【題目】新型鈣鈦礦型太陽能電池以其穩(wěn)定、高效、便宜和便于制造等優(yōu)點被科學家所青睞。這種鈣鈦礦型太陽能電池材料為層狀結構。具體如圖1所示。

(1)基態(tài)Ti原子的電子排布式為____;同周期的基態(tài)原子與其未成對電子數(shù)相同的元素還有________種。

(2)光敏鈣鈦礦的晶胞結構如圖2所示。

①寫出與CH3NH3+互為等電子體的一種分子的化學式:__,C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為____(用元素符號表示),CH3NH3+中含有的化學鍵類型有____。

②光敏鈣鈦礦的化學式為________;每個CH3NH3+周圍最近且等距離的Br-數(shù)目為__

③若該光敏鈣鈦礦的摩爾質量為M g·mol-1,晶胞參數(shù)為anm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則該晶體的密度為____ gcm-3(用含M、aNA的代數(shù)式表示)。

(3)石墨炔的結構如圖3所示,其中碳原子的軌道雜化類型是 _____ 36 g石墨炔中含有σ鍵的數(shù)目為____。

【答案】1s22s22p63s23p63d24s2[Ar]3d24s2 3 CH3CH3 N>O>C 共價鍵,配位鍵 PbCH3NH3Br3 12 sp2sp 3.5NA

【解析】

1Ti22號元素,根據(jù)構造原理寫出基態(tài)Ti原子的電子排布式;Sc原子的未成對電子數(shù)為2,根據(jù)核外電子排布規(guī)律尋找同周期中未成對電子數(shù)為2的其它元素;

2)①與CH3NH3+互為等電子體的一種分子可以用C原子替換N原子與1個單位正電荷,為:CH3CH3;同周期隨原子序數(shù)增大,原子半徑逐漸減小,第一電離能呈增大趨勢,N元素的2p能級為半充滿穩(wěn)定狀態(tài),失去第一個電子需要的能量更高,故第一電離能最高;CH3NH3+中含有的化學鍵類型有共價鍵,配位鍵;

②根據(jù)均攤法,計算晶胞中CH3NH3+Pb2+、Br-的數(shù)目,進而判斷化學式;頂點的CH3NH3+與面心Br-距離最近,每個面為2個晶胞共用,故每個CH3NH3+周圍最近且等距離的Br-數(shù)目為12;

③根據(jù)上一問計算的微粒數(shù),先計算晶胞的質量g,再計算晶體密度;

3)判斷C原子的價層電子對數(shù),從而判斷其雜化方式;石墨炔的晶胞中,每有1個取sp2雜化的碳原子,就有2sp雜化的碳原子,則根據(jù)均攤法,可得每3個碳原子形成2+0.5+0.5+0.5=3.5σ鍵,再計算36g石墨炔的碳原子物質的量,進而計算含有σ鍵的數(shù)目。

1Ti22號元素,基態(tài)Ti原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2[Ar]3d24s2;Sc原子的未成對電子數(shù)為2,同周期,基態(tài)原子與其未成對電子數(shù)相同,則元素原子的價電子排布式為3d84s2、4s24p2、4s24p4,共有3種;

故答案為:1s22s22p63s23p63d24s2[Ar]3d24s23;

2)①與CH3NH3+互為等電子體的一種分子可以用C原子替換N原子與1個單位正電荷,該等電子體分子為:CH3CH3;同周期隨原子序數(shù)增大,原子半徑逐漸減小,第一電離能呈增大趨勢,N元素的2p能級為半充滿穩(wěn)定狀態(tài),失去第一個電子需要的能量更高,故第一電離能最高,第一電離能為:N>O>CCH3NH3+中含有的化學鍵類型有共價鍵,配位鍵;

故答案為:CH3CH3;N>O>C;共價鍵,配位鍵;

②晶胞中,CH3NH3+數(shù)目為Pb2+數(shù)目為1,Br-數(shù)目為,則化學式為PbCH3NH3Br;

頂點的CH3NH3+與面心Br-距離最近,每個面為2個晶胞共用,故每個CH3NH3+周圍最近且等距離的Br-數(shù)目為12

故答案為:PbCH3NH3Br3;12;

③晶胞質量為g,晶體密度為;

故答案為:;

3)六元環(huán)上碳原子形成3σ鍵,而碳碳三鍵中碳原子形成2σ鍵,且均無孤電子對,則C原子的價層電子對數(shù)分別為3、2,分別采取sp2、sp雜化;石墨炔的晶胞中,每有1個取sp2雜化的碳原子,就有2sp雜化的碳原子,則根據(jù)均攤法,可得每3個碳原子形成2+0.5+0.5+0.5=3.5σ鍵,36g石墨炔含有碳原子為,故含有σ鍵的數(shù)目為3.5NA

故答案為:sp2、sp3.5NA。,

練習冊系列答案
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