题目内容

5．冰晶石又名六氟合铝酸钠或氟化铝钠．为白色细小的结晶体．工业上制取冰晶石（Na3A1F6）的化学方程式为2A1（OH）3+12HF+3A═2Na3A1F6+3C02↑+9H20
请回答下列问题：
（1）反应物A属于离子晶体．
（2）生成物中属于极性分子的是H2O（写分子式），该分子的中心原子的杂化轨道类型为sp3．该分子的空间构型为V形．
（3）A1单质的晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞结构如图乙所示，原子之间位置关系的平面图如图丙所示．

已知Al的原子半径为d，NA代表阿伏加德罗常数．Al的相对原子质量为M，则晶胞中每个A1原子周围与它最接近的且距离相等的A1原子的个数为12，一个晶胞中A1原子的数目为4；该晶体的密度为$\frac{M}{4\sqrt{2}{{d}^{3}N}_{A}}$g．cm-3 （用字母表示）．

分析 （1）根据元素守恒知，A中含有Na、C元素，根据原子守恒知，还含有O元素，且Na、C、O原子个数分别是2、1、3，所以A为Na2CO3；由阴阳离子构成的晶体为离子晶体；
（2）正负电荷中心不重合的分子为极性分子；根据价层电子对互斥理论计算并判断中心原子的杂化轨道类型和微粒的空间构型；
（3）可以均摊法计算晶胞中Al原子数目；结合Al的摩尔质量计算晶胞质量，Al的原子半径为d pm，则晶胞棱长为4d pm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$d pm，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：（1）根据元素守恒知，A中含有Na、C元素，根据原子守恒知，还含有O元素，且Na、C、O原子个数分别是2、1、3，所以A为Na2CO3；由阴阳离子构成的晶体为离子晶体，碳酸钠是由钠离子和碳酸根离子构成的，为离子晶体，
故答案为：离子；
（2）分子晶体由分子构成，正负电荷中心不重合的分子为极性分子，二氧化碳和H2O都是分子晶体，二氧化碳中正负电荷中心重合为非极性分子，H2O中正负电荷中心不重合，为极性分子；水中心原子O的价层电子对数为4，有两对孤对电子对，轨道杂化方式为sp3，分子构型是C形，
故答案为：H2O；sp3；V形；
（3）则晶胞中每个A1原子周围与它最接近的且距离相等的A1原子的个数为上面6干个，下面6个，共12个，晶胞中Al原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞质量为4×$\frac{27}{{N}_{A}}$g，Al的原子半径为d pm，则晶胞棱长为4d pm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$d pm，故Al晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=4×$\frac{27}{{N}_{A}}$g÷（2$\sqrt{2}$d×10-10cm）3=$\frac{M}{4\sqrt{2}{{d}^{3}N}_{A}}$g．cm-3，
故答案为：12；4；$\frac{M}{4\sqrt{2}{{d}^{3}N}_{A}}$g．cm-3．

点评 本题考查晶体结构、晶胞计算等知识点，为高考高频点，注意利用均摊法计算晶胞质量，需要学生具有一定的数学计算能力，难度中等．

练习册系列答案
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选项XYZ
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