Question

觀察如圖1所示的部分圖形，并按要求回答下列問題

（1）由金剛石晶體結(jié)構(gòu)和晶胞圖知，金剛石是原子晶體，晶體中碳原子取

 

雜化軌道形成σ鍵，每個(gè)晶胞中含碳原子數(shù)為

 

個(gè)．
（2）白磷分子（P₄）中鍵角為

 

，分子的空間結(jié)構(gòu)為

 

，每1mol白磷分子含

 

mol P-P共價(jià)鍵．若將1分子白磷中所有P-P鍵打開并各插入一個(gè)氧原子所得氧化物的分子式為

 

，若每個(gè)P原子的孤對(duì)電子再與氧原子配位，就可得到磷的另一種氧化物

 

（填分子式）．
（3）由SiO₂晶體結(jié)構(gòu)知SiO₂晶體是

 

晶體，每1mol SiO₂晶體含

 

mol Si-O共價(jià)鍵．
（4）已知CaC₂晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體相似，（如圖2）但CaC₂晶體中啞鈴形C₂^2-的存在，使晶胞沿一個(gè)方向拉長，則CaC₂晶體中Ca²⁺配位數(shù)（C．N）為

 

．C₂^2-與O₂²⁺互為等電子體，O₂²⁺的電子式為

 

，1molO₂²⁺中含π鍵數(shù)目為

 

．
（5）晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十面體的原子晶體．其中含有20個(gè)等邊三角形和一定數(shù)目的頂角，每個(gè)頂角各有一個(gè)原子，觀察圖形回答．這個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元由

 

個(gè)硼原子組成，共含有

 

個(gè)B-B鍵．
（6）若測(cè)得mg NaCl固體的體積為Vcm³，已知NaCl晶體中，靠得最近的Na⁺、Cl^-間的距離為a cm，則阿佛加德羅常數(shù)N_A的表達(dá)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,配合物的成鍵情況

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）在金剛石晶體中C原子周圍有4個(gè)σ鍵，所以C的雜化方式為：SP³，根據(jù)均攤法算得晶胞中碳原子數(shù)目為：8×

1

8

+6×

1

2

+4=8，據(jù)此答題；
（2）在白磷分子（P₄）中，P原子在由4個(gè)P原子構(gòu)成的正四面體上，以P-P單鍵作用，所以鍵角為60°，分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體，每1mol白磷分子含6mol P-P共價(jià)鍵，若將1分子白磷中所有P-P鍵打開并各插入一個(gè)氧原子（即1分子中可插入6個(gè)O原子）所得氧化物的分子式為P₄O₆，由于每個(gè)P原子形成三個(gè)共價(jià)鍵，所以每個(gè)P原子還有一對(duì)孤對(duì)電子，若每個(gè)P原子的孤對(duì)電子再與氧原子配位，就還可再結(jié)合4個(gè)O原子，所以可得到磷的另一種氧化物P₄O₁₀，據(jù)此答題；
（3）因?yàn)镾iO₂晶體是由Si原子和O原子通過共價(jià)鍵相互作用而構(gòu)成的，所以是原子晶體，Si原子最外層有四個(gè)電子，可以形成四個(gè)Si-O鍵，所以每1mol SiO₂晶體含 4mol Si-O共價(jià)鍵，據(jù)此答題；
（4）由CaC₂晶體的晶胞結(jié)構(gòu)圖可以看出在每個(gè)Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-在同一層上的四個(gè)，所以Ca²⁺的配位數(shù)是4，因?yàn)镃₂^2-與O₂²⁺互為等電子體，等電子體的結(jié)構(gòu)相似，故O₂²⁺的電子式與C₂^2-的電子式相似，含有2個(gè)π鍵，所以O(shè)₂²⁺的電子式為，在1個(gè)O₂²⁺含有2個(gè)π鍵，故1 mol O₂²⁺中，含有2N_A個(gè) π鍵，據(jù)此答題；
（5）根據(jù)晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元圖可知，基本結(jié)構(gòu)單元中含有20個(gè)正三角形，每個(gè)頂角各有一個(gè)原子，每個(gè)頂點(diǎn)被5個(gè)正三角形共用，所以基本結(jié)構(gòu)單元中含有硼原子個(gè)數(shù)為

