Question

【題目】第二周期是非金屬元素最多的周期，回答下列問題。

(1)在硼酸分子中，B原子與3個羥基相連，其晶體具有與石墨相似的層狀結構。則同層分子間的主要作用力是___________________

(2)第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有_________________種。

(3)HNO3的酸性比HNO2強，試從結構的角度解釋其原因_____________________

(4)碳與硅同主族，晶體硅的結構同金剛石相同，推測硅的熔點比金剛石的________（高、低）。設硅原子的半徑為r，則硅晶體晶胞的棱長為_______________（用帶r的算式表示），晶胞的空間利用率為______________（保留兩位有效數字）

(5)石墨烯與金屬R可以形成一種插層化合物。其中R層平行于石墨層，晶胞如圖甲所示，其垂直于石墨層方向的投影如圖乙所示。則該插層化合物的化學式為_____；

Answer 1

【答案】氫鍵 3 HNO3中非羥基氧個數多 低 34% RC8

【解析】

（1）在硼酸[B（OH）3]分子中，氧原子與氫原子形成1對共用電子對，氧元素的電負性很強，不同硼酸分子中的氧原子與氫原子之間形成氫鍵，此外硼酸分子之間存在范德華力，氫鍵比范德華力更強；

（2）第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有Be、C、O三種元素；

（3）非羥基氧個數多，中心原子的電子云向氧偏離的越厲害，從而氫氧鍵的電子云通過傳遞向氧偏離得越厲害，從而更容易電離，酸性越強；

（4）熔沸點高低看鍵長，鍵長越短，鍵能越大，熔沸點越高；

（5）結合題中圖甲、圖乙可得，晶胞中R原子數目=8×1/8+6×1/2+4=8，C原子數目=12×4+8×4×1/2=64，所以該插層化合物的化學式為RC8。

（1）在硼酸[B（OH）3]分子中，氧原子與氫原子形成1對共用電子對，氧元素的電負性很強，不同硼酸分子中的氧原子與氫原子之間形成氫鍵，此外硼酸分子之間存在范德華力，氫鍵比范德華力更強，故硼酸分子之間主要是氫鍵，故答案為：氫鍵。

（2）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢，但第ⅡA族、第ⅤA族元素原子處于全充滿、半充滿的穩定狀態，所以其第一電離能大于其相鄰元素，故第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有Be、C、O三種元素，故答案為：3。

（3）對于同種元素R的不同的含氧酸的酸性比較，可以用下面的方法，把酸寫成(HO)nROm的形式，m越大的酸性越強，m越大，非羥基氧個數多，中心原子的電子云向氧偏離的越厲害，從而氫氧鍵的電子云通過傳遞向氧偏離得越厲害，從而更容易電離，酸性越強，故答案為：HNO3中非羥基氧個數多。

（4）晶體硅和金剛石都是原子晶體，所以熔沸點高低看鍵長，鍵長越短，鍵能越大，熔沸點越高，金剛石是C-C鍵，晶體硅是Si-Si鍵，因為C的原子半徑小于Si，所以C-C鍵鍵長小于Si-Si鍵鍵長，所以熔點：金剛石>晶體硅；由題意可知，晶體硅的結構同金剛石相同，該晶胞中含有硅原子的個數為8個，8個硅原子的體積為8×4/3πr3pm3，設該硅晶體晶胞的棱長為apm，則有2r=/4a，解得a=8/3rpm，所以晶胞的體積為（8/3r）3pm3，則晶胞的空間利用率為8×4/3πr3÷（8/3r）3×100%=34%，故答案為：低，，34%。

（5）結合題中圖甲、圖乙可得，晶胞中R原子數目=8×1/8+6×1/2+4=8，C原子數目=12×4+8×4×1/2=64，所以該插層化合物的化學式為RC8，故答案為：RC8。