Question

下图为CaF₂、H₃BO₃(层状结构，层内的H₃BO₃分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体的结构示意图，请回答下列问题：

图Ⅲ　铜晶体中铜原子堆积模型

(1)图Ⅰ所示的CaF₂晶体中与Ca^2＋最近且等距离的F^－数为________________，图Ⅲ中未标号的铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为__________________________________。

(2)图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是________，H₃BO₃晶体中B原子个数与极性键个数比为____________。

(3)金属铜具有很好的延展性、导电性、传热性，对此现象最简单的解释是用________理论。

(4)三种晶体中熔点最低的是________(填化学式)，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为____________________________________________________________。

(5)已知两个距离最近的Ca^2＋核间距离为a×10^－8cm，结合CaF₂晶体的晶胞示意图，CaF₂晶体的密度为_______________________________________。

Answer

8 12 O 1∶6 金属键 H3BO3 分子间作用力 g·cm－3

【解析】

(1)根据CaF2晶胞结构可知，CaF2晶体中Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4，Ca2＋和F－个数比为1:2，铜晶体中未标号的铜原子周围最紧邻的铜原子为上层1、2、3，同层的4、5、6、7、8、9，下层的10、11、12；(2) H3BO3晶体中B原子最外层三个电子形成三条共价键，最外层共6个电子，H原子达到2电子稳定结构，只有氧原子形成两条键达到8电子稳定结构。H3BO3晶体是分子晶体，相互之间通过氢键相连，每个B原子形成三条B—O极性键，每个O原子形成一条O—H极性价键；(3)金属键理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成整块晶体的电子气，被所有原子所共用，从而把所有的原子联系在一起；(4)H3BO3晶体是分子晶体，熔点最低，熔化时克服了分子间作用力；(5)一个晶胞中实际拥有的离子数：阳离子数为8×1/8＋6×1/2＝4，而阴离子为8个，1个晶胞实际拥有4个“CaF2”。

(1)CaF2晶体中Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4，Ca2＋和F－个数比为1∶2，铜晶体中未标号的铜原子周围最紧邻的铜原子为上层1、2、3，同层的4、5、6、7、8、9，下层的10、11、12，共12个。 (2)图Ⅱ中B原子最外层三个电子形成三条共价键，所以最外层共6个电子，H原子达到2电子稳定结构，只有氧原子形成两条键达到8电子稳定。H3BO3晶体是分子晶体，相互之间通过氢键相连，每个B原子形成三条B—O极性键，每个O原子形成一条O—H极性价键，共6条极性键，B原子个数与极性键个数比为1∶6。 (3)金属键理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成整块晶体的电子气，被所有原子所共用，从而把所有的原子联系在一起，可以用来解释金属键的本质，金属的延展性、导电性、传热性。(4)H3BO3晶体是分子晶体，熔点最低，熔化时克服了分子间作用力。(5)一个晶胞中实际拥有的离子数：阳离子数为8×1/8＋6×1/2＝4，而阴离子为8个，1个晶胞实际拥有4个“CaF2”，则CaF2晶体的密度为4×78 g·mol－1÷[(a×10－8cm)3×6.02×1023mol－1]≈g·cm－3。