2022届高中化学一轮复习 课时训练36　晶体结构与性质

这是一份2022届高中化学一轮复习 课时训练36　晶体结构与性质，共13页。试卷主要包含了现有几组物质的熔点数据等内容，欢迎下载使用。
1.(2020重庆模拟)现有几组物质的熔点(℃)数据:
据此回答下列问题:
(1)A组属于 晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是 。
(2)B组晶体共同的物理性质是 (填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于 。
(4)D组晶体可能具有的性质是 (填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
2.(2020四川广安调研)现有A、X、Y、Z、W五种元素,它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期序数相同;X基态原子的L层中有3个未成对电子;Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋状态与2p轨道其他电子不同;Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子;W基态原子的最外层电子数为1,其余内层均充满电子。请回答下列问题:
(1)这五种元素中,电负性最大的元素基态原子的电子排布式是 ,W位于元素周期表的 (填“s”“p”“d”或“ds”)区。
(2)已知X2Y分子中Y原子只与一个X原子相连,请根据等电子原理写出X2Y的电子式: ,其中心原子的杂化轨道类型是 ,1 ml X2Y含有的π键数目为 。
图1
(3)W可以形成配合物。A、X、Y、Z、W五种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈正四面体结构,该阴离子的化学式为 ;其阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图1所示),该阳离子的化学式为 ;该化合物加热时首先失去的成分是 ,判断理由是 。
(4)W、X形成的某种化合物的晶胞结构为如图2所示的立方晶胞(其中X显-3价),则其化学式为 。设阿伏加德罗常数的值为NA,距离最近的两个W粒子的核间距为a cm,则该晶体的密度为 g·cm-3。(用含有a和NA的代数式表示)
图2
3.(1)人工氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似,如图所示。
①该晶体中与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有 个,与Ti原子距离最近且相等的N原子有 个,这几个N原子形成的空间形状是 。
②该晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点,其原因是 。
(2)钴晶体的一种晶胞是一种体心立方堆积(如图所示),若该晶胞的边长为a nm,密度为ρ g·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则钴的相对原子质量可表示为 。

4.钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产、生活中有重要的应用。回答下列问题:
(1)写出As的基态原子的电子排布式: 。
(2)N、P、As为同一主族元素,其电负性由大到小的顺序为 ,它们的氢化物沸点最高的是 。将NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体,已知其中阴离子与SO42-互为等电子体,则该阴离子的化学式是 。
(3)Fe3+、C3+与N3-、CN-等可形成络合离子。
①K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+,配体CN-中碳原子杂化轨道类型为 。
②[C(N3)(NH3)5]SO4中C的配位数为 ,其配离子中含有的化学键类型为 (填“离子键”“共价键”或“配位键”),C、N、O的第一电离能最大的为 ,其原因是 。
(4)砷化镓晶胞结构如图。晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的立体构型为 。已知砷化镓晶胞边长为a pm,其密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数的数值为 (列出计算式即可)。
5.磷化铟和砷化铟纳米晶具备独特的光学和电学特性,广泛应用于生物医学、通信、太阳能电池等领域。回答下列问题:
(1)基态磷原子的电子排布式为 ;基态砷原子中未成对电子数为 。
(2)PH3分子立体构型为 ;AsO33-中砷原子的杂化轨道方式为 。
(3)AsH3与NH3在水中溶解度较大的是 ,其原因是 。
(4)酞菁铟是有机分子酞菁与金属铟形成的复杂分子,结构简式如图1所示,该分子中存在的化学键为 (填选项字母)。
图1
a.σ键b.π键c.离子键d.配位键
(5)砷化铟的晶胞结构如图2所示,砷化铟晶体的化学式为 ;该晶胞的棱长为a cm,则砷化铟晶体的密度为 (用含a、NA的代数式表示)。
图2
能力提升
6.(2020湖北孝感联考)磷及其化合物与人们的健康和生产生活密切相关。请回答下列问题:
(1)基态磷原子的价电子排布图为 ,其第一电离能比硫的 (填“大”或“小”)。
(2)羟基磷灰石[Ca(PO4)3OH]是牙齿中的重要矿物质,其中羟基(—OH)中氧原子的杂化方式为 ,PO43-的立体构型为 ,该化合物中所含元素电负性最大的是 。
(3)P4O6的分子结构中只含有单键,且每个原子的最外层都满足8电子稳定结构,则该分子中含有的共价键数目是 。
(4)磷酸和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。亚磷酸与NaOH反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐,则H3PO3的结构式为 ,其为 元酸,原因是 。
(5)磷酸分子间脱水可生成多磷酸,其某一钙盐的结构如下图所示:
由图推知该多磷酸钙盐的通式为 。
(6)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,其晶胞如下图所示,其密度为ρ g·cm-3,设NA是阿伏加德罗常数的值,则磷原子的配位数为 ,晶胞参数为 pm。
