Question

【題目】當前材料科學的發展方興未艾。B、N、Ti、Cu、Zn都是重要的材料元素，其單質和化合物在諸多領域都有廣泛的應用。

(1)單晶硅太陽能電池片加工時一般摻雜微量的銅，二價銅離子的價電子排布式為_____________。在高溫條件下Cu2O比CuO更穩定，試從銅原子核外電子結構變化角度解釋__________________。

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

(3)金屬Ti的性能優越，能與B、C、N、O等非金屬元素形成穩定的化合物。電負性：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生成TiSO4，SO42-中S原子的雜化方式為________，用價層電子對互斥理論解釋SO32-的鍵角比SO42-鍵角小的原因__________________。

(5)ZnS在熒光體、涂料等行業中應用廣泛。立方ZnS晶體結構如圖所示，其晶胞邊長為a cm，密度為__________g·cm-3

Answer 1

【答案】 3d9 Cu+價電子排布式為3d10，核外電子處于穩定的半充滿狀態 平面三角形 三角錐形 極性共價鍵 配位鍵 > > sp3雜化 SO32-中孤對電子對對成鍵電子對的排斥作用比SO42-中成鍵電子對間的排斥作用大。 或

【解析】(1)價電子是原子在參與化學反應時能夠用于成鍵的電子,是原子核外跟元素化合價有關的電子，二價銅離子的價電子排布式為 3d9 ；在高溫條件下Cu2O比CuO更穩定，試從銅原子核外電子結構變化角度解釋：Cu+價電子排布式為3d10，核外電子處于穩定的半充滿狀態；(2)BF3是sp2雜化,其中B原子的2s電子其中1個被激發到2p軌道，2s和兩個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上有兩個電子，雜化得到的4個軌道中有3個是單電子，1個是雙電子，三個單電子和H形成共價鍵，剩余一對孤對電子，所以是三角錐形。故BF3分子與NH3分子的空間構型為平面三角形、 三角錐形；BF3·NH3中B原子其價層電子數是4，采取sp3雜化，B原子含有3個σ 鍵一個配位鍵，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，B、N原子之間形成配位鍵，故BF3與NH3反應生成的BF3·NH3分子中含有的化學鍵類型為極性共價鍵、配位鍵；（3）同周期電負性從左到右由小變大，電負性：C>B；同一周期內元素的第一電離能在總體增大的趨勢中有些特例，當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)結構時,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，沒有孤電子對，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；用價層電子對互斥理論解釋SO32-的鍵角比SO42-鍵角小的原因：SO32-中孤對電子對對成鍵電子對的排斥作用比SO42-中成鍵電子對間的排斥作用大。(5)ZnS在熒光體、涂料等行業中應用廣泛。立方ZnS晶體結構如圖所示，晶胞中含Zn原子4個，含S為8×1/8+6×1/2=4,其晶胞邊長為a cm，密度為ρ= 或g·cm-3。