Question

7．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，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，氮原子提供孤對電子．
（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$\frac{4×25}{{N}_{A}×（361.5×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³．（只要求列算式）．

Answer 1

分析 （1）Cu元素原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，4s、3d能級各失去1個電子形成Cu²⁺；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）陰離子處于晶胞的體心、面心、頂點與棱上，利用均攤法計算；
（3）F的電負性比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，難以形成配位鍵；
（4）（SCN）₂的結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；H-N=C=S分子間有氫鍵，沸點高于H-S-C≡N；
（5）BF₃•NH₃中B原子形成4個σ鍵、沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4；B原子含有空軌道，N原子含有孤對電子；
（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；
在金剛石的晶胞中含有的碳原子數(shù)為4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，立方氮化硼與金剛石相似，所以氮化硼晶胞中硼原子和氮原子的數(shù)目各有4個，計算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算立方氮化硼的密度．

解答 解：（1）Cu元素原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，4s、3d能級各失去1個電子形成Cu²⁺，銅離子核外電子排布為：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)，高溫下Cu₂O比CuO更穩(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）陰離子處于晶胞的體心、面心、頂點與棱上，晶胞中陰離子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$+2×$\frac{1}{2}$+4×$\frac{1}{4}$=4，
故答案為：4；
（3）F的電負性比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，難以形成配位鍵，故NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，
故答案為：F的電負性比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，難以形成配位鍵；
（4）（SCN）₂的結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，1mol（SCN）₂中含有π鍵的數(shù)目為4N_A，異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸不能，故異硫氰酸的沸點較高，
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）BF₃•NH₃中B原子形成4個σ鍵、沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4，B原子采取sp³雜化；B原子含有空軌道，N原子含有孤對電子，形成配位鍵中N原子提供孤對電子，
故答案為：sp³；孤對電子；
（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；
在金剛石的晶胞中含有的碳原子數(shù)為4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，立方氮化硼與金剛石相似，所以氮化硼晶胞中硼原子和氮原子的數(shù)目各有4個，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{25}{{N}_{A}}$g，晶胞邊長為361.5pm，則氮化硼的密度為4×$\frac{25}{{N}_{A}}$g÷（361.5×10^-10cm）³=$\frac{4×25}{{N}_{A}×（361.5×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cmˉ³，
故答案為：分子間作用力；$\frac{4×25}{{N}_{A}×（361.5×1{0}^{-10}）^{3}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、晶胞結(jié)構(gòu)與計算、配合物、雜化方式、化學(xué)鍵等，（6）中密度計算為易錯點，注意識記中學(xué)常見晶胞結(jié)構(gòu)，難度中等．