Question

【题目】非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、国防等领域具有重要应用价值。我国科学家利用Cs2CO3、XO2(X=Si、Ge)和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。回答下列问题：

（1）C、O、Si三种元素电负性由大到小的顺序为__；第一电离能I1(Si)__I1(Ge)(填>或<)。

（2）基态Ge原子核外电子排布式为__；SiO2、GeO2具有类似的晶体结构，其中熔点较高的是__。

（3）如图为H3BO3晶体的片层结构，其中B的杂化方式为__；硼酸在热水中比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是__。

（4）以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。CsSiB3O7属正交晶系(长方体形)，晶胞参数为apm、bpm和和cpm。如图为沿y轴投影的晶胞中所有Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为__；CsSiB3O7的摩尔质量为Mg．mol-1，设NA为阿伏加德罗常数的值，则CsSiB3O7晶体的密度为__g·cm-3(用代数式表示)。

Answer 1

【答案】O>C>Si > 1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2) SiO2 sp2 热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大 4 ×1030

【解析】

⑴电负性的变化规律为同周期从左向右逐渐增大，同主族由上至下逐渐减小，第一电离能的变化规律为同族元素由上至下逐渐减小；

⑵SiO2、GeO2为同类型晶体结构，即为原子晶体，Ge原子半径大于Si，Si－O键长小于Ge－O键长，SiO2键能更大，熔点更高；

⑶B原子最外层有3个电子，与3个－OH形成3个共价键，即可得杂化方式，热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大；

⑷先分析得出Cs的个数，再根据公式计算密度。

⑴电负性的变化规律为同周期从左向右逐渐增大，同主族由上至下逐渐减小，所以电负性O>C>Si，故答案为：O>C>Si；第一电离能的变化规律为同族元素由上至下逐渐减小，因此I1(Si)>I1(Ge)，故答案为：>；

⑵Ge原子位于第四周期IVA族，因此原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2（或[Ar]3d104s24p2），故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p2（或[Ar]3d104s24p2）；SiO2、GeO2均为原子晶体，Ge原子半径大于Si，Si－O键长小于Ge－O键长，SiO2键能更大，熔点更高，故答案为：SiO2；

⑶B原子最外层有3个电子，与3个－OH形成3个共价键，因此为sp2杂化，故答案为：sp2；热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大，故答案为：热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大；

⑷原子分数坐标为（0.5，0.2，0.5）的Cs原子位于晶胞体内，原子分数坐标为（0，0.3，0.5）及（1.0，0.3，0.5）的Cs原子位于晶胞的yz面上，原子分数坐标为（0.5，0.8，1.0）及（0.5，0.8，0）的Cs原子位于晶胞xy面上，原子分数坐标为（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轴的棱上，利用均摊法可计算该晶胞中共含Cs原子4个；带入晶胞密度求算公式可得：

ρ=g·cm-3，故答案为：4；×1030。