Question

【題目】太陽能的開發利用在新能源研究中占據重要地位，單晶硅太陽能電池片在加工時，一般摻雜微量的銅、鈷、硼、鎵、硒等。回答下列問題：

(1)基態二價銅離子的電子排布式為______，已知高溫下Cu2O比CuO更穩定，試從核外電子排布角度解釋______。

(2)銅的某種氧化物晶胞如圖，該晶胞中陰離子的個數為___________。

(3)銅與(SCN)2反應生成Cu(SCN)2，1 mol(SCN)2中含有π鍵的數目為___________，HSCN結構有兩種，硫氰酸(H－S－C≡N)的沸點低于異硫氰酸(H－N=C=S)的原因是___________。

(4)BF3能與NH3反應生成BF3·NH3。B與N之間形成配位鍵，氮原子提供_____，在BF3·NH3中B原子的雜化方式為_______。

(5)Co的一種氧化物CoO2晶體的層狀結構如圖所示(小球表示Co原子，大球表示O原子)。下列用粗線畫出的重復結構單元不能描述CoO2的化學組成是(填字母代號)。________

(6)六方氮化硼晶體結構與石墨晶體相似，層間相互作用力為___________。六方氮化硼在高溫高壓下，可以轉化為立方氮化硼，其結構、硬度與金剛石相似，其晶胞如圖，晶胞邊長為361.5pm，立方氮化硼的密度是___________g·cm－3(只列算式，NA為阿伏加德羅常數的值)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d9 或[Ar]3d9 亞銅離子價電子排布式為3d10，核外電子處于穩定的全充滿狀態 4 4NA或2.408×1024 異硫氰酸分子間可形成氫鍵，所以熔沸點較高 孤對電子 sp3 D 分子間作用力或范德華力

【解析】

(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，根據構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、全空時最穩定；

(2)利用均攤法可確定晶胞中氧離子的數目；

(3)(SCN)2結構式為N≡C-S-S-C≡N，據此判斷π鍵數；

(4)硼元素具有缺電子性，NH3中的N上含有孤電子對；在BF3NH3中B原子價層電子對個數是4，根據價層電子對互斥理論確定B原子的雜化方式；

(5) CoO2的重復結構單元示意圖中Co、O原子數目之比應為1：2，結合均攤法計算判斷；

(6)六方氮化硼晶體結構與石墨晶體相似，石墨晶體層間為分子間作用力(或范德華力)，層內為共價鍵，立方氮化硼的結構和硬度都與金剛石相似，二者結構相似，根據晶胞結構計算。

(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，根據構造原理，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定的全充滿狀態，所以較穩定，故答案為：1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9；亞銅離子價電子排布式為3d10，亞銅離子核外電子處于穩定的全充滿狀態；

(2)根據均攤法可知，晶胞中氧離子的數目為8×+2×+4×+1=4，故答案為：4；

(3)銅與類鹵素(SCN)2反應生成Cu(SCN)2，(SCN)2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結構式為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鍵的數目為4NA；能形成分子間氫鍵的物質熔沸點較高，異硫氰酸(H－N=C=S)分子間可形成氫鍵，而硫氰酸(H－S－C≡N)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：4NA；異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸不能，所以異硫氰酸熔沸點較高；

(4)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反應生成BF3NH3．在BF3NH3中B原子價層電子對個數是4，根據價層電子對互斥理論，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：孤電子對；sp3；

(5) CoO2的重復結構單元示意圖中Co、O原子數目之比應為1∶2，由圖像可知：A中Co、O原子數目之比為1∶4×=1∶2，符合；B中Co、O原子數目之比為(1+4×)∶4=1∶2，符合；C中Co、O原子數目之比為4×∶4×=1∶2，符合；D中Co、O原子數目之比為1∶4×=1∶1，不符合；故答案為：D；

(6)六方氮化硼晶體結構與石墨晶體相似，石墨晶體層間為分子間作用力(或范德華力)，層內為共價鍵；立方氮化硼的結構和硬度都與金剛石相似，二者結構相似，根據晶胞結構，1個晶胞中含有4個N，8×+6×=4個B，不妨取1mol這樣的晶胞，即有NA個這樣的晶胞，1個晶胞的體積為V=a3cm3=(361.5×10-10)3cm3，則立方氮化硼的密度是ρ＝=g/cm3，故答案為：分子間作用力(或范德華力)；。