题目内容
【题目】太阳能的开发利用在新能源研究中占据重要地位,单晶硅太阳能电池片在加工时,一般掺杂微量的铜、钴、硼、镓、硒等。回答下列问题:
![]()
(1)基态二价铜离子的电子排布式为______,已知高温下Cu2O比CuO更稳定,试从核外电子排布角度解释______。
(2)铜的某种氧化物晶胞如图,该晶胞中阴离子的个数为_________。
(3)铜与(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,中心体为___________,HSCN结构有两种,硫氰酸(H-S-C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H-N=C=S)的原因是_________。
(4)BF3能与NH3反应生成BF3·NH3。B与N之间形成配位键,氮原子提供_____,第二周期元素中,电离能介于B和N之间的元素有_______个。
(5)如图EMIM+离子中,碳原子的杂化方式是___________。分子中的大π键可用符号πnm表示,其中n代表参与形成大π键的原子数,m代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为π66),则EMM+离子中的大π键应表示为___________。
![]()
(6)如图六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似,则六方氮化硼晶体中层间的相互作用为___________。六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构、硬度与金刚石相似,其晶胞如图,晶胞边长为361.5pm,立方氮化硼的密度是___________g·cm-3(只列算式,
为阿伏加德罗常数的值)。
![]()
【答案】
亚铜离子价电子排布式为3d10,处于全充满的稳定结构,而Cu2+为3d9的非稳定结构 4 Cu2+ 异硫氰酸分子间可形成氢键,硫氰酸分子间不存在氢键 孤对电子 3 sp3sp2
范德华力
【解析】
(1)Cu是29号元素,其原子核外有29个电子,Cu原子失去一个4s电子、一个3d电子生成二价铜离子,根据构造原理书写二价铜离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9 或[Ar]3d9;原子轨道中电子处于半满、全满、全空时最稳定,二价铜离子价电子排布式为3d9、亚铜离子价电子排布式为3d10,亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态,所以较稳定;
(2)根据均摊法可知晶胞中氧离子的数目为8×
+6×
=4;
(3)铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,Cu2+提供了空轨道,中心体为Cu2+;能形成分子间氢键的物质熔沸点较高,异硫氰酸(分子中有N-H键)分子间可形成氢键,而硫氰酸(不含N-H键)不能形成分子间氢键,所以异硫氰酸熔沸点高于硫氰酸;
(4)B与N之间形成配位键,氮原子提供孤电子对、B原子提供空轨道;同一周期元素,第一电离能从左至右,依次增大,但由于全充满和半充满状态,物质较稳定,ⅡA、ⅤA族反常,所以第一电离能:B<Be<C<O<N,电离能介于B和N之间的元素有3种;
(5)根据图示可知,环外三个碳原子都是形成4个σ键,为sp3杂化,环内三个碳原子都是形成3个σ键,1个大π键,为sp2杂化;据图可知形成大π键的原子数为5(2个N原子和3个C原子),C原子和N原子的价层电子除了形成σ键的电子,其余电子全部参与形成大π键,该物质带一个单位正电荷,所以形成大π键的电子数=(4-3)×3+(5-3)×2-1=6,则大π键可表示
;
(6)层之间的作用力是分子间作用力或范德华力;该晶胞中N原子个数是4、B原子个数=8×
+6×
=4,所以晶胞的质量m=
g,晶胞体积V=(361.5×10-10 )3cm3,晶胞密度为
g·cm-3。