Question

5．冰晶石又名六氟合鋁酸鈉或氟化鋁鈉．為白色細小的結晶體．工業上制取冰晶石（Na₃A1F₆）的化學方程式為2A1（OH）₃+12HF+3A═2Na₃A1F₆+3C0₂↑+9H₂0
請回答下列問題：
（1）反應物A屬于離子晶體．
（2）生成物中屬于極性分子的是H₂O（寫分子式），該分子的中心原子的雜化軌道類型為sp³．該分子的空間構型為V形．
（3）A1單質的晶體中原子的堆積方式如圖甲所示，其晶胞結構如圖乙所示，原子之間位置關系的平面圖如圖丙所示．

已知Al的原子半徑為d，N_A代表阿伏加德羅常數．Al的相對原子質量為M，則晶胞中每個A1原子周圍與它最接近的且距離相等的A1原子的個數為12，一個晶胞中A1原子的數目為4；該晶體的密度為$\frac{M}{4\sqrt{2}{p9vv5xb5^{3}N}_{A}}$g．cm^-3 （用字母表示）．

Answer 1

分析 （1）根據元素守恒知，A中含有Na、C元素，根據原子守恒知，還含有O元素，且Na、C、O原子個數分別是2、1、3，所以A為Na₂CO₃；由陰陽離子構成的晶體為離子晶體；
（2）正負電荷中心不重合的分子為極性分子；根據價層電子對互斥理論計算并判斷中心原子的雜化軌道類型和微粒的空間構型；
（3）可以均攤法計算晶胞中Al原子數目；結合Al的摩爾質量計算晶胞質量，Al的原子半徑為d pm，則晶胞棱長為4d pm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$d pm，再根據ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：（1）根據元素守恒知，A中含有Na、C元素，根據原子守恒知，還含有O元素，且Na、C、O原子個數分別是2、1、3，所以A為Na₂CO₃；由陰陽離子構成的晶體為離子晶體，碳酸鈉是由鈉離子和碳酸根離子構成的，為離子晶體，
故答案為：離子；
（2）分子晶體由分子構成，正負電荷中心不重合的分子為極性分子，二氧化碳和H₂O都是分子晶體，二氧化碳中正負電荷中心重合為非極性分子，H₂O中正負電荷中心不重合，為極性分子；水中心原子O的價層電子對數為4，有兩對孤對電子對，軌道雜化方式為sp3，分子構型是C形，
故答案為：H₂O；sp³；V形；
（3）則晶胞中每個A1原子周圍與它最接近的且距離相等的A1原子的個數為上面6干個，下面6個，共12個，晶胞中Al原子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質量為4×$\frac{27}{{N}_{A}}$g，Al的原子半徑為d pm，則晶胞棱長為4d pm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$d pm，故Al晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=4×$\frac{27}{{N}_{A}}$g÷（2$\sqrt{2}$d×10^-10cm）³=$\frac{M}{4\sqrt{2}{p9vv5xb5^{3}N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案為：12；4；$\frac{M}{4\sqrt{2}{p9vv5xb5^{3}N}_{A}}$g．cm^-3．

點評 本題考查晶體結構、晶胞計算等知識點，為高考高頻點，注意利用均攤法計算晶胞質量，需要學生具有一定的數學計算能力，難度中等．