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    2019届高考化学一轮复习顶层设计配餐作业:39 《晶体结构与性质》 含解析 练习
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    2019届高考化学一轮复习顶层设计配餐作业:39 《晶体结构与性质》 含解析 练习

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    配餐作业(三十九) 晶体结构与性质

    ►►学生用P433

    1.下图为几种晶体或晶胞的示意图:

    请回答下列问题:

    (1)上述晶体中,粒子之间以共价键结合形成的晶体是________

    (2)冰、金刚石、MgOCaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为_________________________________________

    (3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同,NaCl晶体的晶格能________(大于小于)MgO晶体,原因是________________________

    __________________________________________________

    (4)每个Cu晶胞中实际占有________Cu原子,CaCl2晶体中Ca2的配位数为________

    (5)冰的熔点远高于干冰,除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外,还有一个重要的原因是__________________

    解析 (2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关,离子半径越小,离子所带电荷数越大,则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体,熔点最高,冰、干冰均为分子晶体,冰中存在氢键,冰的熔点高于干冰。

    (4)铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析,8×6×4,氯化钙类似氟化钙,Ca2的配位数为8Cl配位数为4

    答案 (1)金刚石晶体

    (2)金刚石>MgO>CaCl2>>干冰

    (3)小于 MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数;且r(Mg2)<r(Na)r(O2)<r(Cl)

    (4)4 8

    (5)水分子之间形成氢键

    2(2018·东莞质检)卤族元素的单质和化合物在生产生活中有重要的用途。

    (1)基态溴原子的核外电子排布式为[Ar]__________

    (2)在一定浓度的HF溶液中,氟化氢是以缔合形式(HF)2存在的。使氟化氢分子缔合的作用力是________________

    (3)HIO3的酸性________(强于弱于)HIO4,原因是____________________________________________________________________________________________________

    (4)ClO中心氯原子的杂化类型为________ClO的空间构型为__________

    (5)晶胞有两个基本要素:原子坐标参数:表示晶胞内部各微粒的相对位置。下图是CaF2的晶胞,其中原子坐标参数A处为(0,0,0)B处为C处为(1,1,1)。则D处微粒的坐标参数为________

    晶胞参数:描述晶胞的大小和形状。已知CaF2晶体的密度为c g·cm3,则晶胞中Ca2与离它最近的F之间的距离为________ nm(NA为阿伏加德罗常数的值,用含cNA的式子表示;相对原子质量:Ca—40 F—19)

    解析 (1)基态溴原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5(2)氟原子的半径小,电负性大,易与氢形成氢键。(3)HIO3相比较,HIO4分子中非羟基氧原子数多,I的正电性高,导致I—O—HO的电子向I偏移,因而在水分子的作用下,越容易电离出H,即酸性越强;所以HIO3的酸性弱于HIO4(4)ClO为角形,中心氯原子周围有四对价层电子,ClO中心氯原子的杂化轨道类型为sp3;根据价层电子对互斥理论,ClO中心原子价电子对数为4,采取sp3杂化,轨道呈四面体构型,但由于它配位原子数为3,所以有一个杂化轨道被一个孤电子对占据,所以分子构型为三角锥形。(5)氟化钙晶胞中,阳离子Ca2呈立方密堆积,阴离子F填充在四面体空隙中,面心立方点阵对角线的1/43/4处;根据晶胞中D点的位置看出,D点的位置均为晶胞中3/4处;已知一个氟化钙晶胞中有4个氟化钙;设晶胞中棱长为L cm;氟化钙的式量为78;根据密度计算公式:ρm/V4×78/NA×L3c,所以L;由晶胞中结构看出,与Ca2最近的F距离为L,即× cm××107 nm

    答案 (1)3d104s24p5 (2)氢键 (3)弱于 同HIO3相比较,HIO4分子中非羟基氧原子数多,的正电性高,导致I—O—HO的电子向偏移,因而在水分子的作用下,越容易电离出H,即酸性越强 (4)sp3 三角锥形 (5) × ×107× ×107

