Question

【題目】

I.如圖所示為晶體A的結構，已知晶體A僅由一種元素X組成。X的一種單質可由金屬鎂與XY2氣體加熱反應獲得。請回答下列問題：

（1）晶體A的名稱為__________。

（2）晶體A中X原子的雜化方式為________。

（3）每個A原子參與形成______個6元環(huán)。

（4）將每個X原子視為一個球，若X原子的半徑為R，1個晶胞中X原子的總體積為V，設一個晶胞的體積為V0，定義堆體積系數(shù)α=，則該晶體的堆積系數(shù)α=_____（保留1位有效數(shù)字，取，π≈3）

（提示：圖中箭頭標記的兩個原子是相切的，兩個原子球心分別位于立方體晶胞頂點和立方體晶胞體對角線四等分點）

II.由分子光譜測得的斷裂1個化學鍵所需的能量稱為光譜解離能（D0），1個化學鍵包含的原子相互作用能稱為平衡解離能（D1），兩者的關系為

實驗測得X-X鍵振動頻率γ=2×1014Hz；

普朗克常數(shù)h=6×10-34J·s

阿伏伽德羅常數(shù)NA=6×1023mol-1

X為光譜常數(shù)。平衡解離能的計算式為；

由實驗測得D1=6×10-19J；

用阿伏加德羅常數(shù)NA乘D0得到斷裂1mol化學鍵所需的能量E，E稱為鍵能：E=NAD0。

請回答下列問題：

（1）X-X鍵的鍵能為______kJ/mol。

（2）1mol晶體A中有_____molX-X鍵。

（3）原子化熱的定義為：斷裂lmol晶體中所有化學鍵需要吸收的熱量。原子晶體的原子化熱類似于離子晶體的晶格能，那么晶體A的原子化熱為______kJ/mol。

Answer 1

【答案】 金剛石 sp3 12 0.3 324.9 2 649.8

【解析】I.（1）根據(jù)晶體A的晶胞可判斷名稱為金剛石。（2）金剛石中碳原子形成4個單鍵，因此碳原子的雜化方式為sp3雜化。（3）金剛石晶體任2個C-C鍵都能形成2個六元環(huán)，每個6元環(huán)含有6個碳原子，則每個碳原子參與形成12個6元環(huán)。（4）將每個C原子視為一個球，若C原子的半徑為R，則晶胞的體對角線是8R，晶胞的邊長是。晶胞中碳原子個4+6×1/2+8×1/2=8，所以堆體積系數(shù)α=＝；

I.（1）平衡解離能的計算式為，則x＝，所以，所以C－C的鍵能＝NAD0＝，代入相關數(shù)據(jù)得到E＝324.9kJ/mol。（2）一個碳原子形成2個C－C鍵，則1mol晶體A中有2molC－C鍵。（3）由于1mol碳原子形成2個碳碳單鍵，所以晶體A的原子化熱為324.9kJ/mol×2＝649.8kJ/mol。