Question

2．摻雜微量銅、硼、鉀、硒等元素的單晶硅太陽能電池是第三代太陽能電池之一．
（1）Cu²⁺的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹．
（2）已知銅轉化為水合離子過程如下：

已知I₁=745.5kJ•mol^-1，I₂=1957.3kJ•mol^-1．在水溶液中Cu²⁺比Cu⁺更穩(wěn)定的原因是由電離能、Cu⁺和Cu²⁺與水結合放出的熱量數據可知，Cu⁺（g）轉化Cu²⁺（g）再與水結合比Cu⁺（g）直接水合放出的熱量更多，因而在溶液中Cu²⁺更穩(wěn)定．
（3）銅與類鹵素（SCN）₂反應生成Cu（SCN）₂．1mol（SCN）₂含有π鍵的數目為4N_A．HSCN有兩種結構，H-S-C=N（硫氰酸）的沸點低于H-N=C=S（異硫氰酸）的沸點，其原因是異硫氰酸可以形成分子間氫鍵而硫氰酸不可以．
（4）BF₃能與NH₃墳塋生成配合物BF₃•NH₃，該配合物中B原子的雜化方式為sp³．
（5）銅和硒可形成的半導體團簇分子的球棍模型如甲所示，其分子式為Cu₈Se₁₃．
（6）鎵與某有機物形成的配合物過程如圖，在圖上畫出產物中的配位鍵．

（7）與Si同周期部分元素的電離能如圖所示，其中a、b、c分別代表B．

A．a為I₁、b為I₂、c為I₃            B．a為I₂、b為I₃、c為I₁
C．a為I₃、b為I₂、c為I₁ D．a為I₁、b為I₃、c為I₂．

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(wěn)定；
（2）Cu（g）～Cu⁺（g），亞銅離子結合水放熱582KJ，Cu（g）～Cu⁺（g）～Cu²⁺（g），銅離子結合水分子放熱2121KJ，亞銅離子變化為銅離子，結合水分子放出熱量多于亞銅離子直接結合水分子放出熱量多；
（3）銅與類鹵素（SCN）₂反應生成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結構式為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BF₃•NH₃．在BF₃•NH₃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）銅和硒可形成的半導體團簇分子，依據分子球棍模型計算所含銅和硒原子數，寫出分子式；
（6）鎵與某有機物形成的配合物過程中生成的產物中鎵原子和氮原子間形成配位鍵，由氮原子單方面提供電子對，和鎵原子間形成四個配位鍵；
（7）在第三周期元素中，鈉失去1個電子后，就已經達到穩(wěn)定結構，所以鈉的第二電離能最大，鎂最外層為2個電子，失去2個電子后為穩(wěn)定結構，所以鎂的第二電離能較小，鋁最外層有3個電子，失去2個電子后還未達穩(wěn)定結構，而鋁的金屬性比鎂弱，所以第二電離能比鎂略高，硅最外層上2p層有2個電子，失去后，留下2s軌道上有2個電子，相對較穩(wěn)定，所以硅的第二電離能比鋁要低，磷、硫非金屬性逐漸增大，第二電離能也增大，由于硫失去一個電子后，3p軌道上是3個電子，是較穩(wěn)定結構，所以硫的第二電離能要高于氯．

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，根據構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；
（2）Cu（g）～Cu⁺（g），銅的第一第一電離能為745.5kJ/mol，亞銅離子結合水放熱582KJ，Cu（g）～Cu⁺（g）～Cu²⁺（g），銅離子結合水分子放熱2121KJ，由電離能、Cu⁺和 Cu²⁺ 與水結合放出的熱量數據可知，Cu⁺（g）轉化Cu²⁺ （g）再與水結合比Cu⁺（g）直接水合放出的熱量更多，因而在溶液中Cu²⁺更穩(wěn)定，
故答案為：由電離能、Cu⁺和 Cu²⁺ 與水結合放出的熱量數據可知，Cu⁺（g）轉化Cu²⁺ （g）再與水結合比Cu⁺（g）直接水合放出的熱量更多，因而在溶液中Cu²⁺更穩(wěn)定；
（3）銅與類鹵素（SCN）₂反應生成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4N_A；
能形成分子間氫鍵的物質熔沸點較高，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；
（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BF₃•NH₃．在BF₃•NH₃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原子的雜化方式為sp³，
故答案為：sp³；
（5）分子的球棍模型中含銅原子8個含硒原子13個，則分子式為Cu₈Se₁₃，故答案為：Cu₈Se₁₃；
（6）鎵原子和氮原子間形成配位鍵，由氮原子單方面提供電子對，和鎵原子間形成四個配位鍵，畫出的配位鍵圖示為：
故答案為：；
（7）在第三周期元素中，鈉失去1個電子后，就已經達到穩(wěn)定結構，所以鈉的第二電離能最大，鎂最外層為2個電子，失去2個電子后為穩(wěn)定結構，所以鎂的第二電離能較小，鋁最外層有3個電子，失去2個電子后還未達穩(wěn)定結構，而鋁的金屬性比鎂弱，所以第二電離能比鎂略高，硅最外層上2p層有2個電子，失去后，留下2s軌道上有2個電子，相對較穩(wěn)定，所以硅的第二電離能比鋁要低，磷、硫非金屬性逐漸增大，第二電離能也增大，由于硫失去一個電子后，3p軌道上是3個電子，是較穩(wěn)定結構，所以硫的第二電離能要高于氯，a為第二電離能為I₂、b為第三電離能為I₃、c為第一電離能為I₁，選B，
故答案為：B．

點評 本題考查物質結構和性質，為高頻考點，側重考查學生空間想象能力及計算能力，涉及配位鍵形成、原子雜化方式判斷、原子核外電子排布等知識點，主要是圖象分析和數據分析、電離能的理解應用，題目難度較大．