    3(2018·广东五校诊断)磷是生物体中不可缺少的元素之一,它能形成多种化合物。

    (1)基态磷原子中,电子占据的最高能层符号为________;该能层能量最高的电子云在空间有________个伸展方向,原子轨道呈____________形。

    (2)磷元素与同周期相邻两元素相比,第一电离能由大到小的顺序为__________________

    (3)单质磷与Cl2反应,可以生成PCl3PCl5,其中各原子均满足8电子稳定结构的化合物中,P原子的杂化轨道类型为__________________,其分子的空间构型为__________________

    (4)磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料,图甲为其晶胞,硼原子与磷原子最近的距离为a cm。用M g·mol1表示磷化硼的摩尔质量,NA表示阿伏加德罗常数的值,则磷化硼晶体的密度为__________

    甲           乙

    (5)H3PO4为三元中强酸,与Fe3形成H3[Fe(PO4)2],此性质常用于掩蔽溶液中的Fe3。基态Fe3的核外电子排布式为____________PO作为_____________Fe提供_______________

    (6)磷酸盐分为直链多磷酸盐、支链状超磷酸盐和环状聚偏磷酸盐三类。某直链多磷酸钠的阴离子呈图乙所示的无限单链状结构,其中磷氧四面体通过共用顶角氧原子相连。则该多磷酸钠的化学式为__________

    解析 (3)PCl3中各原子均满足8电子稳定结构,PCl5P原子为10电子结构,PCl3P原子采取sp3杂化,其分子的空间构型为三角锥形。(4)设该晶胞的边长为x cm,硼原子与磷原子最近的距离为晶胞体对角线的,则xaxa。该晶胞中含有的B原子数为4P原子数为8×6×4,即含有4BP,故磷化硼晶体的密度为 3 g·cm3(6)由图乙可知,每个P3O形成阴离子,且P的化合价为+5,则该多磷酸钠的化学式为NaPO3(NaPO3)n

    答案 (1)M 3 哑铃

    (2)P>S>Si

    (3)sp3 三角锥形

    (4) g·cm3(其他合理答案均可)

    (5)[Ar]3d51s22s22p63s23p63d5 配体 孤电子对

    (6)NaPO3(NaPO3)n

    【拓展延伸】

    近几年高考命题的物质载体有:碳及其化合物,如金刚石、石墨和足球烯等;硅及其化合物,如硅酸盐、硅晶体等;氮、磷、砷及其化合物;硫及其化合物;氟、氯、溴单质及其化合物。

    4.前四周期原子序数依次增大的元素ABCD中,AB的价电子层中未成对电子均只有1个,并且AB的电子数相差为8;与B位于同一周期的CD,它们价电子层中的未成对电子数分别为42,且原子序数相差为2

    回答下列问题:

    ABD三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。

    (1)该化合物的化学式为______D的配位数为________

    (2)列式计算该晶体的密度为________g·cm3

    解析 根据分摊法,可以求得化合物的化学式为K2NiF4,晶体的密度可由晶胞的质量除以晶胞的体积求得。

    答案 (1)K2NiF4 6

    (2)3.4

    5(2018·安徽高三阶段性测试)铁触媒是重要的催化剂,CO与铁触媒作用导致其失去催化活性:Fe5CO===Fe(CO)5;除去CO的化学反应方程式为

    [Cu(NH3)2]OOCCH3CONH3===[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3

    请回答下列问题:

    (1)基态Fe原子的价电子排布图为________________

    (2)Fe(CO)5又名羰基铁,常温下为黄色油状液体,则Fe(CO)5的晶体类型是_____,与CO互为等电子体的分子的分子式为________

    (3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的杂化类型是________,配体中提供孤对电子的原子是________

    (4)[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反应中,肯定形成的有________(双选;填选项字母)

    a.离子键  B配位键

    c.非极性键  Dσ

    (5)单质铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞分别如图所示,面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为____________,面心立方堆积与体心立方堆积的两种铁晶体的晶胞参数分别为a pmb pm,则________

    解析 (1)基态铁原子核外有26个电子,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,则其价电子排布图为

    (2)Fe(CO)5常温下为液体,说明其熔、沸点较低,则Fe(CO)5为分子晶体。与CO互为等电子体的分子为N2(3)该配合物含有两种类型的碳原子,中的C原子为sp2杂化,—CH3中的C原子为sp3杂化。配体为NH3,则提供孤对电子的原子是N

    (4)[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反应中Cu2NH3CO新生成配位键,Cu2与配体中NC原子之间的配位键也是σ键,故本题选bd