7.(2020山东部分学校联考)导弹有神奇的命中率,这主要与其材料息息相关,镓(Ga)、锗(Ge)、硅(Si)、硒(Se)的单质及某些化合物(如砷化镓、磷化镓等)都是常用的半导体材料。回答下列问题:
(1)硒常用作光敏材料,基态硒原子的核外电子排布式为[Ar] 。
(2)根据元素周期律,原子半径Ga As(填“大于”或“小于”,下同),第一电离能Ga As。
(3)水晶的主要成分是二氧化硅,在水晶中硅原子的配位数是 。
(4)GaN、GaP、GaAs都是很好的半导体材料,晶体类型与晶体硅类似,熔点如下表所示,分析其变化原因: 。
(5)GaN晶胞的结构如图1所示。已知六棱柱底边边长为a cm,阿伏加德罗常数的值为NA。
①GaN晶胞中镓原子采用最密堆积方式,每个镓原子周围距离最近的镓原子数目为 。
②从GaN晶体中“分割”出的平行六面体如图2。若该平行六面体的体积为2a3 cm3,则GaN晶体的密度为 g·cm-3。(用含a、NA的代数式表示)
拓展深化
8.(2020山东济南二中线上检测)钛被誉为“21世纪的金属”,可呈现多种化合价,其中以+4价的Ti最为稳定。回答下列问题:
(1)基态钛原子的价层电子的电子排布图为 。
(2)已知电离能:I2(Ti)=1 310 kJ·ml-1,I2(K)=3 051 kJ·ml-1。I2(Ti)P>As NH3 NO43-
(3)①sp ②6 共价键、配位键 N 氮原子2p能级中的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子
(4)正四面体 4×145ρa3×10-30
解析 (1)As的原子序数为33,由构造原理可知其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。(2)As、P、N元素属于同一主族元素,其原子序数逐渐减小,则其电负性逐渐增大,即电负性:N>P>As;它们的氢化物中,NH3分子间可形成氢键,沸点最高;原子个数相等、价电子数相等的微粒属于等电子体,等电子体结构相似,与SO42-互为等电子体的该阴离子是NO43-。(3)①CN-中碳原子价层电子对数=1+12×(4+1-1×3)=2,所以采取sp杂化;②C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但氮原子2p能级上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子,所以其第一电离能大小顺序是N>O>C。(4)Ga与周围等距离且最近的As形成立体构型为正四面体结构;由题图可知一个GaAs晶胞含有4个Ga和4个As,若晶胞的边长为a pm,则晶胞体积为(a×10-10)3 cm3,晶体的密度为ρ g·cm-3,则晶胞质量为(a×10-10)3 cm3×ρ g·cm-3=ρ a3×10-30 g,则ρ a3×10-30 g×NA ml-1=4×145 g·ml-1,则NA=4×145ρa3×10-30。
5.答案 (1)1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3 3 (2)三角锥形 sp3
(3)NH3 NH3与水分子之间易形成氢键
(4)abd (5)InAs 760a3NA g·cm-3
解析 (1)P的原子序数为15,原子核外有15个电子,P的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3;砷元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,未成对电子数为3。(2)中心原子磷原子形成了3个σ键,另外还有1对未成键孤电子对,其价层电子对的总数是4,故采用sp3杂化,分子的立体构型为三角锥形;AsO43-中心原子的价层电子对数为5+32=4,所以砷原子的杂化方式为sp3杂化。(3)因为NH3与水分子之间易形成氢键,故AsH3与NH3在水中溶解度较大的是NH3。(4)根据酞菁铟的结构简式可知,该分子中存在的化学键为σ键、π键和配位键。(5)由砷化铟的晶胞结构,根据均摊法可得,每个晶胞含有8×18+6×12=4个铟原子,4个砷原子,砷化铟晶体的化学式为InAs;该晶胞的棱长为a cm,则砷化铟晶体的密度为ρ=4×190NAa3 g·cm-3=760a3NA g·cm-3。
6.答案 (1) 大
(2)sp3 正四面体形 O(或氧元素) (3)12
(4)或 二 一个H3PO3分子中只有两个羟基,含氧酸羟基上的氢易电离
(5)(CaP2O6)n (6)4 3168ρNA×1010
解析 (1)P是15号元素,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p3,其价电子排布式为3s23p3,所以基态磷原子价电子排布图为;由于其最外层的3p能级电子处于半充满的稳定状态,所以失去一个电子比元素S的原子难,需要的能量高,故其第一电离能比硫的大。
(2)—OH中氧原子的价层电子对数为6+22=4,所以氧原子采取sp3方式杂化;PO43-中磷原子价层电子对数=4+5+3-2×42=4,没有孤电子对,故PO43-为正四面体结构;根据元素的非金属性越强,元素的电负性越大,则Ca、P、O、H四种元素中O的非金属性最强,O的电负性最大。
(3)磷原子最外层有5个电子,氧原子最外层有6个电子,要使分子中每个原子都达到8电子稳定结构,其结构式应为,可见分子中含有的共价键为12个。
(4)亚磷酸与NaOH溶液发生酸碱中和反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐,羟基氢原子能电离产生H+,说明H3PO3分子中含有2个—OH,它属于二元酸,由于磷原子最外层有5个电子,则H3PO3的结构式为或。
(5)由图推知该多磷酸钙盐最小的重复单元是CaP2O6,所以该多磷酸钙盐的通式为(CaP2O6)n。
(6)根据晶体结构可知每个硼原子被四个距离相等且最近的磷原子包围,每个磷原子被四个距离相等且最近的硼原子包围,所以磷原子的配位数是4;在一个晶胞中含有的磷原子数目为8×18+6×12=4,在一个晶胞中含有的硼原子数目为4,即1个晶胞中含有4个BP,一个晶胞的质量是m=4×42 g·ml-1NAml-1=168NA g,由于晶胞密度为ρ g·cm-3,所以晶胞的体积为168NAgρg·cm-3=168ρNA cm3,所以晶胞参数为3168ρNA cm=3168ρNA×1010 pm。
7.答案 (1)3d104s24p4 (2)大于 小于 (3)4
(4)原子半径N