Question

1．掺杂微量铜、硼、镓、硒等元素的单晶硅太阳能电池是第三代太阳能电池之一．
（1）Cu²⁺的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹．
（2）已知铜转化为水合离子过程如下：

已知I₁=745.5kJ/mol，I₂=1957.3kJ/mol．在水溶液中Cu²⁺比Cu⁺更稳定的原因是由电离能、Cu⁺和 Cu²⁺ 与水结合放出的热量数据可知，Cu⁺（g）转化Cu²⁺ （g）再与水结合比Cu⁺（g）直接水合放出的热量更多，因而在溶液中Cu²⁺更稳定．
（3）铜与类卤素（SCN）₂反应生成Cu（SCN）₂．1mol（SCN）₂含有π键的数目为4N_A．HSCN有两种结构，H-S-C≡N（硫氰酸）的沸点低于H-N=C=S（异硫氰酸）的沸点，其原因是异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能．
（4）BF₃能与NH₃反应生成配合物BF₃-NH₃，该配合物中B原子的杂化方式为sp³．
（5）铜和硒可形成的半导体团簇分子的球棍模型如图所示，其分子式为Cu₈Se₁₃．

（6）镓与某有机物形成的配合物过程如下图，在图上画出产物中的配位键．

（7）与Si铜周期部分元素的电离能如下图所示，其中a、b和c分别代表B．

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

Answer 1

分析 （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）Cu（g）～Cu⁺（g），亚铜离子结合水放热582KJ，Cu（g）～Cu⁺（g）～Cu²⁺（g），铜离子结合水分子放热2121KJ，亚铜离子变化为铜离子，结合水分子放出热量多于亚铜离子直接结合水分子放出热量多；
（3）铜与类卤素（SCN）₂反应生成Cu（SCN）₂，SCN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，能形成分子间氢键的物质熔沸点较高；
（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BF₃•NH₃．在BF₃•NH₃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）铜和硒可形成的半导体团簇分子，依据分子球棍模型计算所含铜和硒原子数，写出分子式；
（6）镓与某有机物形成的配合物过程中生成的产物中镓原子和氮原子间形成配位键，由氮原子单方面提供电子对，和镓原子间形成四个配位键；
（7）在第三周期元素中，钠失去1个电子后，就已经达到稳定结构，所以钠的第二电离能最大，镁最外层为2个电子，失去2个电子后为稳定结构，所以镁的第二电离能较小，铝最外层有3个电子，失去2个电子后还未达稳定结构，而铝的金属性比镁弱，所以第二电离能比镁略高，硅最外层上2p层有2个电子，失去后，留下2s轨道上有2个电子，相对较稳定，所以硅的第二电离能比铝要低，磷、硫非金属性逐渐增大，第二电离能也增大，由于硫失去一个电子后，3p轨道上是3个电子，是较稳定结构，所以硫的第二电离能要高于氯．

解答 解：（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；
（2）Cu（g）～Cu⁺（g），铜的第一第一电离能为745.5kJ/mol，亚铜离子结合水放热582KJ，Cu（g）～Cu⁺（g）～Cu²⁺（g），铜离子结合水分子放热2121KJ，由电离能、Cu⁺和 Cu²⁺ 与水结合放出的热量数据可知，Cu⁺（g）转化Cu²⁺ （g）再与水结合比Cu⁺（g）直接水合放出的热量更多，因而在溶液中Cu²⁺更稳定，
故答案为：由电离能、Cu⁺和 Cu²⁺ 与水结合放出的热量数据可知，Cu⁺（g）转化Cu²⁺ （g）再与水结合比Cu⁺（g）直接水合放出的热量更多，因而在溶液中Cu²⁺更稳定；
（3）铜与类卤素（SCN）₂反应生成Cu（SCN）₂，SCN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4N_A；
能形成分子间氢键的物质熔沸点较高，异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸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：4N_A；异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能；
（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BF₃•NH₃．在BF₃•NH₃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原子的杂化方式为sp³，
故答案为：sp³；
（5）分子的球棍模型中含铜原子8个含硒原子13个，则分子式为Cu₈Se₁₃，
故答案为：Cu₈Se₁₃；
（6）镓原子和氮原子间形成配位键，由氮原子单方面提供电子对，和镓原子间形成四个配位键，画出的配位键图示为：
故答案为：；
（7）在第三周期元素中，钠失去1个电子后，就已经达到稳定结构，所以钠的第二电离能最大，镁最外层为2个电子，失去2个电子后为稳定结构，所以镁的第二电离能较小，铝最外层有3个电子，失去2个电子后还未达稳定结构，而铝的金属性比镁弱，所以第二电离能比镁略高，硅最外层上2p层有2个电子，失去后，留下2s轨道上有2个电子，相对较稳定，所以硅的第二电离能比铝要低，磷、硫非金属性逐渐增大，第二电离能也增大，由于硫失去一个电子后，3p轨道上是3个电子，是较稳定结构，所以硫的第二电离能要高于氯，a为第二电离能为I₂、b为第三电离能为I₃、c为第一电离能为I₁，选B，
故答案为：B．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，侧重考查学生空间想象能力及计算能力，涉及配位键形成、原子杂化方式判断、原子核外电子排布等知识点，主要是图象分析和数据分析、电离能的理解应用，题目难度较大．