Question

1．太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用在新能源研究中占據(jù)重要地位．單晶硅太陽(yáng)能電池片在加工時(shí)，一般摻雜微量的銅、硼、鎵、硒等．回答下列問(wèn)題：
（1）二價(jià)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(jià)電子排布式為3d¹⁰，亞銅離子核外電子處于穩(wěn)定的全充滿(mǎn)狀態(tài)．
（2）銅與類(lèi)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(lèi)鹵素（SCN）₂對(duì)應(yīng)的酸有兩種，理論上硫氰酸（H-S-C三N）的沸點(diǎn)低于異硫氰酸
（H-N=C=S）的沸點(diǎn)，其原因是異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸不能．
（3）硼元素具缺電子性，其化合物可與具有孤電子對(duì)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中的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(duì)．
（4）六方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)與石墨晶體相似，層間相互作用力為分子間作用力．六方氮化硼晶體在高溫高壓下，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，晶體連長(zhǎng)為361.5pm，立方氮化硼的密度是$\frac{4×25}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}NA}$g/cm³（只要求列算式）．
（5）如圖是立方氮化硼晶胞沿z軸的投影圖，請(qǐng)?jiān)趫D中圓球上涂“”和畫(huà)“×”分別標(biāo)明B和N的相對(duì)位置．

Answer 1

分析 （1）Cu是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，Cu原子失去一個(gè)4s電子、一個(gè)3d電子生成二價(jià)銅離子，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)二價(jià)銅離子的電子排布式；原子軌道中電子處于半滿(mǎn)、全滿(mǎn)、全空時(shí)最穩(wěn)定；
（2）銅與類(lèi)鹵素（SCN）₂反應(yīng)生成Cu（SCN）₂，SCN分子中硫原子形成兩個(gè)共用電子對(duì)、C原子形成四個(gè)共用電子對(duì)、N原子形成三個(gè)共用電子對(duì)，（SCN）₂結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，每個(gè)分子中含有4個(gè)π鍵；
能形成分子間氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)較高；
（3）硼元素具有缺電子性，其化合物可與具有孤電子對(duì)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(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)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(duì)；
（4）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(zhǎng)為361.5pm=361.5×10^-10cm，晶胞體積=（361.5×10^-10cm）³，該晶胞中N原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、B原子個(gè)數(shù)為4，立方氮化硼的密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$；
（5）如圖是立方氮化硼晶胞沿z軸的投影圖，每個(gè)N原子被4個(gè)B原子共用、每個(gè)B原子被4個(gè)N原子共用．

解答 解：（1）Cu是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，Cu原子失去一個(gè)4s電子、一個(gè)3d電子生成二價(jià)銅離子，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)二價(jià)銅離子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹；原子軌道中電子處于半滿(mǎn)、全滿(mǎn)、全空時(shí)最穩(wěn)定，二價(jià)銅離子價(jià)電子排布式為3d⁹、亞銅離子價(jià)電子排布式為3d¹⁰，亞銅離子核外電子處于穩(wěn)定的全充滿(mǎn)狀態(tài)，所以較穩(wěn)定，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹；亞銅離子價(jià)電子排布式為3d¹⁰，亞銅離子核外電子處于穩(wěn)定的全充滿(mǎn)狀態(tài)；
（2）銅與類(lèi)鹵素（SCN）₂反應(yīng)生成Cu（SCN）₂，SCN分子中硫原子形成兩個(gè)共用電子對(duì)、C原子形成四個(gè)共用電子對(duì)、N原子形成三個(gè)共用電子對(duì)，（SCN）₂結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，每個(gè)分子中含有4個(gè)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(diǎn)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(diǎn)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；
（3）硼元素具有缺電子性，其化合物可與具有孤電子對(duì)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(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)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(duì)，所以氮原子提供孤電子對(duì)，
故答案為：sp³；孤電子對(duì)；
（4）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(zhǎng)為361.5pm=361.5×10^-10cm，晶胞體積=（361.5×10^-10cm）³，該晶胞中N原子個(gè)數(shù)8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、B原子個(gè)數(shù)為4，立方氮化硼的密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{25}{{N}_{A}}×4}{（365.1×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³=$\frac{4×25}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}NA}$g/cm³，
故答案為：分子間作用力；$\frac{4×25}{（361.5×1{0}^{-10}）^{3}NA}$．
（5）如圖是立方氮化硼晶胞沿z軸的投影圖，每個(gè)N原子被4個(gè)B原子共用、每個(gè)B原子被4個(gè)N原子共用，所以其圖為，故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計(jì)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(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算及（5）題，采用三視圖確定N原子和B原子位置關(guān)系，題目難度中等，側(cè)重考查學(xué)生空間想象能力及計(jì)算能力．