Question

【題目】CaF2、CaC2都是工業(yè)生產(chǎn)的重要物質(zhì)。回答下列問題：

(1)基態(tài)鈣原子的電子排布式_______，鈣原子核外電子______種不同的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

(2)CaC2與水反應(yīng)生成乙炔(C2H2)，乙炔中碳原子的雜化類型為____，乙炔中的σ鍵與π鍵數(shù)之比為______。

(3)CaF2與濃H2SO4反應(yīng)生成HF，HF的沸點(diǎn)高于C2H2，原因是：___________；HF能與BF3化合得到HBF4，從化學(xué)鍵形成角度分析HF與BF3能化合的原因___________。

(4)NO2F分子與BF3互為等電子體，則NO2F分子的立體構(gòu)型為______________________。

(5)CaF2的晶胞為立方晶胞，結(jié)構(gòu)如下圖所示：

①CaF2晶胞中，Ca2+的配位數(shù)為___________個(gè)。

②“原子坐標(biāo)參數(shù)”可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，已知A、B兩點(diǎn)的原子坐標(biāo)參數(shù)如圖所示，則C點(diǎn)的“原子坐標(biāo)參數(shù)”為(________________________，1/4 )

③晶胞中兩個(gè)F-的最近距離為273.1pm，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則晶胞的密度為_______g/cm3 ( 1pm=1×10-10㎝，列出計(jì)算式即可)。

Answer 1

【答案】[Ar]4s2 10 sp 3∶2 HF分子之間存在氫鍵 BF3中硼原子有空軌道，HF中氟原子有孤對電子，兩者之間可形成配位鍵 平面三角形 8 3/4，3/4

【解析】

（1）Ca是20號元素，根據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài)鈣原子的電子排布式是1s22s22p63s33p64s2，可簡寫為[Ar]4s2，根據(jù)核外電子排布式可知Ca原子核外電子有10種不同的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

（2）乙炔中碳原子間形成碳碳三鍵，碳原子的雜化類型為sp雜化；根據(jù)共價(jià)單鍵是σ鍵，共價(jià)三鍵是1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，乙炔的結(jié)構(gòu)式是H-C≡C-H，在乙炔分子中含有3個(gè)σ鍵，2個(gè)π鍵，所以σ鍵與π鍵數(shù)之比3：2；

（3）HF、C2H2都是由分子構(gòu)成的分子晶體，HF存在分子間氫鍵，C2H2不存在分子間氫鍵，因此HF的沸點(diǎn)高于C2H2；在BF3分子中的B原子上有空軌道，而HF分子中的F原子上有孤對電子，當(dāng)BF3與HF靠近時(shí)，HF分子中F原子的孤對電子填充BF3分子中B原子的空軌道，二者形成配位鍵，從而結(jié)合形成HBF4；

（4）BF3分子中B原子的價(jià)層電子對數(shù)為3+=3，沒有孤電子對，所以分子的空間構(gòu)型是平面三角形，而NO2F與BF3是等電子體，二者結(jié)構(gòu)相似，所以NO2F分子的空間構(gòu)型也是平面三角形；

（5）①以面心Ca2+為研究對象，在一個(gè)晶胞中連接4個(gè)F-，通過該Ca2+可形成2個(gè)晶胞，所以與該Ca2+距離相等且最近的F-共有8個(gè)，因此Ca2+的配位數(shù)是8；

②觀察A、B、C的相對位置，可知C點(diǎn)的x軸坐標(biāo)是，y軸坐標(biāo)是，z軸坐標(biāo)是；

③根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，在一個(gè)晶胞中含有Ca2+：，含有F-：1×8=8，即一個(gè)晶胞中含有4個(gè)CaF2，根據(jù)C點(diǎn)的坐標(biāo)可知：晶胞中F-離子之間的距離為晶胞邊長的一半，所以晶胞參數(shù)L=2×273.1pm=546.2pm，則該晶胞的密度為==g/cm3。