题目内容
【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_____________。
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(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)。
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【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;
。
【题目】根据要求完成下列各小题:
Ⅰ.(1)理论上稀的强酸、强碱反应生成1mol H2O(l)时放出57.3kJ的热量,写出表示稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热的热化学方程式________ 。
(2)已知:乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:苯在计算键能时,此处可看作为
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+H2(g)
化学键 | C—H | C—C | C=C | H—H |
键能/kJ·mol-1 | 412 | 348 | 612 | 436 |
计算上述反应的ΔH=________ kJ·mol-1。
Ⅱ.25 ℃时,部分物质的电离平衡常数如表所示,请回答下列问题:
化学式 | CH3COOH | H2CO3 | HClO |
电离平衡常数 | 1.7×10-5 | K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 | 3.0×10-8 |
(1)CH3COOH、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为_______。
(2)将少量CO2气体通入NaClO溶液中,写出反应的离子方程式:________。