Question

【題目】非線性光學晶體在信息、激光技術、醫療、國防等領域具有重要應用價值。我國科學家利用Cs2CO3、XO2(X=Si、Ge)和H3BO3首次合成了組成為CsXB3O7的非線性光學晶體。回答下列問題：

（1）C、O、Si三種元素電負性由大到小的順序為__；第一電離能I1(Si)__I1(Ge)(填>或<)。

（2）基態Ge原子核外電子排布式為__；SiO2、GeO2具有類似的晶體結構，其中熔點較高的是__。

（3）如圖為H3BO3晶體的片層結構，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）以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數坐標。CsSiB3O7屬正交晶系(長方體形)，晶胞參數為apm、bpm和和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數坐標。據此推斷該晶胞中Cs原子的數目為__；CsSiB3O7的摩爾質量為Mg．mol-1，設NA為阿伏加德羅常數的值，則CsSiB3O7晶體的密度為__g·cm-3(用代數式表示)。

Answer 1

【答案】O>C>Si > 1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2) SiO2 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 ×1030

【解析】

⑴電負性的變化規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律為同族元素由上至下逐漸減小；

⑵SiO2、GeO2為同類型晶體結構，即為原子晶體，Ge原子半徑大于Si，Si－O鍵長小于Ge－O鍵長，SiO2鍵能更大，熔點更高；

⑶B原子最外層有3個電子，與3個－OH形成3個共價鍵，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的個數，再根據公式計算密度。

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

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），故答案為：1s22s22p63s23p63d104s24p2（或[Ar]3d104s24p2）；SiO2、GeO2均為原子晶體，Ge原子半徑大于Si，Si－O鍵長小于Ge－O鍵長，SiO2鍵能更大，熔點更高，故答案為：SiO2；

⑶B原子最外層有3個電子，與3個－OH形成3個共價鍵，因此為sp2雜化，故答案為：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，故答案為：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原子分數坐標為（0.5，0.2，0.5）的Cs原子位于晶胞體內，原子分數坐標為（0，0.3，0.5）及（1.0，0.3，0.5）的Cs原子位于晶胞的yz面上，原子分數坐標為（0.5，0.8，1.0）及（0.5，0.8，0）的Cs原子位于晶胞xy面上，原子分數坐標為（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，利用均攤法可計算該晶胞中共含Cs原子4個；帶入晶胞密度求算公式可得：

ρ=g·cm-3，故答案為：4；×1030。