Question

【題目】晶體硅是制備太陽能電池板的主要原料，電池板中還含有硼、氮、鈦、鉆、鈣等多種化學物質。

請回答下列問題：

(1) 區分晶體硼和無定形硼最可靠的科學方法為___________。第二周期元素的電負性按由小到大的順序排列，B元素排在第__________位，其基態原子價層電子的電子云輪廊圖為 _______________。

(2)硅酸根有多種結構形式，一種無限長鏈狀結構如圖1所示，其化學式為____________，Si原子的雜化類型為__________________。

(3) N元素位于元素周期表_____________區；基態N原子中，核外電子占據最高能級的電子云有______伸展方向。

(4)[Co(NH3)6]3+的幾何構型為正八面體形，Co在中心。

①[Co(NH3)6]3+中，1個Co提供_______________個空軌道。

②若將[Co(NH3)6]3+中的兩個NH3分子換成兩個Cl-，可以形成_____________種不同的結構形式。

(5)—種由Ca、Ti、O三種元素形成的晶體的立方晶胞結構如圖2所示。

①與Ti緊鄰的Ca有___________________個。

②若Ca與O之間的最短距離為α pm，阿伏加德羅常數的值為NA，則晶體的密度ρ=______g· cm-3(用含α、NA的代數式表示)。

Answer 1

【答案】 X-射線衍射實驗 3 球形、啞鈴形 (或紡錘形) SiO32- [或(SiO3)n2n-] sp3 p 3 6 2 8

【解析】（1）區分晶體和非晶體的最可靠的科學方法為X－射線衍射實驗。同周期主族元素的電負性從左到右依次增強，所以B元素排在第三位。基態B原子的價層電子排布式為2s22p1，其中s能級的電子云輪廓圖為球形，p能級的電子云晶體為啞鈴形或紡錘形；（2）由圖1可知，無限長鏈狀結構的硅酸根的化學式為SiO32－，其中Si原子的價層電子對數是4，所以雜化軌道類型是sp3；（3）基態N原子的價層電子排布式 2s22p3，所以屬于p區。p能級有3個軌道，因此電子云有3個伸展方向；（4）①1個Co離子有6個NH3分子作配體，每個配體提供1對孤對電子，故1個Co離子需提供6個空軌道。②由信息：[Co(NH3)6]3+的幾何構型為正八面體形，Co在中心可推知，如果兩個NH3分子換成兩個Cl－，可替換鄰位和對位，共有兩種不同結構形式。（5）①根據均攤法可知每個晶胞中實際占用1個Ca、1個Ti、3個O，由晶胞結構可知與1個Ca緊鄰的Ti有8個，根據二者的原子數目之比為1：1可知，與1個Ti緊鄰的Ca也有8個；②根據晶胞結構可知，Ca與O原子核之間的最短距離為面對角線的一半，則晶胞棱長為，則晶體的密度。