Question

【題目】鈣鈦礦（主要成分是CaTiO3)太陽能薄膜電池制備工藝簡單、成本低、效率高，引起了科研工作者的廣泛關注，科學家認為鈣鈦礦太陽能電池將取代硅基太陽能電池的統治地位。

（1）基態Ti原子的價電子排布式為__，能量最高的能級有__個空軌道；Si、P、S第一電離能由小到大順序是__。

（2）碳和硅的有關化學鍵鍵能如表所示：

化學鍵	CC	CH	CO	SiSi	SiH	SiO
鍵能/kJmol-1	356	413	336	226	318	452

硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數量上都遠不如烷烴多，原因是___。

（3）一種新型熔融鹽燃料電池以Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質，則CO32-的空間構型為___。

（4）Cu2+能與乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)形成配離子如圖：

該配離子中含有的化學鍵類型有__(填字母)。

a.配位鍵 b.極性鍵 c.離子鍵 d.非極性鍵

一個乙二胺分子中共有__個σ鍵，C原子的雜化方式為__。

（5）CaTiO3的晶胞為立方晶胞，結構如圖所示(圖中Ca2+、O2-、Ti4+分別位于立方體的體心、面心和頂角）Ca2+的配位數為__，與Ti4+距離最近且相等的O2-有__個；晶體的密度為ρg/cm3，最近的Ti4+和O2-之間的距離為__nm（填計算式)。(CaTiO3的摩爾質量為136g/mol，NA為阿伏加德羅常數)。

Answer 1

【答案】3d24s2 3 Si、S、P C—C鍵和C—H鍵較強，所形成的烷烴穩定；而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低，易斷裂，導致長鏈硅烷難以生成 平面正三角形 abd 11 sp3 6 12 ××107

【解析】

(1)基態Ti原子核外有22個電子，其價電子排布式為3d24s2，基態Ti原子能量最高的能級為3d軌道，還有3個空軌道，由于原子半徑：Si>P>O，又P的3p軌道為3p3半充滿狀態，故第一電離能：Si<S<P，故答案為：3d24s2；3；Si、S、P；

(2)根據表格數據分析可知，C—C鍵和C—H鍵較強，所形成的烷烴穩定；而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低，易斷裂，導致長鏈硅烷難以生成，從而導致硅烷在種類和數量上都遠不如烷烴多，故答案為：C—C鍵和C—H鍵較強，所形成的烷烴穩定；而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低，易斷裂，導致長鏈硅烷難以生成；

(3)CO32-的成鍵電子對數，不含有孤對電子，則CO32-的空間構型為平面三角形，故答案為：平面三角形；

(4)由該配離子結構圖分析可知，該配離子中N原子和Cu2+形成配位鍵，C原子和N、H原子形成極性鍵，C原子和C原子形成非極性鍵，則選abd，一個乙二胺分子中共有11個σ鍵，C原子形成的都是單鍵，則其雜化方式為sp3，故答案為：abd；11；sp3；

(5)根據晶胞結構結構圖可知，Ca2+位于晶胞體心，O2-位于晶胞各個面的面心，Ti4+位于晶胞的8個頂點上，所以Ca2+的配位數為6，與Ti4+距離最近且相等的O2-有2個，在一個晶胞中，含有Ti4+的個數，Ca2+個數為1，O2-的個數為，即一共晶胞中含有1個CaTiO3，其質量為：，所以晶胞的體積，則晶胞的邊長，最近的Ti4+和O2-之間的距離，故答案為：6；12；。