20×3

5

=12，每個(gè)B-B鍵被兩個(gè)三角形共用，所以B-B鍵（即基本結(jié)構(gòu)單元的棱邊數(shù)）為：

20×3

2

=30；據(jù)此答題；
（6）根據(jù)NaCl的質(zhì)量和體積求得密度，再由密度和晶胞的體積計(jì)算出一個(gè)NaCl晶胞的質(zhì)量，根據(jù)1molNaCl的質(zhì)量、摩爾質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的關(guān)系計(jì)算阿伏加德羅常數(shù)．

解答： 解：（1）在金剛石晶體中C原子周圍有4個(gè)σ鍵，所以C的雜化方式為sp³，根據(jù)均攤法算得晶胞中碳原子數(shù)目為：8×

1

8

+6×

1

2

+4=8，故答案為：sp³；8；
（2）在白磷分子（P₄）中，P原子在由4個(gè)P原子構(gòu)成的正四面體上，以P-P單鍵作用，所以鍵角為60°，分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體，每1mol白磷分子含6mol P-P共價(jià)鍵，若將1分子白磷中所有P-P鍵打開并各插入一個(gè)氧原子（即1分子中可插入6個(gè)O原子）所得氧化物的分子式為P₄O₆，由于每個(gè)P原子形成三個(gè)共價(jià)鍵，所以每個(gè)P原子還有一對(duì)孤對(duì)電子，若每個(gè)P原子的孤對(duì)電子再與氧原子配位，就還可再結(jié)合4個(gè)O原子，所以可得到磷的另一種氧化物P₄O₁₀，
故答案為：60°；正四面體；6；P₄O₆；P₄O₁₀；
（3）因?yàn)镾iO₂晶體是由Si原子和O原子通過共價(jià)鍵相互作用而構(gòu)成的，所以是原子晶體，Si原子最外層有四個(gè)電子，可以形成四個(gè)Si-O鍵，所以每1mol SiO₂晶體含 4mol Si-O共價(jià)鍵，故答案為：原子；4；
（4）由CaC₂晶體的晶胞結(jié)構(gòu)圖可以看出在每個(gè)Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-在同一層上的四個(gè)，所以Ca²⁺的配位數(shù)是4，因?yàn)镃₂^2-與O₂²⁺互為等電子體，等電子體的結(jié)構(gòu)相似，故O₂²⁺的電子式與C₂^2-的電子式相似，含有2個(gè)π鍵，所以O(shè)₂²⁺的電子式為，在1個(gè)O₂²⁺含有2個(gè)π鍵，故1 mol O₂²⁺中，含有2N_A個(gè) π鍵，
故答案為：4；；2N_A個(gè)；
（5）根據(jù)晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元圖可知，基本結(jié)構(gòu)單元中含有20個(gè)正三角形，每個(gè)頂角各有一個(gè)原子，每個(gè)頂點(diǎn)被5個(gè)正三角形共用，所以基本結(jié)構(gòu)單元中含有硼原子個(gè)數(shù)為

20×3

5

=12，每個(gè)B-B鍵被兩個(gè)三角形共用，所以B-B鍵（即基本結(jié)構(gòu)單元的棱邊數(shù)）為：

20×3

2

=30，
故答案為：12；30；
（6）根據(jù)NaCl的質(zhì)量和體積求得NaCl的密度為

m

V

g/cm³，NaCl晶胞的體積為（2a）³cm³，
則NaCl晶胞的質(zhì)量為：

m

V

g/cm³×（2a）³cm³=

m

V

×（2a）³g，一個(gè)NaCl晶胞含4個(gè)“NaCl”，
而每個(gè)“NaCl”的質(zhì)量為

M(NaCl)

NA

，根據(jù)

m

V

×（2a）³=4×

58.5

NA

，得N_A=

4×58.5×V

m×(2a)3

=

58.5×V

2ma3

，
故答案為：

58.5×V

2ma3

．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了晶胞的計(jì)算、簡單離子分子的構(gòu)型、晶體的結(jié)構(gòu)等知識(shí)，中等難度，解題關(guān)鍵要熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)的靈活運(yùn)用．