Question

【題目】非線性光學(xué)晶體在信息、激光技術(shù)、醫(yī)療、國(guó)防等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。我國(guó)科學(xué)家利用CsCO3，XO2（X=Si、Ge）和H3BO3首次合成了組成為CsXB3O7，的非線性光學(xué)晶體。回答下列問(wèn)題：

（1）C、O、Si三種元素電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/span>__；第一電離能I1（Si）__I1（Ge）（填或）。

（2）基態(tài)Ge原子核外電子排布式為__；SiO2，GeO2具有類(lèi)似的晶體結(jié)構(gòu)，其中熔點(diǎn)較高的是__，原因是__。

（3）如圖為H3BO3晶體的片層結(jié)構(gòu)，其中B的雜化方式為__；硼酸在熱水中比在冷水中溶解度顯著增大的主要原因是__。

（4）以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱(chēng)作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。CsSiB3O7，屬正交晶系（長(zhǎng)方體形），晶胞參數(shù)為apm、bpm和cpm。如圖為沿y軸投影的晶胞中所有Cs原子的分布圖和原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。據(jù)此推斷該晶胞中Cs原子的數(shù)目為__；CsSiB3O7的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則CsSiB3O7晶體的密度為__g·cm-3（用代數(shù)式表示）。

Answer 1

【答案】O>C>Si > 1s22s22p63s23p63d104s24p2（或[Ar]3d104s24p2） SiO2 二者均為原子晶體，Ge原子半徑大于Si，Si－O鍵長(zhǎng)小于Ge－O鍵長(zhǎng)，SiO2鍵能更大，熔點(diǎn)更高 sp2 熱水破壞了硼酸晶體中的氫鍵，并且硼酸分子與水形成分子間氫鍵，使溶解度增大 4

【解析】

⑴電負(fù)性的變化規(guī)律為同周期從左向右逐漸增大，同主族由上至下逐漸減小，第一電離能的變化規(guī)律為同族元素由上至下逐漸減小。

⑵SiO2、GeO2為同類(lèi)型晶體結(jié)構(gòu)，即為原子晶體，Ge原子半徑大于Si，Si－O鍵長(zhǎng)小于Ge－O鍵長(zhǎng)，SiO2鍵能更大，熔點(diǎn)更高。

⑶B原子最外層有3個(gè)電子，與3個(gè)－OH形成3個(gè)共價(jià)鍵，即可得雜化方式，熱水破壞了硼酸晶體中的氫鍵，并且硼酸分子與水形成分子間氫鍵，使溶解度增大。

⑷先分析得出Cs的個(gè)數(shù)，再根據(jù)公式計(jì)算密度。

⑴電負(fù)性的變化規(guī)律為同周期從左向右逐漸增大，同主族由上至下逐漸減小，所以電負(fù)性O>C>Si；第一電離能的變化規(guī)律為同族元素由上至下逐漸減小，因此I1(Si)>I1(Ge)，故答案為：O>C>Si；>。

⑵Ge原子位于第四周期IVA族，因此原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2（或[Ar]3d104s24p2）；SiO2、GeO2均為原子晶體，Ge原子半徑大于Si，Si－O鍵長(zhǎng)小于Ge－O鍵長(zhǎng)，SiO2鍵能更大，熔點(diǎn)更高，故答案為：1s22s22p63s23p63d104s24p2（或[Ar]3d104s24p2）；SiO2；Ge原子半徑大于Si，Si－O鍵長(zhǎng)小于Ge－O鍵長(zhǎng)，SiO2鍵能更大，熔點(diǎn)更高。

⑶B原子最外層有3個(gè)電子，與3個(gè)－OH形成3個(gè)共價(jià)鍵，因此為sp2雜化；熱水破壞了硼酸晶體中的氫鍵，并且硼酸分子與水形成分子間氫鍵，使溶解度增大；故答案為：p2；熱水破壞了硼酸晶體中的氫鍵，并且硼酸分子與水形成分子間氫鍵，使溶解度增大。

⑷原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（0.5，0.2，0.5）的Cs原子位于晶胞體內(nèi)，原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（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?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（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?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（0，0.7，1.0）及（1.0，0.7，1.0）（0，0.7，0）及（1.0，0.7，0）的Cs原子位于晶胞平行于y軸的棱上，利用均攤法可計(jì)算該晶胞中共含Cs原子4個(gè)；帶入晶胞密度求算公式可得：

ρ=g·cm-3，故答案為：4；。