Question

12．能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，越來越多的國家開始實(shí)行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力．
（1）太陽能熱水器中常使用一種以鎳或鎳合金空心球?yàn)槲�收劑的太陽能吸熱涂層，基態(tài)鎳原子M層上的未成對電子數(shù)為2；
（2）大阪大學(xué)近日宣布，有機(jī)太陽能固體電池效率突破5.3%，而高純度C60是其“秘密武器”．C60的結(jié)構(gòu)如圖1，分子中碳原子軌道的雜化類型為sp²；1mol C60分子中π鍵的數(shù)目為30N_A；
（3）金屬酞菁配合物在硅太陽能電池中有重要作用，一種金屬鎂酞菁配合物的結(jié)構(gòu)如圖2．該結(jié)構(gòu)中，碳氮之間的共價鍵類型有σ鍵、π鍵（按原子軌道重疊方式填寫共價鍵的類型），請?jiān)趫D圖2中用箭頭表示出配位鍵．

（4）多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機(jī)鹽，其主要包括砷化鎵、硫化鎘、硫化鋅及銅錮硒薄膜電池等．
①第一電離能：As＞Se（填“＞”、“＜”或“=”）．
②硫化鋅的晶胞中（結(jié)構(gòu)如圖3所示），硫離子的配位數(shù)是4；
③二氧化硒分子的空間構(gòu)型為V形；
（5）在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)形式．圖4（a）是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的多硼酸根，則多硼酸根離子符號為BO₂^-；圖4（b）是硼砂晶體中陰離子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其中硼原子采取的雜化類型為sp²、sp³．

Answer 1

分析 （1）基態(tài)Ni原子核外電子排布式為1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d⁸4s²，據(jù)此判斷；
（2）每個C原子成3個σ鍵、沒有孤電子對，雜化軌道數(shù)目為3，據(jù)此確定雜化方式；
利用均攤法計算每個碳原子含有幾個π鍵，從而計算1mol C₆₀分子中π鍵的數(shù)目；
（3）C、N原子之間形成雙鍵、單鍵；配位鍵由提供孤電子對的原子指向提供空軌道的原子；
（4）①同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢，注意第VA族元素大于同周期相鄰元素的第一電離能；
②由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個硫離子連接4個鋅離子，所其配位數(shù)是4；
③根據(jù)價層電子對互斥理論確定其空間構(gòu)型；
（5）有1個O連著一個B，剩余的兩個O分別連著2個B，說明有一個O完全屬于B，剩下的兩個O，B只占有O的$\frac{1}{2}$；硼砂晶體中陰離子[B₄O₅（OH）₄]^2-中一半sp³雜化形成BO₄四面體；另一種是sp²雜化形成BO₃平面三角形結(jié)構(gòu)．

解答 解：（1）基態(tài)Ni原子核外電子排布式為1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d⁸4s²，3d軌道有2個單電子，
故答案為：2；
（2）每個C原子成3個σ鍵、沒有孤電子對，雜化軌道數(shù)目為3，所以C原子采用sp² 雜化；
每個碳原子含有的π鍵個數(shù)為$\frac{1}{2}$，所以1mol C₆₀分子中π鍵的數(shù)目=1mol×60×$\frac{1}{2}$×N_Amol^-1=30N_A，
故答案為：sp²；30N_A；
（3）C、N原子之間形成雙鍵、單鍵，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵；
配位鍵由提供孤電子對的原子指向提供空軌道的原子，所以該配合物中的配位鍵為：
，
故答案為：σ鍵、π鍵；；
（4）①As和Se屬于同一周期，且As屬于第VA族，Se屬于第VIA族，As原子4p能級容納3個電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于Se，所以第一電離能As＞Se，
故答案為：＞；
②由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個硫離子連接4個鋅離子，所其配位數(shù)是4，
故答案為：4；
③二氧化硒分子中Se原子價層電子對=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，且含有一個孤電子對，所以其空間結(jié)構(gòu)為V形，
故答案為：V形；
（5）圖（a）是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的多硼酸根，從圖可看出，每個BO₃^2-單元，都有一個B，有一個O完全屬于這個單元，剩余的2個O分別為2個BO₃^2-單元共用，所以B：O=1：（1+2×$\frac{1}{2}$）=1：2，化學(xué)式為：BO₂^-，從圖（b）是硼砂晶體中陰離子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)可看出，[B₄O₅（OH）₄]^2-一半sp³雜化形成兩個四配位BO₄四面體；另一半是sp²雜化形成兩個三配位BO₃平面三角形結(jié)構(gòu)，
故答案為：BO₂^-；sp²、sp³．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、雜化軌道、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、化學(xué)鍵、配合物等，題目難度中等，注意配位鍵形成條件．