【选修3:物质结构与性质】
10. 含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS),是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料,可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题:
(1)基态S原子的价电子中,两种自旋状态的电子数之比为_______。
(2)Cu与Zn相比,第二电离能与第一电离能差值更大的是_______,原因是_______。
(3)SnCl3-的几何构型为_______,其中心离子杂化方式为_______。
(4)将含有未成对电子的物质置于外磁场中,会使磁场强度增大,称其为顺磁性物质,下列物质中,属于顺磁性物质的是_______(填标号)。
A.
B.
C.
D.
(5)如图是硫的四种含氧酸根的结构:
根据组成和结构推断,能在酸性溶液中将Mn2+转化为MnO4-的是_______(填标号)。理由是_______。
【答案】(1)1:2##2:1
(2) ①. Cu ②. Cu的第二电离能失去的是3d10的电子,第一电离能失去的是4s1电子,Zn的第二电离能失去的是4s1的电子,第一电离能失去的是4s2电子,3d10电子处于全充满状态,其与4s1电子能量差值更大
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(3) ①. 平面三角形 ②. sp2杂化 (4)B
(5) ①. D ②. D中含有-1价的O,易被还原,具有强氧化性,能将Mn2+转化为MnO4-
【解析】
【小问1详解】
基态S的价电子排布是3s23p4,根据基态原子电子排布规则,两种自旋状态的电子数之比为:1:2或2:1。
【小问2详解】
Cu的第二电离能失去的是3d10的电子,第一电离能失去的是4s1电子,Zn的第二电离能失去的是4s1的电子,第一电离能失去的是4s2电子,3d10电子处于全充满状态,其与4s1电子能量差值更大。
【小问3详解】
Sn是ⅣA族元素,SnCl3-的中心离子Sn2+价电子对数为,有3个σ键,没有孤电子对,中心离子是sp2杂化,SnCl3-的几何构型是平面三角形。
【小问4详解】
根据题意,具有顺磁性物质含有未成对电子。A.[Cu(NH3)2]Cl各原子核外电子均已成对,不符合题意;B.[Cu(NH3)4]SO4中的Cu2+外围电子排布是3d9,有未成对电子,符合题意;C.[Zn(NH3)4]SO4各原子核外电子均已成对,不符合题意;D.Na2[Zn(OH)] 各原子核外电子均已成对,不符合题意;故答案选B。
【小问5详解】
Mn2+转化为MnO4-需要氧化剂,且氧化性比MnO4-的强,由SO2使KMnO4溶液褪色可知H2SO4的氧化性弱于MnO4-,故A不符合;B、C中的S化合价比H2SO4低,氧化性更弱,故B、C均不符合;D中含有-1价的O,易被还原,具有强氧化性,能将Mn2+转化为MnO4-,故D符合。
来源:小徐