Question

【題目】下圖為CaF2、H3BO3(層狀結構，層內的H3BO3分子通過氫鍵結合)、金屬銅三種晶體的結構示意圖，請回答下列問題：

圖Ⅲ　銅晶體中銅原子堆積模型

(1)圖Ⅰ所示的CaF2晶體中與Ca2＋最近且等距離的F－數為________________，圖Ⅲ中未標號的銅原子形成晶體后周圍最緊鄰的銅原子數為__________________________________。

(2)圖Ⅱ所示的物質結構中最外能層已達8電子結構的原子是________，H3BO3晶體中B原子個數與極性鍵個數比為____________。

(3)金屬銅具有很好的延展性、導電性、傳熱性，對此現象最簡單的解釋是用________理論。

(4)三種晶體中熔點最低的是________(填化學式)，其晶體受熱熔化時，克服的微粒之間的相互作用為____________________________________________________________。

(5)已知兩個距離最近的Ca2＋核間距離為a×10－8cm，結合CaF2晶體的晶胞示意圖，CaF2晶體的密度為_______________________________________。

Answer 1

【答案】812O1∶6金屬鍵H3BO3分子間作用力g·cm－3

【解析】

(1)根據CaF2晶胞結構可知，CaF2晶體中Ca2＋的配位數為8，F－的配位數為4，Ca2＋和F－個數比為1:2，銅晶體中未標號的銅原子周圍最緊鄰的銅原子為上層1、2、3，同層的4、5、6、7、8、9，下層的10、11、12；(2) H3BO3晶體中B原子最外層三個電子形成三條共價鍵，最外層共6個電子，H原子達到2電子穩定結構，只有氧原子形成兩條鍵達到8電子穩定結構。H3BO3晶體是分子晶體，相互之間通過氫鍵相連，每個B原子形成三條B—O極性鍵，每個O原子形成一條O—H極性價鍵；(3)金屬鍵理論把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的價電子形成整塊晶體的電子氣，被所有原子所共用，從而把所有的原子聯系在一起；(4)H3BO3晶體是分子晶體，熔點最低，熔化時克服了分子間作用力；(5)一個晶胞中實際擁有的離子數：陽離子數為8×1/8＋6×1/2＝4，而陰離子為8個，1個晶胞實際擁有4個“CaF2”。

(1)CaF2晶體中Ca2＋的配位數為8，F－的配位數為4，Ca2＋和F－個數比為1∶2，銅晶體中未標號的銅原子周圍最緊鄰的銅原子為上層1、2、3，同層的4、5、6、7、8、9，下層的10、11、12，共12個。 (2)圖Ⅱ中B原子最外層三個電子形成三條共價鍵，所以最外層共6個電子，H原子達到2電子穩定結構，只有氧原子形成兩條鍵達到8電子穩定。H3BO3晶體是分子晶體，相互之間通過氫鍵相連，每個B原子形成三條B—O極性鍵，每個O原子形成一條O—H極性價鍵，共6條極性鍵，B原子個數與極性鍵個數比為1∶6。 (3)金屬鍵理論把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的價電子形成整塊晶體的電子氣，被所有原子所共用，從而把所有的原子聯系在一起，可以用來解釋金屬鍵的本質，金屬的延展性、導電性、傳熱性。(4)H3BO3晶體是分子晶體，熔點最低，熔化時克服了分子間作用力。(5)一個晶胞中實際擁有的離子數：陽離子數為8×1/8＋6×1/2＝4，而陰離子為8個，1個晶胞實際擁有4個“CaF2”，則CaF2晶體的密度為4×78 g·mol－1÷[(a×10－8cm)3×6.02×1023mol－1]≈g·cm－3。