    (5)面心立方晶胞中Fe的个数为8×6×4,体心立方晶胞中Fe的个数为8×12,故铁原子个数比为21。设铁原子的半径为r pm,根据题图,面心立方晶胞中面对角线为a4rar,体心立方晶胞中体对角线为b4rbr,故

    答案 

    (2)分子晶体 N2

    (3)sp2sp3 N

    (4)bd

    (5)21 

    6.砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。请回答下列问题:

    (1)GaF3的熔点高于1 000 GaCl3的熔点为77.9 ,其原因是__________________________________________________

    (2)GaAs的熔点为1 238 ,密度为ρ g·cm3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________GaAs________键键合。GaAs的摩尔质量分别为MGa g·mol1MAs g·mol1,原子半径分别为rGa pmrAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________

    解析 (1)GaF3的熔点高于1 000 GaCl3的熔点为77.9 ,其原因是GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,而离子晶体的熔点高于分子晶体。(2)GaAs的熔点为1 238 ,其熔点较高,据此推知GaAs为原子晶体,GaAs原子之间以共价键键合。分析GaAs的晶胞结构,4Ga原子处于晶胞体内,8As原子处于晶胞的顶点、6As原子处于晶胞的面心,结合均摊法计算可知,每个晶胞中含有4Ga原子,含有As原子个数为8×1/86×1/24()GaAs的原子半径分别为rGa pmrGa×1010 cmrAs pmrAs×1010 cm,则原子的总体积为V原子4×π×[(rGa×1010 cm)3(rAs×1010 cm)3]×1030(rr) cm3。又知GaAs的摩尔质量分别为MGa g·mol1MAs g·mol1,晶胞的密度为ρ g·cm3,则晶胞的体积为V晶胞4(MGaMAs)/ρNA cm3,故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%×100%×100%

    答案 (1)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体

    (2)原子晶体 共价 ×100%

    7(2018·河北三市联考)在一定条件下,金属相互化合形成的化合物称为金属互化物,如Cu9Al4Cu5Zn8等。

    (1)某金属互化物具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该金属互化物属于________(晶体非晶体)

    (2)基态铜原子有________个未成对电子;Cu2的电子排布式为__________________;在CuSO4溶液中加入过量氨水,充分反应后加入少量乙醇,析出一种深蓝色晶体,该晶体的化学式为_________,其所含化学键有______________________,乙醇分子中C原子的杂化轨道类型为________

    (3)铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1 mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为________(SCN)2对应的酸有硫氰酸(H—S—CN)、异硫氰酸(H—N===C===S)两种。理论上前者沸点低于后者,其原因是___________________________________

    (4)ZnS的晶胞结构如图甲所示,在ZnS晶胞中,S2的配位数为________

    (5)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图乙所示,其晶胞边长为a nm,那么该金属互化物的密度为________g·cm3(用含aNA的代数式表示)

    解析 (1)晶体中原子呈周期性有序排列,有自范性,而非晶体中原子排列相对无序,无自范性,题述金属互化物属于晶体。(2)基态铜原子的电子排布式为[Ar]3d104s1,有1个未成对电子;Cu2的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9[Ar]3d9;得到的深蓝色晶体为Cu(NH3)4SO4Cu(NH3)4SO4中含有离子键、共价键、配位键。乙醇分子中C原子的杂化轨道类型为sp3(3)类卤素(SCN)2的结构式为,1 mol(SCN)2中含σ键的数目为5NA。异硫氰酸(H—N===C===S)分子中N原子上连接有H原子,分子间能形成氢键,故沸点高。(4)根据题中图甲知,距离Zn2最近的S24个,即Zn2的配位数为4,而ZnSZn2S2个数比为11,故S2的配位数也为4(5)根据均摊法,铜与金形成的金属互化物晶胞中Cu的个数为6×3Au的个数为8×1,该金属互化物的化学式为Cu3Au,该金属互化物的密度为 g·cm3 g·cm3

    答案 (1)晶体

    (2)1 1s22s22p63s23p63d9[Ar]3d9 

    Cu(NH3)4SO4 共价键、离子键、配位键 sp3

    (3)5NA 异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能

    (4)4

    (5)(或其他合理答案)

     

     

     

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