Question

（1）镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子．工业上从海水中提取镁时，先制备无水氯化镁，然后将其熔融电解，得到金属镁．
①以MgCl₂为原料用熔融盐电解法制备镁时，常加入NaCl、KCl或CaCl₂等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有

 

．
②已知MgO的晶体结构属于NaCl型，MgO晶胞中Mg和O的配位数分别为

 

、

 

；某同学画出的MgO晶胞结构示意图如图1所示，请指出图中错误

 

．
③Mg是第三周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：解释表中氟化物熔点差异的原因：

 

．

氟化物	NaF	MgF2	SiF4
熔点/K	1266	1534	183

（2）铝单质的晶胞结构如图2甲所示，原子之间相对位置关系的平面图如图丙所示．若已知铝原子半径为d，N_A表示阿伏加德罗常数，摩尔质量为M，则该晶体的密度可表示为

 

；据上图计算，铝原子采取的面心立方堆积的空间利用率为

 

．

（3）氢能被视作连接化石能源和可再生能源的重要桥梁；氢的规模化储运是氢能应用的关键．氨硼烷化合物（NH₃BH₃）是最近密切关注的一种新型化学氢化物储氢材料．请画出含有配位键（用“→”表示）的氨硼烷的结构式

 

；与氨硼烷互为等电子体的有机小分子是

 

（写结构简式）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,“等电子原理”的应用,晶体的类型与物质熔点、硬度、导电性等的关系

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）①熔融物的导电性与离子浓度有关；
②根据氯化钠的晶胞结构判断配位数，根据氯化钠的晶胞结构可知，氧化镁中镁原子和镁原子处于小正方形的对角线上；
③氟化物的熔点与晶体类型，离子晶体的熔点较高，分子晶体的熔点较低；
（2）根据ρ=

m

V

计算密度，根据金属晶体的堆积方式，利用原子的总体积与晶胞总体积的比值计算空间利用率；
（3）根据氮原子提供一对共用电子对给硼原子形成配位键；根据等电子体具有相同的电子数目和原子数目来分析；

解答： 解：（1）①离子浓度越大其熔融盐的导电性越强，所以以MgCl₂为原料用熔融盐电解法制备Mg时，常加入NaCl、KCl、或CaCl₂等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有：增大离子浓度，从而增大熔融盐的导电性，故答案为：增大离子浓度，从而增大熔融盐的导电性；
②根据氯化钠的晶胞结构可知，氯离子和钠离子的配位数都是6，所以在MgO晶胞中Mg和O的配位数也都是6，根据氯化钠的晶胞结构知，氧化镁中镁原子和镁原子处于小正方形的对角线上，根据图象知，⑧应该为黑色，
故答案为：6；6；⑧应为黑色；
③离子晶体的熔点较高，分子晶体的熔点较低，NaF与MgF₂为离子晶体，SiF₄为分子晶体，所以NaF与MgF₂远比SiF₄熔点要高，又因为Mg²⁺的半径小于Na⁺的半径，所以MgF₂的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MaF₂的熔点大于NaF，故答案为：NaF与MgF₂为离子晶体，SiF₄为分子晶体，所以NaF与MgF₂比SiF₄熔点要高，又因为Mg²⁺的半径小于Na⁺的半径，所以MgF₂的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MgF₂的熔点大于NaF；
（2）铝原子半径为d，由图丙可知，正方形对角线长度为4d，立方体的棱长为

2

2

×4d=2

2

d，晶胞体积为（2

2

d ）³=16

2

d³ ，晶胞中含有原子数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，Al相对原子质量为M，故晶胞的质量=4×

M

NA

g，故晶体的密度=

4M NA

16 2 d3

=

M

4 2 d3?NA

；根据晶胞图可知，晶体为面心立方最密堆积，则晶胞中原子空间利用率为

4× 4 3 πd3

16 2 d3

=74%，
故答案为：

M

4 2 d3?NA

；74%；
（3）氮原子提供一对共用电子对给硼原子形成配位键，氨硼烷的结构式为；等电子体具有相同的电子数目和原子数目，与氨硼烷互为等电子体的有机小分子是CH₃CH₃，故答案为：； CH₃CH₃；

点评：本题主要考查了离子晶体、金属晶体、分子晶体的结构特点及性质，综合性较强，有一定的难度，解题时要注意晶体结构的有关知识的灵活运用．