题目内容

17．学习物质结构与性质，回答下列问题：
（1）铝元素的原子核外共有13种不同运动状态的电子，5种不同能级的电子．
（2）在硼酸[B（OH）3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构，则分子中B原子杂化轨道的类型为sp2，同层分子间的主要作用为氢键．
（3）BN和CO2中的化学键均为共价键，BN的熔点高且硬度大，BN可能是原子晶体，而干冰属于分子晶体，其晶胞也属于面心立方晶格，则CO2的配位数是12．
（4）铜元素基态原子的价层电子排布式为3d104s1，一种铜银合金晶体具有面心立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Ag原子处于顶点位置，同该合金中Cu原子与Ag原子数量之比为3：1．
（5）若将金刚石晶胞中的所有C原子换成Si原子，同时在每两个相邻的Si原子（距离最近的两个Si原子）中心联线的中点处增添一个O原子，则构成SiO2晶胞，故SiO2晶胞中有8个Si原子，16个O原子．
（6）冰虽不属于原子晶体，但冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式类似的原因是水中的氧和金刚石中的碳原子都是sp3杂化，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，且氢键具胡方向性和饱和性．

分析 （1）元素原子中电子数与电子运动状态数相同；Al原子核外有1s、2s、2p、3s、3p能级；
（2）在硼酸[B（OH）3]分子中，硼原子最外层只有3个电子，B原子与3个羟基相连，与氧原子形成3对共用电子对，无孤对电子对，所以B原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断B原子杂化方式；
在硼酸[B（OH）3]分子中，氧原子与氢原子形成1对共用电子对，氧元素的电负性很强，不同硼酸分子中的氧原子与氢原子之间形成氢键，此外硼酸分子之间存在范德华力；
（3）原子晶体熔沸点较高，分子晶体熔沸点较低；面心立方晶胞中配位数=3×8÷2；
（4）Cu是29号元素，其原子核外有29个电子，3d、4s电子为其价电子，根据构造原理书写价电子排布式；该晶胞中Cu原子个数=6×$\frac{1}{2}$=3，Ag原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1；
（5）在硅晶胞中Si原子个数=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$+4=8，在每两个相邻的Si原子（距离最近的两个Si原子）中心联线的中点处增添一个O原子，则构成SiO2晶胞，则Si、O原子个数之比为1：2，据此判断O原子个数；
（6）水中的氧和金刚石中的碳的杂化方式相同，氢键和共价健都有方向性和饱和性．

解答 解：（1）元素原子中电子数与电子运动状态数相同，Al原子核外有13个电子，所以电子有13种运动状态；Al原子核外有1s、2s、2p、3s、3p能级，所以有5种不同能级的电子，
故答案为：13；5；
（2）在硼酸[B（OH）3]分子中，硼原子最外层只有3个电子，B原子与3个羟基相连，与氧原子形成3对共用电子对，即形成3个σ键，无孤对电子对，杂化轨道数为3，故B原子采取sp2杂化；
在硼酸[B（OH）3]分子中，氧原子与氢原子形成1对共用电子对，氧元素的电负性很强，不同硼酸分子中的氧原子与氢原子之间形成氢键，外硼酸分子之间存在范德华力，氢键比范德华力更强，故硼酸分子之间主要是氢键；
故答案为：sp2；氢键；
（3）原子晶体熔沸点较高，分子晶体熔沸点较低，BN的熔沸点较高，所以为原子晶体；面心立方晶胞中配位数=3×8÷2=12，
故答案为：原子；12；
（4）Cu是29号元素，其原子核外有29个电子，3d、4s电子为其价电子，根据构造原理书写价电子排布式为3d104s1；该晶胞中Cu原子个数=6×$\frac{1}{2}$=3，Ag原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1，所以Cu、Ag原子个数之比为3：1，
故答案为：3d104s1；3：1；
（5）在硅晶胞中Si原子个数=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$+4=8，在每两个相邻的Si原子（距离最近的两个Si原子）中心联线的中点处增添一个O原子，则构成SiO2晶胞，则Si、O原子个数之比为1：2，O原子个数为16，
故答案为：8；16；
（6）水中的氧和金刚石中的碳原子都是sp3杂化，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，且氢键具有方向性和饱和性，所以冰晶胞与金刚石晶胞排列方式相同，
故答案为：水中的氧和金刚石中的碳原子都是sp3杂化，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，且氢键具胡方向性和饱和性．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、氢键、原子核外电子排布等知识点，综合性较强，利用均摊法、价层电子对互斥理论、构造原理等知识点即可解答，难点是配位数的计算方法．

练习册系列答案
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