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【题目】CaF2CaC2都是工业生产的重要物质。回答下列问题:

(1)基态钙原子的电子排布式___________,钙原子核外有___________种能量状态的电子。

(2)CaC2与水反应生成乙炔(C2H2),乙炔中碳原子的杂化类型为___________,乙炔中的σ键与π键数之比为___________

(3)CaF2与浓H2SO4反应生成HFHF的沸点高于C2H2,原因是:___________HF能的BF3化合得到HBF4,从化学键形成角度分析HFBF3能化合的原因___________

(4)NO2F分子与BF3互为等电子体,则NO2F分子的立体构型为______________________

(5)CaF2的晶胞为立方晶胞,结构如下图所示:

CaF2晶胞中,Ca2+的配位数为___________个。

原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置,已知AB两点的原子坐标参数如图所示,则C点的原子坐标参数为(______________________

③晶胞中两个F-的最近距离为273.1pm,用NA表示阿伏加德罗常数,则晶胞的密度为___________g/cm3(列出计算式即可)

【答案】[Ar]4s2 6 sp 3:2 HF分子之间存在氢键 BF3中硼原子有空轨道,HF中氟原子有孤对电子,两者之间可形成配位键 平面三角形 8

【解析】

(1)Ca20号元素,根据构造原理书写基态钙原子的电子排布式,核外电子处于同一能级时能量相同;

(2)乙炔中碳原子间形成碳碳三键,碳原子的杂化类型为sp杂化;根据共价单键是σ键,共价三键是1σ键和2π键,计算σ键与π键数之比;

(3) HFC2H2都是由分子构成的分子晶体,在HF分子之间还存在氢键的作用影响物质的沸点;从BF3B原子上有空轨道,HFF原子上有孤对电子分析形成HBF4的原因;

(4)先判断BF3分子的空间构型,结合等电子体结构相似判断NO2F的空间构型;

(5)以面心Ca2+为研究对象,在一个晶胞中连接4F-,通过该Ca2+可形成2个晶胞分析;

通过坐标系中ABC的相对位置确定C点的坐标;

先根据均摊法计算一个晶胞中含有的Ca2+F-个数,求出晶胞质量,根据F-的相对位置计算出晶胞参数,得到晶胞体积,最后根据=得到晶体密度。

(1)Ca20号元素,根据构造原理可知基态钙原子的电子排布式是1s22s22p63s33p64s2,可简写为[Ar]4s2,根据核外电子排布式可知Ca原子核外有6种不同能量的电子;

(2)乙炔中碳原子间形成碳碳三键,碳原子的杂化类型为sp杂化;根据共价单键是σ键,共价三键是1σ键和2π键,乙炔的结构式是H-C≡C-H,在乙炔分子中含有3σ键,2π键,所以σ键与π键数之比32

(3) HFC2H2都是由分子构成的分子晶体,分子晶体的熔沸点受分子之间的作用力影响,由于在HF分子之间除了存在分子间作用力外,还存在分子间氢键,使物质气化需要消耗的能量比一般的普通分子消耗的能量高,即物质的沸点比乙炔的高;

BF3分子中的B原子上有空轨道,而HF分子中的F原子上有孤对电子,当BF3HF靠近时,HF分子中F原子的孤对电子填充BF3分子中B原子的空轨道,二者形成配位键,从而结合形成HBF4

(4)BF3分子中B原子的价层电子对数为3+=3,没有孤电子对,所以分子的空间构型是平面三角形,而NO2FBF3是等电子体,二者结构相似,所以NO2F分子的空间构型也是平面三角形;

(5)以面心Ca2+为研究对象,在一个晶胞中连接4F-,通过该Ca2+可形成2个晶胞,所以与该Ca2+距离相等且最近的F-共有8个,因此Ca2+的配位数是8

观察ABC的相对位置,可知C点的x轴坐标是y轴坐标是z轴坐标是

根据晶胞结构可知,在一个晶胞中含有Ca2+,含有F-1×8=8,即一个晶胞中含有4CaF2,根据C点的坐标可知:晶胞中F-离子之间的距离为晶胞边长的一半,所以晶胞参数L=2×273.1pm=546.2pm,则该晶胞的密度为==g/cm3

练习册系列答案
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(1)写出甲同学实验中两个主要反应的化学方程式:________________________________________________

(2)乙同学认为因刺激性气体的存在不能认为溴水褪色是乙烯的加成反应造成的。原因是(用化学方程式表示):____________________________________

(3)丙同学根据甲、乙同学的分析,认为还可能有CO、CO2两种气体产生。为证明CO存在,他设计了如下过程(该过程可把实验中产生的有机产物除净):发现最后气体经点燃是蓝色火焰,确认有一氧化碳。

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所含离子

NO3-

SO42-

Cu2+

M

个数比

4

1

2

1

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