Question

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

(1)基態Ca原子電子所占據最高能級的電子云輪廓圖為________，基態P原子的價電子軌道表達式為________。

(2)由氟磷灰石制取黃磷(P4)產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)晶體的空間結構如圖甲所示，P的雜化軌道類型為________，磷的一種硫化物P4S3的空間結構如圖乙所示，每個S原子中含有孤電子對的數目為________。

(4)SiO2的沸點________(填“大于”或“小于”)CO2的沸點，其原因為________。

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

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，原子晶體的熔沸點比分子晶體的熔沸點高 CaTiO3

【解析】

(1)基態Ca原子的價電子排布式為4s2，電子所占據最高能級為4s；基態P原子的價電子排布式為3s23p3。

(2)由氟磷灰石制取黃磷(P4)產物中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和價電子總數則互為等電子體。

(3)根據價層電子互斥理論進行判斷。

(4)原子晶體的熔沸點比分子晶體的熔沸點高。

(5)根據“均攤法”進行計算。

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

(2)由氟磷灰石制取黃磷(P4)產物中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和價電子總數則互為等電子體，故與CO互為等電子體的分子為N2。

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

(4)SiO2的沸點大于CO2的沸點，其原因為SiO2為原子晶體，CO2為分子晶體，原子晶體的熔沸點比分子晶體的熔沸點高。

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