Question

【題目】CaF2、CaC2都是工業(yè)生產的重要物質�；卮鹣铝袉栴}：

(1)基態(tài)鈣原子的電子排布式___________，鈣原子核外有___________種能量狀態(tài)的電子。

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

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

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

(5)CaF2的晶胞為立方晶胞，結構如下圖所示：

①CaF2晶胞中，Ca2+的配位數為___________個。

②“原子坐標參數”可表示晶胞內部各原子的相對位置，已知A、B兩點的原子坐標參數如圖所示，則C點的“原子坐標參數”為（___________，___________，）

③晶胞中兩個F-的最近距離為273.1pm，用NA表示阿伏加德羅常數，則晶胞的密度為___________g/cm3(列出計算式即可)。

Answer 1

【答案】[Ar]4s2 6 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

【解析】

(1)Ca是20號元素，根據構造原理書寫基態(tài)鈣原子的電子排布式，核外電子處于同一能級時能量相同；

(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；根據共價單鍵是σ鍵，共價三鍵是1個σ鍵和2個π鍵，計算σ鍵與π鍵數之比；

(3) HF、C2H2都是由分子構成的分子晶體，在HF分子之間還存在氫鍵的作用影響物質的沸點；從BF3的B原子上有空軌道，HF的F原子上有孤對電子分析形成HBF4的原因；

(4)先判斷BF3分子的空間構型，結合等電子體結構相似判斷NO2F的空間構型；

(5)以面心Ca2+為研究對象，在一個晶胞中連接4個F-，通過該Ca2+可形成2個晶胞分析；

通過坐標系中A、B、C的相對位置確定C點的坐標；

先根據均攤法計算一個晶胞中含有的Ca2+、F-個數，求出晶胞質量，根據F-的相對位置計算出晶胞參數，得到晶胞體積，最后根據=得到晶體密度。

(1)Ca是20號元素，根據構造原理可知基態(tài)鈣原子的電子排布式是1s22s22p63s33p64s2，可簡寫為[Ar]4s2，根據核外電子排布式可知Ca原子核外有6種不同能量的電子；

(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；根據共價單鍵是σ鍵，共價三鍵是1個σ鍵和2個π鍵，乙炔的結構式是H-C≡C-H，在乙炔分子中含有3個σ鍵，2個π鍵，所以σ鍵與π鍵數之比3：2；

(3) HF、C2H2都是由分子構成的分子晶體，分子晶體的熔沸點受分子之間的作用力影響，由于在HF分子之間除了存在分子間作用力外，還存在分子間氫鍵，使物質氣化需要消耗的能量比一般的普通分子消耗的能量高，即物質的沸點比乙炔的高；

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BF3與HF靠近時，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，從而結合形成HBF4；

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

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

觀察A、B、C的相對位置，可知C點的x軸坐標是，y軸坐標是，z軸坐標是；

根據晶胞結構可知，在一個晶胞中含有Ca2+：，含有F-：1×8=8，即一個晶胞中含有4個CaF2，根據C點的坐標可知：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L=2×273.1pm=546.2pm，則該晶胞的密度為==g/cm3。