(jù)均攤法計算晶胞中Cu原子數(shù)目，結(jié)合相對分子質(zhì)量及阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞質(zhì)量，根據(jù)晶胞棱長計算晶胞體積，再根據(jù)密度計算晶胞質(zhì)量，據(jù)此列方程計算．

解答 解：（1）28號元素鎳，核外有28個電子，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)鎳原子的核外電子排布式的簡化形式為[Ar]3d⁸4s²，因此基態(tài)鎳原子的外圍電子排布式為3d⁸4s²，位于周期表d區(qū)，
故答案為：3d⁸4s²；d；
（2）每個碳原子含有的σ鍵個數(shù)且不含孤電子對，所以采用sp² 雜化，每個碳原子含有的σ鍵個數(shù)為$\frac{3}{2}$，所以1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目=$\frac{3}{2}$×60N_A=90N_A，
故答案為：sp²；90N_A；
（3）①As和Se屬于同一周期，且As屬于第VA族，Se屬于第VIA族，所以第一電離能As＞Se，
故答案為：＞；
②二氧化硒分子中價層電子對=2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3，且含有一個孤電子對，所以屬于V形，
故答案為：V形；
（4）F的電負性大于N，形成的氫鍵強度F-H＞N-H，因此HF的沸點大于NH₃的沸點；NH₄F是由NH₄⁺和F^-構(gòu)成的離子化合物，屬于離子晶體；
N、F、H三種元素的電負性：F＞N＞H，所以NH₃中共用電子對偏向N，而在NF₃中，共用電子對偏向F，偏離N原子，導(dǎo)致NF₃中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強，難以形成配位鍵，故NF₃不易與Cu²⁺形成配離子；
晶胞中含有銅原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞質(zhì)量為$\frac{4×64}{N{\;}_{A}}$g，該晶胞體積為a³ pm³，則$\frac{4×64}{N{\;}_{A}}$g=a³ pm³×ρ g/cm³，故N_A=$\frac{256×10{\;}^{30}}{ρa{\;}^{3}}$，
故答案為：＜；離子；F的電負性大于N，NF₃中，共用電子對偏向F，偏離N原子，導(dǎo)致NF₃中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強，難以形成配位鍵；=$\frac{256×10{\;}^{30}}{ρa{\;}^{3}}$；

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布式、電離能、分子結(jié)構(gòu)、雜化軌道、配合物、晶胞計算等，難度中等，注意利用均攤法進行晶胞有關(guān)計算，理解同周期第一電離能突躍原因．