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【题目】非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、国防等领域具有重要应用价值。我国科学家利用Cs2CO3、XO2(X=Si、Ge)和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。回答下列问题:

(1)C、O、Si三种元素电负性由大到小的顺序为__________;第一电离能I1(Si) ____ I1(Ge)(填“>”或“<”)。

(2)基态Ge原子核外电子排布式为_____________;SiO2、GeO2具有类似的晶体结构,其中熔点较高的是________,原因是______。

(3)如图为H3BO3晶体的片层结构,其中B的杂化方式为________;硼酸在热水中比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是_____________。

(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。CsSiB3O7属于正交晶系(长方体形),晶胞参数为a pm,b pm和c pm。如图为沿y轴投影的晶胞中所有Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为_______;CsSiB3O7的摩尔质量为M g·mol-1,设NA为阿伏加德罗常数的值,则CsSiB3O7晶体的密度为_____________g·cm-1(用代数式表示)。

【答案】O>C>Si > 1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2) SiO2 二者均为原子晶体,Ge原子半径大于Si,Si—O键长小于Ge—O键长,SiO2键能更大,熔点更高。 sp2 热水破坏了硼酸晶体中的氢键,而且硼酸分子与水形成分子间氢键,使溶解度增大 4

【解析】

(1)电负性的变化规律为同周期从左向右逐渐增大,同主族由上至下逐渐减少,第一电离能的变化规律为同族元素由上至下逐渐减小。

(2)SiO2、GeO2为同类型晶体结构,即为原子晶体,Ge原子半径大于Si,Si-O键长小于Ge-O键长,SiO2键能更大,熔点更高。

(3)B原子最外层有3个电子,与3个-OH形成3个共价键,即可得杂化方式,热水破坏了硼酸晶体中的氢键,并且硼酸分子与水形成分子间氢键,使溶解度增大。

(4)先分析得出Cs的个数,再根据公式计算密度。

(1)电负性的变化规律为同周期从左向右逐渐增大,同主族由上至下逐渐减少,所以电负性O>C>Si;第一电离能的变化规律为同族元素由上至下逐渐减小,因此I1(Si)>I1(Ge),

故答案为O>C>Si;>;

(2)Ge原子位于第四周期IVA族,因此原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2);SiO2、GeO2均为原子晶体,Ge原子半径大于Si,Si-O键长小于Ge-O键长,SiO2键能更大,熔点更高;

故答案为1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2);SiO2;二者均为原子晶体,Ge原子半径大于Si,Si—O键长小于Ge—O键长,SiO2键能更大,熔点更高;

(3)B原子最外层有3个电子,与3个-OH形成3个共价键,因此为sp2杂化;热水破坏了硼酸晶体中的氢键,并且硼酸分子与水形成分子间氢键,使溶解度增大;

故答案为:sp2;热水破坏了硼酸晶体中的氢键,而且硼酸分子与水形成分子间氢键,使溶解度增大;

(4)原子分数坐标为(0.5,0.2,0.5)的Cs原子位于晶胞体内,原子分数坐标为(0,0.3,0.5)及(1.0,0.3,0.5)的Cs原子位于晶胞的yz面上,原子分数坐标为(0.5,0.8,1.0)及(0.5,0.8,0)的Cs原子位于晶胞xy面上,原子分数坐标为(0,0.7,1.0)及(1.0,0.7,1.0)(0,0.7,0)的Cs原子位于晶胞平行于y轴的棱上,利用均摊法可计算该晶胞中共含Cs原子4个;带入晶胞密度求算公式可得:;故答案为4;。

练习册系列答案
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A.容器中的压强不变

B.1mol H—H键断裂的同时断裂2mol H—O键

C.v正(H2O) = v逆(H2O)

D.c(CO) = c(H2)

(2)一定条件下,利用CO与H2。反应可制得甲醇:CO(g) +2H2(g) CH3OH (g)图1表示该反应进行过程中的能量变化,图2表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4 molH2和一定量的CO后,CO和CH3OH的浓度随时间变化情况。

①根据图l,写出在该条件下CO制备甲醇气体的热化学方程式:___________。

②根据图2,计算该温度下反应CO(g) + 2H2(g) CH3OH (g)的平衡常数为____。

③以甲醇为燃料的新型燃料电池,正极通入O2,负极通入CH3OH,在KOH溶液中CH3OH与O2作用生成H2O和K2CO3 。 写出正极的电极反应式____________;放电时,OH-移向电池的_________(填“正”或“负")极。

(3)氯化铵溶液因NH4+离子水解使溶液呈______性,要使氯化铵溶液变为中性又不引入新杂质应选用_________(填“盐酸”或“氨水"或“氢氧化钠")。

(4)现有25℃时,pH=13的Ba(OH )2溶液。求:

① 该Ba(OH)2溶液中OH-的物质的量浓度为_____________________。

② 该Ba(OH)2溶液的物质的量浓度为_____________________。

(5)用惰性电极电解Cu(NO3)2溶液时,如果阴极上有1.92g铜析出,则阳极上产生气体的体积(标准状况下)约为____________L。

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