Question

【題目】新型鈣鈦礦太陽能電池具備更加清潔、便于應用、制造成本低和效率高等顯著優點。 一種鈣鈦礦太陽能電池材料的晶胞如圖所示。

請按要求回答下列有關問題：

（1）構成 CH3NH3 的三種元素中電負性最小的是_____________； 寫出碳原子的電子排布式為__________。

（2）Pb 與 C 同主族，比 C 的周期序數大 4，寫出 Pb 原子最外層電子的軌道表示式（即電子排布圖）__________________。

（3）有關 NH3 的結構與性質探究

① NH3 分子中所含化學鍵是____________（從“極性鍵”、“非極性鍵”、“配位鍵”、 “離子鍵”、“σ鍵”或“ π鍵”中選填符合的名稱）；N 原子的雜化形式為__________。

② NH3 分子的 VSEPR 模型名稱為_________，分子的空間結構（即立體構型） 為______。

③如圖所示，探究 NH3 的性質時，打開止水夾，擠壓膠頭滴管，可以觀察到燒瓶中迅速產生紅色噴泉。請用必要的分子結構 與性質的知識和化學用語解釋產生該現象的原因：_________、________。

（4）該鈣鈦礦太陽能電池材料的化學式為________________；該晶胞中，與 I- 緊鄰的 I- 個數為_____________； 測定其晶體結構特征最可靠的方法是____________實驗。

Answer 1

【答案】H 1s22s22p2 極性鍵、σ鍵 sp3 四面體 三角錐形 NH3分子為極性分子，并且NH3分子與H2O分子間形成氫鍵，故氨氣極易溶于水，使燒瓶內氣壓變小，形成噴泉 NH3與H2O反應生成NH3·H2O ，NH3·H2ONH4++OH-，氨水呈堿性，氨水能使酚酞試液變紅，所以形成紅色噴泉 PbCH3NH3I3 8 X-射線衍射

【解析】

（1）考查常見元素H、C、N電負性的大小；C的核電荷數為6，C元素的核外電子排布式；

（2）同主族元素，價電子數相同，價電子排布式相似，故Pb原子最外層電子排布式為6s26p2，Pb原子最外層電子的軌道式： ；

（3）利用價層電子對數確定NH3分子的中心原子N的雜化方式，NH3分子的VSEPR模型名稱為四面體形，根據是否含有孤電子對，含有幾個孤電子對，確定分子的空間構型，NH3分子的價層電子對數是4，N原子的雜化形式為sp3，VSEPR模型名稱為四面體形，又因為N原子上有一對孤電子對，分子的空間結構(即立體構型)為三角錐形；NH3分子為極性分子，并且NH3分子與H2O分子間形成氫鍵，氨氣極易溶于水，使燒瓶內氣壓變小，形成噴泉，氨水呈堿性，故酚酞試劑遇到氨水顯紅色；

（4）根據晶胞結構圖進行確認一個晶胞中含有多少個A、B、X，測定晶體結構特征最可靠的方法是X-射線衍射實驗。

（1）H、C、N三種元素電負性的大小順序是：N>C>H，故三種元素中電負性最小的是H；C核電荷數是6，碳原子的電子排布式為：1s22s22p2；

（2）C的周期序數是2，Pb的周期序數比C的周期序數大4，故Pb的周期序數為6，Pb原子最外層電子排布式為6s26p2，Pb原子最外層電子的軌道式： ；

（3）① NH3分子中N與H之間形成的化學鍵N-H是極性共價鍵、σ鍵，1個NH3分子中有3個σ鍵，1對孤電子對，價層電子對數為4，N原子的雜化形式為sp3；

② NH3分子的VSEPR模型名稱為四面體形，分子的空間結構(即立體構型)為三角錐形；

③NH3分子為極性分子，并且NH3分子與H2O分子間形成氫鍵，故氨氣極易溶于水，使燒瓶內氣壓變小，形成噴泉，NH3與H2O反應生成NH3·H2O ，NH3·H2ONH4++OH-，氨水呈堿性，氨水能使酚酞試液變紅，所以形成紅色噴泉；

（4）8個A在晶胞的頂點，1個B在體心，6個X在面心，故晶胞中含有A的個數是8×=1，晶胞中含有B的個數是1，晶胞中含有X的個數是6×=3，該鈣鈦礦太陽能電池材料的化學式為PbCH3NH3I3；該晶胞中，與I- 緊鄰的 I-個數為8；測定晶體結構特征最可靠的方法是X-射線衍射實驗。