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

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

(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，而金剛石的熔點遠遠高于C60，其理由是________。

(4)氫基倍半硅氧烷的分子結構如圖所示，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構，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的代數式表達)。

Answer 1

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

【解析】

(1)原子核外有幾個電子，就會有幾種不同狀態的電子；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能級上電子為其價電子；

(2)根據價層電子對互斥理論，計算NF3分子中N原子孤電子對數和價層電子對數，由所得結果判斷分子空間構型；等電子體是指原子總數相同，價電子總數也相同的微粒；

(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)由分子結構可知，分子中有8個Si原子、8個H原子、12個O原子；Si原子形成4個價鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數目為4；

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

(1)F是9號元素，基態F原子核外有9個電子，所以基態F原子核外電子有9種運動狀態；F原子3s、3p能級上電子為其價電子，價電子排布式為2s22p5；

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

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

(4)由分子結構可知，分子中有8個Si原子、8個H原子、12個O原子，故分子式為：Si8H8O12；Si原子形成4個價鍵，沒有孤電子對數，雜化軌道數目為4，Si原子采取sp3雜化；

(5)根據堆積方式分析，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原子數目=8×+6×=4，晶胞質量=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%。