Question

太陽能電池的發展已經進入了第三代。第一代為單晶硅太陽能電池，第二代為多晶硅、非晶硅等太陽能電池，第三代就是銅銦鎵硒CIGs（CIS中摻入Ga）等化合物薄膜太陽能電池以及薄膜Si系太陽能電池。
（1）亞銅離子（Cu⁺）基態時的價電子排布式表示為               。
（2）硒為第4周期元素，相鄰的元素有砷和溴，則3種元素的第一電離能從大到小順序為   （用元素符號表示）。
（3）Cu晶體的堆積方式是         （填堆積名稱），其配位數為       ；往Cu的硫酸鹽溶液中加入過量氨水，可生成[Cu(NH₃)₄]SO₄，下列說法正確的是_____

A．[Cu (NH3)4]SO4中所含的化學鍵有離子鍵、極性鍵和配位鍵

B．在[Cu(NH3)4 ]2+中Cu2+給出孤對電子，NH3提供空軌道

C．[Cu (NH3)4]SO4組成元素中第一電離能最大的是氧元素

D．SO42-與PO43-互為等電子體，空間構型均為正四面體

（4）與鎵元素處于同一主族的硼元素具有缺電子性，其化合物往往具有加合性，因而硼酸（H₃BO₃）溶于水顯弱酸性，但它卻只是一元酸，可以用硼酸在水溶液中的電離平衡解釋它只是一元弱酸的原因。
①H₃BO₃中B的原子雜化類型為         ；
②寫出硼酸在水溶液中的電離方程式         。
（5）硅與碳是同一主族元素，其中石墨為混合型晶體，已知石墨的層 間距為335pm,C-C鍵長為142pm,計算石墨晶體密度（要求寫出計算過程，得出結果保留三位有效數字,N_A為6.02×10²³mol^-1）

Answer 1

（1）3d¹⁰（1分）
（2）Br〉As〉Se（2分）
（3）12 （2分）     面心立方最密堆積   AD（2分）
（4）①sp²（2分）②（2分）
（5）石墨的層間距為335pm，可以認為一層石墨的厚度是335pm。對某一層石墨中的一個六元環，正六邊形環的邊長是142pm，面積S=6×1/2×142×142sin(π/3)=52387.6pm²。環的厚度h=335pm那么一個環占有的體積V=Sh=52387.6×335=1.754×10⁷pm³=1.754×10^-23cm³。六元環中每個C原子都被3個環共用，一個環實際有2個C原子。一個環的質量m=2M/N_A=2×12.01/(6.023×10²³)=3.988×10^-23g。
所以，石墨的密度ρ=m/V=3.988/1.754=2.27g/cm³。（4分）

試題分析：（1）銅是29號元素，銅原子失去一個電子變成亞銅離子，所以亞銅離子核外有28個電子，根據構造原理寫出其核外電子排布式基態銅離子（Cu⁺）的價電子排布式為：3d¹⁰
（2）同一周期中元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大的趨勢，但第VA族元素最外層p軌道處于半充滿狀態較穩定，第一電離能大于其相鄰元素；As、Se、Br屬于同一周期且原子序數逐漸增大，這三種元素依次屬于第IVA族、第VA族、第VIA族，3種元素的第一電離能從大到小順序為Br＞As＞Se；
（3）金屬銅為面心立方堆積，配位數為12；在[Cu(NH₃)₄]SO₄中含有離子鍵、極性鍵和配位鍵；配位鍵的形成：NH₃給出孤對電子，Cu²⁺提供空軌道；同一周期中元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大的趨勢，但第VA族元素最外層p軌道處于半充滿狀態較穩定，第一電離能大于其相鄰元素；同一族中元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈減小的趨勢，所以第一電離能最大的為氮元素；選A、D；
（4）①H₃BO₃中B原子和三個羥基相連，具有具有平面三角的構形，B是sp²雜化；②H₃BO₃為缺電子化合物，溶于水后和水電離產生的OH^-通過配位鍵結合形成[B(OH)₄]^-，故H₃BO₃的電離方程式為