Question

【題目】氟磷灰石是常見(jiàn)的鈣氟磷酸鹽礦物，其化學(xué)式為Ca5(PO4)3F，由氟磷灰石制取黃磷(P4)的化學(xué)式為4Ca5(PO4)3F(s)+21SiO2(s)+30C(s)=3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)基態(tài)Ca原子電子所占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為________，基態(tài)P原子的價(jià)電子軌道表達(dá)式為________。

(2)由氟磷灰石制取黃磷(P4)產(chǎn)物中屬于極性分子的化合物是________，與其互為等電子體的分子為________。

(3)黃磷(P4)晶體的空間結(jié)構(gòu)如圖甲所示，P的雜化軌道類型為________，磷的一種硫化物P4S3的空間結(jié)構(gòu)如圖乙所示，每個(gè)S原子中含有孤電子對(duì)的數(shù)目為________。

(4)SiO2的沸點(diǎn)________(填“大于”或“小于”)CO2的沸點(diǎn)，其原因?yàn)?/span>________。

(5)Ca與Ti、O元素形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該晶體的化學(xué)式為________，若晶胞密度為ρgcm-3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶胞中兩個(gè)距離最近的O原子之間的距離為________pm(用含ρ、NA的表達(dá)式表示)。

Answer 1

【答案】球形 CO N2 sp3雜化 2 大于 SiO2為原子晶體，CO2為分子晶體，原子晶體的熔沸點(diǎn)比分子晶體的熔沸點(diǎn)高 CaTiO3

【解析】

(1)基態(tài)Ca原子的價(jià)電子排布式為4s2，電子所占據(jù)最高能級(jí)為4s；基態(tài)P原子的價(jià)電子排布式為3s23p3。

(2)由氟磷灰石制取黃磷(P4)產(chǎn)物中P4、SiF4為非極性分子，CaSiO3為離子化合物，CO為極性分子，若兩種離子或分子含有相同的原子數(shù)和價(jià)電子總數(shù)則互為等電子體。

(3)根據(jù)價(jià)層電子互斥理論進(jìn)行判斷。

(4)原子晶體的熔沸點(diǎn)比分子晶體的熔沸點(diǎn)高。

(5)根據(jù)“均攤法”進(jìn)行計(jì)算。

(1)基態(tài)Ca原子的價(jià)電子排布式為4s2，電子所占據(jù)最高能級(jí)為4s，其電子云輪廓圖為球形，基態(tài)P原子的價(jià)電子排布式為3s23p3，其價(jià)電子軌道表達(dá)式也就是價(jià)電子排布圖為。

(2)由氟磷灰石制取黃磷(P4)產(chǎn)物中P4、SiF4為非極性分子，CaSiO3為離子化合物，CO為極性分子，若兩種離子或分子含有相同的原子數(shù)和價(jià)電子總數(shù)則互為等電子體，故與CO互為等電子體的分子為N2。

(3)黃磷(P4)晶體的空間構(gòu)型為正四面體，每個(gè)P原子含有的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+(5-3)÷2=4，故P原子的雜化軌道類型為sp3雜化，P4S3中每個(gè)S原子與兩個(gè)P原子以單鍵相連，S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+(6-2)÷2=4，故S原子有兩對(duì)成鍵電子對(duì)和兩對(duì)孤電子對(duì)。

(4)SiO2的沸點(diǎn)大于CO2的沸點(diǎn)，其原因?yàn)?/span>SiO2為原子晶體，CO2為分子晶體，原子晶體的熔沸點(diǎn)比分子晶體的熔沸點(diǎn)高。

(5)根據(jù)“均攤法”可知，該晶胞中含有1個(gè)Ca2+、1個(gè)Ti4+和3個(gè)O2-，故其化學(xué)式為CaTiO3，設(shè)該晶胞參數(shù)為acm，則有，，兩個(gè)最近的O原子之間的距離為單位換算可知結(jié)果為。