決定物質*質的重要因素是物質結構。請回答下列問題：(1)已知元素M是組成物質Ca5(PO4)3F的一種元素。元...

問題詳情：

決定物質*質的重要因素是物質結構。請回答下列問題：

(1)已知元素M是組成物質Ca5(PO4)3F的一種元素。元素M的氣態原子逐個失去第1個至第5個電子所需能量(即電離能，用符號I1至I5表示)如表所示：

元素M化合態常見的化合價是________價，其基態原子電子排布式為________。

(2)Ca5(PO4)3F中非金屬元素電負*由大到小的順序為________。

(3)PO的中心原子的雜化方式為________，該離子的空間構型為____________，鍵角為________，其等電子體有________(請寫出兩種)。

(4)CaF2晶胞結構如圖所示，則CaF2晶體中與Ca2＋最近且等距離的Ca2＋數目為________；已知Ca2＋和F－半徑分別為a cm、b cm，阿伏加德羅常數為NA，M為摩爾質量，則晶體密度為__________ g·cm－3(不必化簡)。

(5)已知MgO與CaO的晶體結構相似，其摩氏硬度的大小關係為________，原因為________________________________。

【回答】

*　(1)＋2　[Ar]4s2　(2)F>O>P　(3)sp3　正四面體　109°28′　SO、CCl4　(4)12　

(5)MgO>CaO　Mg2＋半徑比Ca2＋小，晶格能較大

解析　(1) 根據元素M的氣態原子的第I1～I5電離能大小可以看出：II2相差不大，II3電離能相差較多，說明M原子最外層有2個電子。在Ca5(PO4)3中有Ca、P、O三種元素，只有Ca元素最外層有2個電子，容易失去最外層的2個電子，化合價為＋2價；根據原子核外電子排布規律可知Ca基態原子電子排布式為[Ar]4s2或1s22s22p63s23p64s2。

(2)Ca5(PO4)3F中非金屬元素有P、O、F三種，元素的非金屬*F>O>P，元素的非金屬*越強，其電負*就越大，所以按電負*由大到小的順序排列為F>O>P。

(3)PO的中心原子P的價層電子對數是4，孤對電子對數為0，故P原子雜化為sp3雜化；該離子的空間構型為正四面體，鍵角為109°28′，其等電子體有SO、CCl4。

(4)根據CaF2晶胞結構可知：在每個晶胞中與Ca2＋距離最近且等距離的Ca2＋有3個，通過每個Ca2＋可形成8個晶胞，每個Ca2＋計算了2次，所以與Ca2＋距離最近且等距離的Ca2＋有(3×8)÷2＝12個；將CaF2晶胞分成8個小正方體，正方體中心為F－，頂點為Ca2＋，晶胞*有4個鈣離子、8個*離子。立方體的對角線為2(a＋b)，則晶胞的對角線為4(a＋b)，晶胞的邊長為，根據晶體密度計算公式可得該晶體的密度

ρ＝＝ g·cm－3。

(5)MgO與CaO的晶體結構相似，由於離子半徑Ca2＋>Mg2＋，離子半徑越大，與O2－形成的離子鍵的鍵長就越長，晶格能就越小，物質的硬度就越小，故其摩氏硬度的大小關係為MgO>CaO。

知識點：物質結構 元素週期律

題型：填空題