Question

17．學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，回答下列問(wèn)題：
（1）鋁元素的原子核外共有13種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，5種不同能級(jí)的電子．
（2）在硼酸[B（OH）₃]分子中，B原子與3個(gè)羥基相連，其晶體具有與石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)，則分子中B原子雜化軌道的類型為sp²，同層分子間的主要作用為氫鍵．
（3）BN和CO₂中的化學(xué)鍵均為共價(jià)鍵，BN的熔點(diǎn)高且硬度大，BN可能是原子晶體，而干冰屬于分子晶體，其晶胞也屬于面心立方晶格，則CO₂的配位數(shù)是12．
（4）銅元素基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為3d¹⁰4s¹，一種銅銀合金晶體具有面心立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，在晶胞中Cu原子處于面心，Ag原子處于頂點(diǎn)位置，同該合金中Cu原子與Ag原子數(shù)量之比為3：1．
（5）若將金剛石晶胞中的所有C原子換成Si原子，同時(shí)在每?jī)蓚�(gè)相鄰的Si原子（距離最近的兩個(gè)Si原子）中心聯(lián)線的中點(diǎn)處增添一個(gè)O原子，則構(gòu)成SiO₂晶胞，故SiO₂晶胞中有8個(gè)Si原子，16個(gè)O原子．
（6）冰雖不屬于原子晶體，但冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞類似，冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式類似的原因是水中的氧和金剛石中的碳原子都是sp3雜化，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵，且氫鍵具胡方向性和飽和性．

Answer 1

分析 （1）元素原子中電子數(shù)與電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)相同；Al原子核外有1s、2s、2p、3s、3p能級(jí)；
（2）在硼酸[B（OH）₃]分子中，硼原子最外層只有3個(gè)電子，B原子與3個(gè)羥基相連，與氧原子形成3對(duì)共用電子對(duì)，無(wú)孤對(duì)電子對(duì)，所以B原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷B原子雜化方式；
在硼酸[B（OH）₃]分子中，氧原子與氫原子形成1對(duì)共用電子對(duì)，氧元素的電負(fù)性很強(qiáng)，不同硼酸分子中的氧原子與氫原子之間形成氫鍵，此外硼酸分子之間存在范德華力；
（3）原子晶體熔沸點(diǎn)較高，分子晶體熔沸點(diǎn)較低；面心立方晶胞中配位數(shù)=3×8÷2；
（4）Cu是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，3d、4s電子為其價(jià)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫價(jià)電子排布式；該晶胞中Cu原子個(gè)數(shù)=6×$\frac{1}{2}$=3，Ag原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1；
（5）在硅晶胞中Si原子個(gè)數(shù)=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$+4=8，在每?jī)蓚�(gè)相鄰的Si原子（距離最近的兩個(gè)Si原子）中心聯(lián)線的中點(diǎn)處增添一個(gè)O原子，則構(gòu)成SiO₂晶胞，則Si、O原子個(gè)數(shù)之比為1：2，據(jù)此判斷O原子個(gè)數(shù)；
（6）水中的氧和金剛石中的碳的雜化方式相同，氫鍵和共價(jià)健都有方向性和飽和性．

解答 解：（1）元素原子中電子數(shù)與電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)相同，Al原子核外有13個(gè)電子，所以電子有13種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；Al原子核外有1s、2s、2p、3s、3p能級(jí)，所以有5種不同能級(jí)的電子，
故答案為：13；5；
（2）在硼酸[B（OH）₃]分子中，硼原子最外層只有3個(gè)電子，B原子與3個(gè)羥基相連，與氧原子形成3對(duì)共用電子對(duì)，即形成3個(gè)σ鍵，無(wú)孤對(duì)電子對(duì)，雜化軌道數(shù)為3，故B原子采取sp²雜化；
在硼酸[B（OH）₃]分子中，氧原子與氫原子形成1對(duì)共用電子對(duì)，氧元素的電負(fù)性很強(qiáng)，不同硼酸分子中的氧原子與氫原子之間形成氫鍵，外硼酸分子之間存在范德華力，氫鍵比范德華力更強(qiáng)，故硼酸分子之間主要是氫鍵；
故答案為：sp²；氫鍵；
（3）原子晶體熔沸點(diǎn)較高，分子晶體熔沸點(diǎn)較低，BN的熔沸點(diǎn)較高，所以為原子晶體；面心立方晶胞中配位數(shù)=3×8÷2=12，
故答案為：原子；12；
（4）Cu是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，3d、4s電子為其價(jià)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s¹；該晶胞中Cu原子個(gè)數(shù)=6×$\frac{1}{2}$=3，Ag原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1，所以Cu、Ag原子個(gè)數(shù)之比為3：1，
故答案為：3d¹⁰4s¹；3：1；
（5）在硅晶胞中Si原子個(gè)數(shù)=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$+4=8，在每?jī)蓚�(gè)相鄰的Si原子（距離最近的兩個(gè)Si原子）中心聯(lián)線的中點(diǎn)處增添一個(gè)O原子，則構(gòu)成SiO₂晶胞，則Si、O原子個(gè)數(shù)之比為1：2，O原子個(gè)數(shù)為16，
故答案為：8；16；
（6）水中的氧和金剛石中的碳原子都是sp³雜化，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵，且氫鍵具有方向性和飽和性，所以冰晶胞與金剛石晶胞排列方式相同，
故答案為：水中的氧和金剛石中的碳原子都是sp³雜化，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵，且氫鍵具胡方向性和飽和性．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、氫鍵、原子核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，利用均攤法、價(jià)層電子對(duì)互斥理論、構(gòu)造原理等知識(shí)點(diǎn)即可解答，難點(diǎn)是配位數(shù)的計(jì)算方法．