Question

太阳能电池的发展已经进入了第三代。第三代就是铜铟镓硒CIGS等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。完成下列填空：

（1）亚铜离子（Cu⁺）基态时的电子排布式为                         ；

（2）硒为第4周期元素，相邻的元素有砷和溴，则3种元素的第一电离能从大到小顺序为          （用元素符号表示），用原子结构观点加以解释               ；

（3）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加合物，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     ，B与N之间形成      键；

（4）单晶硅的结构与金刚石结构相似，若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子不成键，则得如图所示的金刚砂（SiC）结构；在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为         。

Answer

（共8分）（1）1s22s22p63s23p63d10（1分）

   （2）Br＞As＞Se  （1分）    As、Se、Br原子半径依次减小，原子核对外层电子的吸引力依次增强，元素的第一电离能依次增大（1分）；Se原子最外层电子排布为4s24p4，而As原子最外层电子排布为4s24p3，p电子排布处于半充满状态，根据洪特规则特例可知，半充满状态更稳定，所以As元素的第一电离能比Se大（1分）。

   （3）sp3；（1分）   配位键（答共价键不得分）（1分）  (4)  12（2分）

【解析】

试题分析：（1）铜是29号元素，铜原子失去一个电子变成亚铜离子，所以亚铜离子核外有28个电子。根据构造原理可知基态铜离子（Cu＋）的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10 或[Ar]3d10。

（2）As、Se、Br属于同一周期且原子序数逐渐增大，这三种元素依次属于第IVA族、第VA族、第VIA族。As、Se、Br原子半径依次减小，原子核对外层电子的吸引力依次增强，元素的第一电离能依次增大；Se原子最外层电子排布为4s24p4，而As原子最外层电子排布为4s24p3，p电子排布处于半充满状态，根据洪特规则特例可知，半充满状态更稳定，所以As元素的第一电离能比Se大，即第VA族元素大于其相邻元素的第一电离能，所以3种元素的第一电离能从大到小顺序为Br＞As＞Se。

（3）BF3•NH3中B原子含有3个σ 键和一个配位键，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。

（4）根据晶胞结构可知，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C原子周围最近的C原子数目为3×4＝12个。

考点：考查原子核外电子排布；元素第一电离能比较；配位键；晶胞的计算；原子轨道杂化方式及杂化类型判断等