Question

12．能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟發(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為吸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）大阪大學近日宣布，有機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的結構如圖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構如圖2．該結構中，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），請在圖圖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（結構如圖3所示），硫離子的配位數(shù)是4；
③二氧化硒分子的空間構型為V形；
（5）在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀等多種結構形式．圖4（a）是一種鏈狀結構的多硼酸根，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)狀結構，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由晶胞結構可知，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平面三角形結構．

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由晶胞結構可知，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，所以其空間結構為V形，
故答案為：V形；
（5）圖（a）是一種鏈狀結構的多硼酸根，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，化學式為：BO₂^-，從圖（b）是硼砂晶體中陰離子的環(huán)狀結構可看出，[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平面三角形結構，
故答案為：BO₂^-；sp²、sp³．

點評 本題是對物質(zhì)結構的考查，涉及核外電子排布、雜化軌道、分子結構與性質(zhì)、化學鍵、配合物等，題目難度中等，注意配位鍵形成條件．