Question

10．太陽能的開發(fā)利用在新能源研究中占據(jù)重要地位，單晶硅太陽能電池片在加工時，一般摻雜微量的銅、锎、硼、鎵、硒等．回答下列問題：
（1）二價銅離子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹．已知高溫下Cu₂O比CuO更穩(wěn)定，試從銅原子核外電子結(jié)構(gòu)變化角度解釋：亞銅離子價電子排布式為3d¹⁰，亞銅離子核外電子處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)．
（2）如圖是銅的某種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，可確定該晶胞中陰離子的個數(shù)為4．
（3）往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺配離子．已知NF₃與NH₃的空間構(gòu)型都是三角錐形，但NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，其原因是F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對偏向F，導(dǎo)致NF₃中氮原子核對其孤電子對的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵．
（4）銅與類鹵素（SCN）₂反應(yīng)生成Cu（SCN）₂，1mol（SCN）₂中含有π鍵的數(shù)目為4N_A．類鹵素（SCN）₂對應(yīng)的酸有兩種，理論上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點低于異硫氰酸（H-N=C=S）的沸點，其原因是異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸不能
（5）硼元素具有缺電子性，其化合物可與具有孤電子對的分子或離子形成配合物，如BF₃能與NH₃反應(yīng)生成BF₃•NH₃，在BF₃•NH₃中B原子的雜化方式為sp³，B與N之間形成配位鍵，氮原子提供孤電子對．
（6）六方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)與石墨晶體相似，層間相互作用為分子間作用力．六方氮化硼在高溫高壓下，可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其結(jié)構(gòu)和硬度都與金剛石相似，晶胞邊長為361.5pm，立方氮化硼的密度是$\frac{25×4}{（365.1×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g/cm³．（只要求列算式）．

Answer 1

分析 （1）Cu是29號元素，其原子核外有29個電子，Cu原子失去一個4s電子、一個3d電子生成二價銅離子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫二價銅離子的電子排布式；原子軌道中電子處于半滿、全滿、全空時最穩(wěn)定；
（2）利用均攤法可確定晶胞中氧離子的數(shù)目；
（3）F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對偏向F，導(dǎo)致NF₃中氮原子核對其孤電子對的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵；
（4）銅與類鹵素（SCN）₂反應(yīng)生成Cu（SCN）₂，SCN分子中硫原子形成兩個共用電子對、C原子形成四個共用電子對、N原子形成三個共用電子對，（SCN）₂結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，每個分子中含有4個π鍵；能形成分子間氫鍵的物質(zhì)熔沸點較高；
（5）硼元素具有缺電子性，其化合物可與具有孤電子對的分子或離子形成配合物，如BF₃能與NH₃反應(yīng)生成BF₃•NH₃．在BF₃•NH₃中B原子價層電子對個數(shù)是4，根據(jù)價層電子對互斥理論確定B原子的雜化方式，B與N之間形成配位鍵，氮取子提供孤電子對；
（6）六方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)與石墨晶體相似，層間相互作用為分子間作用力；
立方氮化硼中，晶胞邊長為361.5pm=361.5×10^-10cm，晶胞體積=（361.5×10^-10cm）³，該晶胞中N原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、B原子個數(shù)為4，立方氮化硼的密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$．

解答 解：（1）Cu是29號元素，其原子核外有29個電子，Cu原子失去一個4s電子、一個3d電子生成二價銅離子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫二價銅離子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹；原子軌道中電子處于半滿、全滿、全空時最穩(wěn)定，二價銅離子價電子排布式為3d⁹、亞銅離子價電子排布式為3d¹⁰，亞銅離子核外電子處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)，所以較穩(wěn)定，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹；亞銅離子價電子排布式為3d¹⁰，亞銅離子核外電子處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)；
（2）根據(jù)均攤法可知晶胞中氧離子的數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故答案為：4；
（3）F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對偏向F，導(dǎo)致NF₃中氮原子核對其孤電子對的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵，所以故NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，
故答案為：F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對偏向F，導(dǎo)致NF₃中氮原子核對其孤電子對的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵；
（4）銅與類鹵素（SCN）₂反應(yīng)生成Cu（SCN）₂，SCN分子中硫原子形成兩個共用電子對、C原子形成四個共用電子對、N原子形成三個共用電子對，（SCN）₂結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，每個分子中含有4個π鍵，則1mol（SCN）₂中含有π鍵的數(shù)目為4N_A；能形成分子間氫鍵的物質(zhì)熔沸點較高，異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸不能形成分子間氫鍵，所以異硫氰酸熔沸點高于硫氰酸，
故答案為：4N_A；異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸不能；
（5）硼元素具有缺電子性，其化合物可與具有孤電子對的分子或離子形成配合物，如BF₃能與NH₃反應(yīng)生成BF₃•NH₃．在BF₃•NH₃中B原子價層電子對個數(shù)是4，根據(jù)價層電子對互斥理論確定B原子的雜化方式為sp³，B與N之間形成配位鍵，N原子含有孤電子對，所以氮原子提供孤電子對，
故答案為：sp³；孤電子對；
（6）六方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)與石墨晶體相似，層間相互作用為分子間作用力；
立方氮化硼中，晶胞邊長為361.5pm=361.5×10^-10cm，晶胞體積=（361.5×10^-10cm）³，該晶胞中N原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、B原子個數(shù)為4，立方氮化硼的密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{25×4}{{N}_{A}}}{（365.1×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³=$\frac{25×4}{（365.1×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：分子間作用力；$\frac{25×4}{（365.1×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生空間想象能力及計算能力，涉及晶胞計算、原子雜化方式判斷、配位鍵及氫鍵、原子核外電子排布等知識點，難點是晶胞計算及（5）題，題目難度中等．