Question

【題目】光刻技術(shù)需利用深紫外激光，我國(guó)是唯一掌握通過非線性光學(xué)晶體變頻來獲得深紫外激光技術(shù)的國(guó)家。目前唯一實(shí)用化的晶體是氟硼鈹酸鉀(KBeBF，含K、B、Be、O、F元素)。

回答下列問題：

（1）一群均處于激發(fā)態(tài)1s22s13s1的鈹原子，若都回到基態(tài)，最多可發(fā)出___種波長(zhǎng)不同的光。

A.1 B.2 C.3 D.4

（2）Be和B都容易與配體形成配位鍵，如[BeF4]-、[B(OH)4]-等，從原子結(jié)構(gòu)分析其原因是__。

（3）氟硼酸鉀是制備KBeBF的原料之一，高溫下分解為KF和BF3。KF的沸點(diǎn)比BF3的高，原因是___。

（4）BF3易水解得到H3BO3(硼酸)和氫氟酸。氫氟酸濃溶液中因F-與HF結(jié)合形成HF使酸性大大增強(qiáng)。HF的結(jié)構(gòu)式為___；H3BO3和BF中，B原子的雜化類型分別為___、__。

（5）KBeBF晶體為層片狀結(jié)構(gòu)，圖1為其中一層的局部示意圖。平面六元環(huán)以B—O鍵和Be—O鍵交織相連，形成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)Be都連接一個(gè)F，且F分別指向平面的上方或下方，K+分布在層間。KBeBF晶體的化學(xué)式為____。

（6）BeO晶體也是制備KBeBF的原料，圖2為其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖。

①沿著晶胞體對(duì)角線方向的投影，下列圖中能正確描述投影結(jié)果的是___。

②BeO晶胞中，O的堆積方式為____；設(shè)O與Be的最近距離為acm，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則BeO晶體的密度為____g·cm-3。

Answer 1

【答案】C Be原子和B原子價(jià)層電子數(shù)均小于價(jià)層軌道數(shù)，存在空軌道 KF為離子晶體，而BF3為分子晶體，離子晶體的熔沸點(diǎn)大于分子晶體 sp2 sp3 KBe2BO3F2 D 面心立方最密堆積

【解析】

(1)不同軌道的電子具有不同能量，發(fā)生躍遷時(shí)發(fā)出不同波長(zhǎng)的光；

(2)Be、B原子有空軌道更容易與配體形成配位鍵

(3)離子鍵的鍵能大于共價(jià)鍵；

(4)根據(jù)VSEPR模型計(jì)算中心原子的孤對(duì)電子數(shù)和價(jià)層電子數(shù)來判斷雜化類型和分子空間構(gòu)型；

(5)看單個(gè)晶胞單元內(nèi)含有各原子個(gè)數(shù)；

(6)①根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)分析，Be做面心立方最密堆積；

②根據(jù)晶胞密度分析，以一個(gè)晶胞有4個(gè)Be原子、4個(gè)O原子計(jì)算晶胞質(zhì)量，再用數(shù)學(xué)空間幾何來運(yùn)算晶胞棱長(zhǎng)，進(jìn)而的晶胞體積；

(1)激發(fā)態(tài)1s22s13s1的鈹原子回到基態(tài)1s22s2，3s上的1個(gè)電子可能回到1s軌道有2種情況，2s軌道有1種情況，故最多可發(fā)出3種不同波長(zhǎng)的光，答案選C；

(2)Be原子的價(jià)電子為2s2，軌道表達(dá)式，B原子的價(jià)電子為2s22p1，軌道表達(dá)式，Be原子和B原子價(jià)層電子數(shù)均小于價(jià)層軌道數(shù)，存在空軌道；

(3)KF是含有離子鍵的離子化合物， BF3是含有共價(jià)鍵的共價(jià)化合物，離子鍵的鍵能大于共價(jià)鍵，故KF的沸點(diǎn)比BF3的高；

(4)HF的H孤電子對(duì)數(shù)，價(jià)電子對(duì)數(shù)，分子構(gòu)型為直線型，且H原子與F原子之間有氫鍵，結(jié)構(gòu)式為：，H3BO3中中心原子B的電子對(duì)數(shù)為：，屬于sp2雜化，BF中中心原子B的電子對(duì)數(shù)為：，屬于sp3雜化；

(5)從圖1來看，一個(gè)單元內(nèi)含有2個(gè)Be原子、1個(gè)B原子、3個(gè)O原子、2個(gè)F原子，故KBeBF晶體的化學(xué)式為KBe2BO3F2；

(6)①晶胞沿著對(duì)角線方向可以觀察到六邊形，中心O與Be重合，外側(cè)大正六邊形均為Be原子構(gòu)成，內(nèi)部小正六邊形由3個(gè)Be原子、3個(gè)O原子間隔形成，所以得到投影結(jié)果為D；

從圖中可以看出每個(gè)面的面心均有O原子，頂點(diǎn)上各有一個(gè)O原子，為面心立方最密堆積；②一個(gè)晶胞中，單獨(dú)含有O原子的數(shù)目為，單獨(dú)含Be原子數(shù)目有4個(gè)，晶胞質(zhì)量，晶胞中白色球周圍最近的4個(gè)黑色球構(gòu)成正四面體，白色球處于正四面體的中心，頂點(diǎn)黑色球與正四面體中心白色球連線處于晶胞對(duì)角線上，由幾何知識(shí)可知晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)度為4acm，則晶胞棱長(zhǎng)為。