Question

【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)2，1 mol(SCN)2中含有π键的数目为___________，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_____，在BF3·NH3中B原子的杂化方式为_______。

(5)Co的一种氧化物CoO2晶体的层状结构如图所示(小球表示Co原子，大球表示O原子)。下列用粗线画出的重复结构单元不能描述CoO2的化学组成是(填字母代号)。________

(6)六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似，层间相互作用力为___________。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，NA为阿伏加德罗常数的值)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d9 或[Ar]3d9 亚铜离子价电子排布式为3d10，核外电子处于稳定的全充满状态 4 4NA或2.408×1024 异硫氰酸分子间可形成氢键，所以熔沸点较高 孤对电子 sp3 D 分子间作用力或范德华力

【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；原子轨道中电子处于半满、全满、全空时最稳定；

(2)利用均摊法可确定晶胞中氧离子的数目；

(3)(SCN)2结构式为N≡C-S-S-C≡N，据此判断π键数；

(4)硼元素具有缺电子性，NH3中的N上含有孤电子对；在BF3NH3中B原子价层电子对个数是4，根据价层电子对互斥理论确定B原子的杂化方式；

(5) CoO2的重复结构单元示意图中Co、O原子数目之比应为1：2，结合均摊法计算判断；

(6)六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似，石墨晶体层间为分子间作用力(或范德华力)，层内为共价键，立方氮化硼的结构和硬度都与金刚石相似，二者结构相似，根据晶胞结构计算。

(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，二价铜离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9；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，故答案为：1s22s22p63s23p63d9或[Ar]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；

(2)根据均摊法可知，晶胞中氧离子的数目为8×+2×+4×+1=4，故答案为：4；

(3)铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2，(SCN)2分子中硫原子形成两个共用电子对、C原子形成四个共用电子对、N原子形成三个共用电子对，(SCN)2结构式为N≡C-S-S-C≡N，每个分子中含有4个π键，则1mol(SCN)2中含有π键的数目为4NA；能形成分子间氢键的物质熔沸点较高，异硫氰酸(H－N=C=S)分子间可形成氢键，而硫氰酸(H－S－C≡N)不能形成分子间氢键，所以异硫氰酸熔沸点高于硫氰酸，故答案为：4NA；异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能，所以异硫氰酸熔沸点较高；

(4)硼元素具有缺电子性，其化合物可与具有孤电子对的分子或离子形成配合物，如BF3能与NH3反应生成BF3NH3．在BF3NH3中B原子价层电子对个数是4，根据价层电子对互斥理论，B原子的杂化方式为sp3，B与N之间形成配位键，N原子含有孤电子对，所以氮原子提供孤电子对，故答案为：孤电子对；sp3；

(5) CoO2的重复结构单元示意图中Co、O原子数目之比应为1∶2，由图像可知：A中Co、O原子数目之比为1∶4×=1∶2，符合；B中Co、O原子数目之比为(1+4×)∶4=1∶2，符合；C中Co、O原子数目之比为4×∶4×=1∶2，符合；D中Co、O原子数目之比为1∶4×=1∶1，不符合；故答案为：D；

(6)六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似，石墨晶体层间为分子间作用力(或范德华力)，层内为共价键；立方氮化硼的结构和硬度都与金刚石相似，二者结构相似，根据晶胞结构，1个晶胞中含有4个N，8×+6×=4个B，不妨取1mol这样的晶胞，即有NA个这样的晶胞，1个晶胞的体积为V=a3cm3=(361.5×10-10)3cm3，则立方氮化硼的密度是ρ＝=g/cm3，故答案为：分子间作用力(或范德华力)；。