Question

【題目】

I.如圖所示為晶體A的結(jié)構(gòu)，已知晶體A僅由一種元素X組成。X的一種單質(zhì)可由金屬鎂與XY2氣體加熱反應(yīng)獲得。請回答下列問題：

（1）晶體A的名稱為__________。

（2）晶體A中X原子的雜化方式為________。

（3）每個(gè)A原子參與形成______個(gè)6元環(huán)。

（4）將每個(gè)X原子視為一個(gè)球，若X原子的半徑為R，1個(gè)晶胞中X原子的總體積為V，設(shè)一個(gè)晶胞的體積為V0，定義堆體積系數(shù)α=，則該晶體的堆積系數(shù)α=_____（保留1位有效數(shù)字，取，π≈3）

（提示：圖中箭頭標(biāo)記的兩個(gè)原子是相切的，兩個(gè)原子球心分別位于立方體晶胞頂點(diǎn)和立方體晶胞體對角線四等分點(diǎn)）

II.由分子光譜測得的斷裂1個(gè)化學(xué)鍵所需的能量稱為光譜解離能（D0），1個(gè)化學(xué)鍵包含的原子相互作用能稱為平衡解離能（D1），兩者的關(guān)系為

實(shí)驗(yàn)測得X-X鍵振動頻率γ=2×1014Hz；

普朗克常數(shù)h=6×10-34J·s

阿伏伽德羅常數(shù)NA=6×1023mol-1

X為光譜常數(shù)。平衡解離能的計(jì)算式為；

由實(shí)驗(yàn)測得D1=6×10-19J；

用阿伏加德羅常數(shù)NA乘D0得到斷裂1mol化學(xué)鍵所需的能量E，E稱為鍵能：E=NAD0。

請回答下列問題：

（1）X-X鍵的鍵能為______kJ/mol。

（2）1mol晶體A中有_____molX-X鍵。

（3）原子化熱的定義為：斷裂lmol晶體中所有化學(xué)鍵需要吸收的熱量。原子晶體的原子化熱類似于離子晶體的晶格能，那么晶體A的原子化熱為______kJ/mol。

Answer 1

【答案】 金剛石 sp3 12 0.3 324.9 2 649.8

【解析】I.（1）根據(jù)晶體A的晶胞可判斷名稱為金剛石。（2）金剛石中碳原子形成4個(gè)單鍵，因此碳原子的雜化方式為sp3雜化。（3）金剛石晶體任2個(gè)C-C鍵都能形成2個(gè)六元環(huán)，每個(gè)6元環(huán)含有6個(gè)碳原子，則每個(gè)碳原子參與形成12個(gè)6元環(huán)。（4）將每個(gè)C原子視為一個(gè)球，若C原子的半徑為R，則晶胞的體對角線是8R，晶胞的邊長是。晶胞中碳原子個(gè)4+6×1/2+8×1/2=8，所以堆體積系數(shù)α=＝；

I.（1）平衡解離能的計(jì)算式為，則x＝，所以，所以C－C的鍵能＝NAD0＝，代入相關(guān)數(shù)據(jù)得到E＝324.9kJ/mol。（2）一個(gè)碳原子形成2個(gè)C－C鍵，則1mol晶體A中有2molC－C鍵。（3）由于1mol碳原子形成2個(gè)碳碳單鍵，所以晶體A的原子化熱為324.9kJ/mol×2＝649.8kJ/mol。