Question

1．摻雜微量銅、硼、鎵、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(zhuǎn)化為水合離子過程如下：

已知I₁=745.5kJ/mol，I₂=1957.3kJ/mol．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(jié)合放出的熱量數(shù)據(jù)可知，Cu⁺（g）轉(zhuǎn)化Cu²⁺ （g）再與水結(jié)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(yīng)生成Cu（SCN）₂．1mol（SCN）₂含有π鍵的數(shù)目為4N_A．HSCN有兩種結(jié)構(gòu)，H-S-C≡N（硫氰酸）的沸點(diǎn)低于H-N=C=S（異硫氰酸）的沸點(diǎn)，其原因是異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸不能．
（4）BF₃能與NH₃反應(yīng)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(dǎo)體團(tuán)簇分子的球棍模型如圖所示，其分子式為Cu₈Se₁₃．

（6）鎵與某有機(jī)物形成的配合物過程如下圖，在圖上畫出產(chǎn)物中的配位鍵．

（7）與Si銅周期部分元素的電離能如下圖所示，其中a、b和c分別代表B．

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

Answer 1

分析 （1）Cu是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，Cu原子失去一個(gè)4s電子、一個(gè)3d電子生成二價(jià)銅離子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫二價(jià)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(shí)最穩(wěn)定；
（2）Cu（g）～Cu⁺（g），亞銅離子結(jié)合水放熱582KJ，Cu（g）～Cu⁺（g）～Cu²⁺（g），銅離子結(jié)合水分子放熱2121KJ，亞銅離子變化為銅離子，結(jié)合水分子放出熱量多于亞銅離子直接結(jié)合水分子放出熱量多；
（3）銅與類鹵素（SCN）₂反應(yīng)生成Cu（SCN）₂，SCN分子中硫原子形成兩個(gè)共用電子對(duì)、C原子形成四個(gè)共用電子對(duì)、N原子形成三個(gè)共用電子對(duì)，（SCN）₂結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，每個(gè)分子中含有4個(gè)π鍵，能形成分子間氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)較高；
（4）硼元素具有缺電子性，其化合物可與具有孤電子對(duì)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原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定B原子的雜化方式；
（5）銅和硒可形成的半導(dǎo)體團(tuán)簇分子，依據(jù)分子球棍模型計(jì)算所含銅和硒原子數(shù)，寫出分子式；
（6）鎵與某有機(jī)物形成的配合物過程中生成的產(chǎn)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(duì)，和鎵原子間形成四個(gè)配位鍵；
（7）在第三周期元素中，鈉失去1個(gè)電子后，就已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鈉的第二電離能最大，鎂最外層為2個(gè)電子，失去2個(gè)電子后為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鎂的第二電離能較小，鋁最外層有3個(gè)電子，失去2個(gè)電子后還未達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，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(gè)電子，失去后，留下2s軌道上有2個(gè)電子，相對(duì)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(gè)電子后，3p軌道上是3個(gè)電子，是較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以硫的第二電離能要高于氯．

解答 解：（1）Cu是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，Cu原子失去一個(gè)4s電子、一個(gè)3d電子生成二價(jià)銅離子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫二價(jià)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(shí)最穩(wěn)定，二價(jià)銅離子價(jià)電子排布式為3d⁹、亞銅離子價(jià)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(jié)合水放熱582KJ，Cu（g）～Cu⁺（g）～Cu²⁺（g），銅離子結(jié)合水分子放熱2121KJ，由電離能、Cu⁺和 Cu²⁺ 與水結(jié)合放出的熱量數(shù)據(jù)可知，Cu⁺（g）轉(zhuǎn)化Cu²⁺ （g）再與水結(jié)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(jié)合放出的熱量數(shù)據(jù)可知，Cu⁺（g）轉(zhuǎn)化Cu²⁺ （g）再與水結(jié)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(yīng)生成Cu（SCN）₂，SCN分子中硫原子形成兩個(gè)共用電子對(duì)、C原子形成四個(gè)共用電子對(duì)、N原子形成三個(gè)共用電子對(duì)，（SCN）₂結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，每個(gè)分子中含有4個(gè)π鍵，則1mol（SCN）₂中含有π鍵的數(shù)目為4N_A；
能形成分子間氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)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(diǎn)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(duì)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原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)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(gè)含硒原子13個(gè)，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(duì)，和鎵原子間形成四個(gè)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(gè)電子后，就已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鈉的第二電離能最大，鎂最外層為2個(gè)電子，失去2個(gè)電子后為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鎂的第二電離能較小，鋁最外層有3個(gè)電子，失去2個(gè)電子后還未達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，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(gè)電子，失去后，留下2s軌道上有2個(gè)電子，相對(duì)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(gè)電子后，3p軌道上是3個(gè)電子，是較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，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(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生空間想象能力及計(jì)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(shí)點(diǎn)，主要是圖象分析和數(shù)據(jù)分析、電離能的理解應(yīng)用，題目難度較大．