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5.铜、镓、硒、硅等元素的化合物是生产第三代太阳能电池的重要材料.请回答:
(1)基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1;已知高温下CuO→Cu2O+O2,从铜原子价层电子结构(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)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V形、正四面体,若“Si-H”中共用电子对偏向氢元素,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,则硒与硅的电负性相对大小为Se>Si(填“>”、“<”).
(3)SeO2常温下白色晶体,熔点为340~350℃,315℃时升华,则SeO2固体的晶体类型为分子晶体;若SeO2类似于SO2是V型分子,则Se原子外层轨道的杂化类型为sp2
(4)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sp3,B与N之间形成配位键.
(5)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原子晶体,在SiC中,每个C原子周围最近的C原子数目为12个;若晶胞的边长为a pm,则金刚砂的密度表达式为$\frac{4×40g/mol}{(a×1{0}^{-10}cm)^{3}×6.02×1{0}^{23}/mol}$g/cm3

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;CuO中铜的价层电子排布为3d94s0,Cu2O中铜的价层电子排布为3d10,3d10为稳定结构,所以在高温时,能生成Cu2O;
(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,硒显负价,硒与硅的电负性相对大小为Se>Si;
(3)SeO2常温下白色晶体,熔、沸点低,为分子晶体;根据价层电子对互斥理论计算杂化类型;
(4)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;
(5)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,属于原子晶体;用均摊法计算,用公式ρ=$\frac{m}{V}$求算密度.

解答 解:(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;CuO中铜的价层电子排布为3d94s0,Cu2O中铜的价层电子排布为3d10,3d10为稳定结构,所以在高温时,能生成Cu2O,
故答案为:1s22s22p63s23p63d104s1;CuO中铜的价层电子排布为3d9,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)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,
故答案为:V形,正四面体;>;
(3)SeO2常温下白色晶体,熔、沸点低,为分子晶体;二氧化硒分子中价层电子对=2×$\frac{1}{2}$(6-2×2)=3,Se原子的杂化类型为sp2,且含有一个孤电子对,所以属于V形,
故答案为:分子晶体;sp2
(4)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,
故答案为:sp3;配位;
(5)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,所以每个碳原子周围最近的碳原子数目为3×4=12;该晶胞中C原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4,Si原子个数为4,晶胞边长=a×10-10cm,体积V=(a×10-10cm)3,ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4×40g/mol}{(a×1{0}^{-10}cm)^{3}×6.02×1{0}^{23}/mol}$g•cm3
故答案为:原子晶体;12;$\frac{4×40g/mol}{(a×1{0}^{-10}cm)^{3}×6.02×1{0}^{23}/mol}$.

点评 本题考查了晶胞计算、原子杂化判断、原子核外电子排布式的书写等相关知识,难度较大,综合性强,学生很容易失分.

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