Question

【題目】鈣及其化合物在工業上、建筑工程上和醫藥上用途很大�；卮鹣铝袉栴}

(1)基態Ca原子M能層有_____個運動狀態不同的電子，Ca的第一電離能__________(填“大于”或“小于”)Ga。

(2)Mn和Ca屬于同一周期，且核外最外層電子構型相同，但金屬Mn的熔點沸點等都比金屬Ca高，原因是____________________。

(3)氯氣與熟石灰反應制漂白粉時會生成副產物Ca(ClO3)2，Ca(ClO3)2中的陰離子空間構型是__________、中心原子的雜化形式為___________。

(4)碳酸鹽的熱分解示意圖如圖所示

熱分解溫度：CaCO3_______ (填“高于”或“低于”)SrCO3，原因是_____________________________。從價鍵軌道看，CO2分子內的化學鍵類型有__________。

(5)螢石是唯一一種可以提煉大量氟元素的礦物，晶胞如圖所示。Ca2+的配位數為__________，螢石的一個晶胞的離子數為__________，已知晶胞參數為0.545nm，阿伏加德羅常數的值為NA，則螢石的密度為__________g·cm－3(列出計算式)。

Answer 1

【答案】8 大于 Mn原子半徑較小且價電子數較多，金屬鍵較強 三角錐形 sp3 低于 r(Ca2+)<r(Sr2+)，CaO晶格能大于SrO晶格能，故CaCO3更易分解為CaO σ鍵，π鍵 8 12

【解析】

(1)原子核外電子的運動狀態是由能層、能級（電子云）、電子云伸展方向、電子自旋決定的，據此解答。

(2) Mn和Ca屬于同一周期，從原子半徑和價電子數影響金屬鍵強弱角度分析。

(3)分析陰離子ClO3-的中心氯原子的孤電子對數和σ鍵數，再根據價層電子對互斥理論確定該陰離子的空間構型和中心原子的雜化軌道類型。

(4)根據碳酸鹽的熱分解示意圖可知， CaCO3熱分解生成CaO，SrCO3熱分解生成SrO，CaO和SrO都是離子晶體，離子晶體的晶格能越大，離子晶體越穩定，生成該晶體的反應越容易發生。

(5)根據螢石晶胞示意圖中黑球和白球實際占有的個數，結合螢石的化學式（CaF2）中粒子個數比確定黑球、白球分別代表的粒子種類。在分析Ca2+的配位數時，可將螢石晶胞分割為8個小立方體，利用晶胞的“無隙并置”的特點，確定與1個Ca2+距離最近且相等的F-的個數。一個粒子（Ca2或F-）的質量=，由于晶胞實際占有4個Ca2+和8個F-，故而確定晶胞質量，再根據公式ρ=計算該晶體的密度。

(1)原子核外電子的運動狀態是由能層、能級（電子云）、電子云伸展方向、電子自旋決定的�；鶓BCa原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2，所以M能層上有8個運動狀態不同的電子。由于Ca原子的價層電子排布為4s2，已達全充滿狀態，比較穩定；而Ga原子價層電子排布為4s24p1，不太穩定，所以Ca的第一電離能大于Ga的第一電離能。

(2) Mn和Ca屬于同一周期，同周期從左至右原子半徑逐漸減小；Mn原子價層電子排布為3d54s2，Ca原子價層電子排布為4s2，價電子數Mn比Ca多，原子半徑越小，價電子數越多，金屬鍵越強。所以，金屬Mn的熔點沸點等都比金屬Ca高的原因是：Mn原子半徑較小且價電子數較多，金屬鍵較強。

(3) Ca(ClO3)2中的陰離子化學式為ClO3-，中心原子氯的孤電子對數=(7+1-3×2)=1，σ鍵數=3，中心原子氯的價層電子對數=1+3=4，根據價層電子對互斥理論，ClO3-的空間構型是三角錐形，中心原子氯的雜化形式為sp3。

(4)由碳酸鹽的熱分解示意圖看出，CaCO3熱分解生成CaO，SrCO3熱分解生成SrO，CaO和SrO都是離子晶體，因為離子半徑r(Ca2+)<r(Sr2+)，CaO晶格能大于SrO晶格能，故CaCO3更易分解為CaO，所以CaCO3的熱分解溫度低于SrCO3。CO2分子結構為O=C=O，C=O雙鍵中1條σ鍵，1條π鍵，所以CO2分子內的化學鍵類型有σ鍵、π鍵。

(5)螢石的化學式為CaF2，即晶胞中鈣離子與氟離子個數比為1:2，從晶胞示意圖看，每個晶胞中實際占有黑球的個數=8×+6×=4，晶胞中實際占有白球的個數為8，據此可知黑球代表Ca2+，白球代表F-。將該面心立方晶胞分割成8個小立方體（），每個小立方體的4個頂點上是Ca2+，體心是F-，現選取一個頂點（Ca2+）作為考查對象，經過該頂點的小立方體有8個，即與該頂點的Ca2+距離相等且最近的F-共有8個，所以Ca2+的配位數為8。螢石的一個晶胞中實際占有4個Ca2+和8個F-，所以螢石一個晶胞的離子數為12。1個Ca2+的質量==g，1個F-的質量==g，則螢石的密度ρ===g/cm3。