Question

【題目】碳、氮、氟、硅、銅等元素的化合物廣泛存在于自然界，回答下列問題：

(1)基態(tài)氟原子核外電子的電子云形狀有_____種；氟原子的價(jià)電子排布式為___。

(2)NF3是微電子工業(yè)中優(yōu)良的等離子刻蝕氣體，NF3分子的空間構(gòu)型為______；寫出與N2互為等電子體的一種離子的化學(xué)式_______。

(3)已知金剛石中的C-C鍵鍵長為154.45pm，C60中C-C鍵鍵長為145～140pm，而金剛石的熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于C60，其理由是________。

(4)氫基倍半硅氧烷的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，該分子的分子式為______，Si原子采用_______雜化。

(5)Cu的某種晶體晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，晶胞邊長為acm，原子的半徑為rcm。該晶體中銅原子的堆積方式為_______（填“A1”“A2”或“A3”），該晶體的密度為______g/cm3（用含a和NA的代數(shù)式表示)，該晶體中銅原子的空間利用率為______(用含a和r的代數(shù)式表達(dá))。

Answer 1

【答案】2 2s22p5 三角錐形 CN-或C22-或NO+ 金剛石屬于原子晶體，熔化時(shí)需要破壞共價(jià)鍵；而C60屬于分子晶體，熔化時(shí)只需克服分子間作用力，不需要克服共價(jià)鍵。 Si8H8O12 sp3 A1

【解析】

(1)原子核外有幾個(gè)電子，就會(huì)有幾種不同狀態(tài)的電子；s能級電子云為球形、p能級電子云為啞鈴形；F原子最外能層上的3s、3p能級上電子為其價(jià)電子；

(2)根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論，計(jì)算NF3分子中N原子孤電子對數(shù)和價(jià)層電子對數(shù)，由所得結(jié)果判斷分子空間構(gòu)型；等電子體是指原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)也相同的微粒；

(3)金剛石和C60的晶體類型不同，金剛石為原子晶體，C60為分子晶體，熔化不同晶體所破壞的作用力不同；

(4)由分子結(jié)構(gòu)可知，分子中有8個(gè)Si原子、8個(gè)H原子、12個(gè)O原子；Si原子形成4個(gè)價(jià)鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數(shù)目為4；

(5)根據(jù)堆積方式分析，金屬Cu的堆積方式為密置層ABCABC……堆積；根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Cu原子數(shù)目，即可計(jì)算晶胞質(zhì)量，再由晶體密度=晶胞質(zhì)量÷晶胞體積計(jì)算晶胞密度；空間利用率=×100%。

(1)F是9號(hào)元素，基態(tài)F原子核外有9個(gè)電子，所以基態(tài)F原子核外電子有9種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；F原子3s、3p能級上電子為其價(jià)電子，價(jià)電子排布式為2s22p5；

(2)NF3分子中N原子孤電子對數(shù)=，NF3分子含有3個(gè)σ鍵，所以分子空間構(gòu)型為三角錐形；等電子體是指原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)也相同的微粒，與N2互為等電子體的一種離子的化學(xué)式CN- 或C22-或NO+；

(3)金剛石為原子晶體，C60為分子晶體，金剛石熔化時(shí)需要破壞共價(jià)鍵，而C60熔化時(shí)只需克服分子間作用力不需要克服共價(jià)鍵；

(4)由分子結(jié)構(gòu)可知，分子中有8個(gè)Si原子、8個(gè)H原子、12個(gè)O原子，故分子式為：Si8H8O12；Si原子形成4個(gè)價(jià)鍵，沒有孤電子對數(shù)，雜化軌道數(shù)目為4，Si原子采取sp3雜化；

(5)根據(jù)堆積方式分析，金屬Cu的堆積方式為密置層ABCABC……堆積，該堆積方式為面心立方最密堆積，即屬于Au堆積；晶胞中Cu原子數(shù)目=8×+6×=4，晶胞質(zhì)量=4×g，則晶體密度ρ==g/cm3；晶胞中Cu原子總體積=4×π(rcm)3=cm3，所以該晶體中銅原子的空間利用率為=×100%。