Question

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、锎、硼、镓、硒等。回答下列问題：

⑴二价铜离子的电子排布式为                    ，已知高温下Cu2O比CuO更稳定，试从铜原子核外电子结构变化角度解释                 。

⑵如图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为         。

⑶往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2+配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2+形成配离子，其原因是                   。

⑷铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2，1mol(SCN)2中含有π键的数目为         ，类卤素(SCN)2对应的酸有两种，理论上硫氰酸（H—S—C≡N）的沸点低于异硫氰酸（H—N＝C＝S）的沸点。其原因是                         。

⑸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BF3•NH3，在BF3•NH3中B原子的杂化方式为           ，B与N之间形成配位键，氮原子提供                   。

⑹六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似，层间相互作用为                      。六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构和硬度都与金刚石相似，晶胞结构如下图所示，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼的密度是                        g/cm3。（只要求列算式）。

Answer

（1）1s22s22p63s23p63d104s1；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)4 ；(3) F的电负性比N大，N-F成键电子对偏向F，导致NF3中氮原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键；4NA；(4)异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能；(5)sp3；孤对电子；(6)分子间作用力；(4×25)/ NA×(361.5×10−10)3 g/cm3

【解析】

试题（1）Cu元素原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，4s、3d能级各失去1个电子形成Cu2+，铜离子核外电子排布为：1s22s22p63s23p63d9，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，高温下Cu2O比CuO更稳定；（2）阴离子处于晶胞的体心、面心、顶点与棱上，晶胞中阴离子数目为1+8×1/8+2×1/2+4×1/4=4; （3）F的电负性比N大，N-F成键电子对偏向F，导致NF3中氮原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2+形成配离子（4）（SCN）2的结构式为N≡C-S-S-C≡N，单键为σ键，三键含有1个σ键、2个π键，1mol（SCN）2中含有π键的数目为4NA，异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能，故异硫氰酸的沸点较高，（5）BF3•NH3中B原子形成4个σ键、没有孤对电子，杂化轨道数目为4，B原子采取sp3杂化；B原子含有空轨道，N原子含有孤对电子，形成配位键中N原子提供孤对电子;（6）六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似，层间相互作用为分子间作用力；在金刚石的晶胞中含有的碳原子数为4+8×1/8+6×1/2=8. 立方氮化硼与金刚石相似，所以氮化硼晶胞中硼原子和氮原子的数目各有4个，晶胞质量为4×25/NA; 晶胞边长为361.5pm，则氮化硼的密度为4×(361.5×10-10)3=(4×25)/ NA×(361.5×10−10)3 g/cm3