结构模型面心立方.docx
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结构模型面心立方
结构模型面心立方
1.（2018?
卷n）硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示:
H2S
S
FeS
SQ
SQ
H2SO4
熔点/c
-85.5
115.2
>600（分解）
-75.5
16.8
10.3
沸点/c
-60.3
444.6
-10.0
45.0
337.0
回答下列问题:
，基态S原子电子占据最高能级的电
（1）基态Fe原子价层电子的电子排布图（轨道表达式）为子云轮廓图为形。
（2）根据价层电子对互斥理论，H2S,SO2，SQ的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分
子的是
（3）图（a）为S3的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为
图（b）
（4）气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为形，其中共价键的类型有
种；固体三氧化硫中存在如图（b）所示的三氯分子。
该分子中S原子的杂化轨道类型为
（5）Fe$晶体的晶胞如图（c）所示，晶胞边长为anm,FeS2相对式量为M、阿伏伽德罗常数的值为NA,
其晶体密度的计算表达式为
;晶胞中Fe2^于S?
2-所形成的正八面体的体心，该正八
nm
面体的边长为
【答案】
（1）宀；哑铃（纺锤）
（2）H2S
（3）S3相对分子质量大，分子间范德华力强
3
（4）平面三角；2;sp（5）
【解析】
（1）核外电子的排布遵循以下三个规律：
①能量最低原理；②洪特规则；③泡利不相容原理；
所以Fe的价电子排布式为3d64s2；s轨道和p轨道电子云形状分别为球形和纺锤形（或哑铃型），而s原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,占据最高能级的为3p能级，电子云轮廓为纺锤形或哑铃型。
（2）价电子对数=成键数+孤对电子数
对于H2S价电子数=2+2=4；对于SQ价电子数=2+1=3；
对于SQ价电子数=2+仁3；所以，与其他分子不同的为H2S；
（3）S8、SQ均为分子晶体，而分子晶体的熔沸点跟相对分子质量成正比，即相对分子质量越大熔沸点越
高，所以Ss熔沸点较高；
（4）SQ中S原子以sp2杂化轨道成键，分子为平面三角形，SO3中既含有n键、又含有b键，共2中共价键；固体SQ为sp3杂化（四面体型）；
（5）晶体p———
晶胞中FeS＞个数N=_x8+X8+仁4
由图可知正八面体的边长为连接两个黑点（Fe2+）的长度，即边长=--J
2.X、Y、Z、W、Q为原子序数依次增大的前四周期元素。
X元素原子核外s电子总数和p电子总数相
等，且位于元素周期表第十六列；Y是地壳中含量最多的金属元素；Z与Y同周期，其基态原子中未成对
电子数是同周期元素中最多的；W内层电子数是最外层电子数的9倍；Q基态原子价层电子排布中成对电
子数和未成对电子数相同，且未成对电子数为最外层电子数的2倍。
据此回答下列问题：
（1）Q的基态原子的价层电子排布式为。
（2）上述五种元素中电负性最大的是（填元素符号），第一电离能介于丫和Z之间的同周期元素有（填元素符号）。
（3）Y和W的氯化物熔点高的是（填化学式），原因是;与Z的低价氯化物互为等电子体
的离子是。
（4）咖啡因对中枢神经有兴奋作用，其结构简式如图。
常温下，咖啡因在水中的溶解度为2g，加适量水
杨酸钠［QH4（0H）（C00Na）可使其溶解度增大，其原因可能是，分子中碳原子的杂化类型有
。
（5）奥氏体是碳溶解在Q中形成的一种间隙固溶体，其晶胞为面心立方结构，如图所示，则该物质的化
学式为。
若晶体密度为dgcm-,则晶胞中最近的两个碳原子的距离为pm（阿伏加德
罗常数的值用Na表示，写出简化后的计算式即可）。
4PL
【答案】
（1）3d64s2
（2）O；MgSiS
（3）CaC2;CaC2属于离子晶体、钙离子和氯离子之间作用力大，熔点高，AlCb属于分子晶体，分子间作用
力弱；SO32或ClOs-
（4）咖啡因与水杨酸钠形成了氢键；sp2和sp3（5）FeC;———
【解析】X、YZ、W、Q为原子序数依次增大的前四周期元素。
X元素原子核外s电子总数和p电子总数
相等，且位于元素周期表第十六列则为氧族元素，电子排布式为1s22s22p4，为氧元素；Y是地壳中含
量最多的金属元素则为铝元素；Z与Y同周期为第三周期，其基态原子中未成对电子数是同周期元素中最
多的，则为磷元素；W内层电子数是最外层电子数的9倍则为钙元素；Q基态原子价层电子排布中成对电
子数和未成对电子数相同，且未成对电子数为最外层电子数的2倍则为铁元素。
X、Y、Z、W、Q为原子
序数依次增大的前四周期元素。
X元素原子核外s电子总数和p电子总数相等，且位于元素周期表第十六
列则为氧族元素，电子排布式使其溶解度增大；咖啡因分子中碳原子有形成双键的sp2杂化，也有形成单
键的sp3杂化；（5）晶胞结构分析可知一个晶胞中含铁原子8X-+6X-=4，碳原子12X-+仁4,化学式中
铁原子和碳原子比为1:
1，化学式为FeC;晶胞中最近的两个碳原子的距离设为x,立方体棱边的一半为
22、
a,贝U2a=x,a=一，密度d=—=
x=—X
cm=—
pm。
3.镍（Ni）是一种重要的金属，在材料科学等领域有广泛应用。
（1）Ni在元素周期表中的位置是，其价电子层中有个未成对电子。
（2）镍易形成配合物，如：
Ni（C0）4、[Ni（NH3）6]2+等。
1Ni（CO）4熔点为-19.3C,沸点43C，则其熔、沸点较低的原因是。
2其分子中b键与n键数目之比为。
3写出一种与配体CO互为等电子体的阴离子符号。
4[Ni（NH3）6]2+中配体NH3中N原子的杂化类型为，若[Ni（NH3）『％正八面体构型，贝V
[Ni（CO）2（NH3）4]2+的结构有种。
（3）金属Ni与富勒烯（Go）可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，Ni原子位于晶胞的棱上与内部，
该超导材料的化学式为。
（4）NiO的晶体结构与氯化钠的晶体结构相同。
将NiO晶体在氧气中加热，部分Ni2+被氧化为Ni3+,晶
体结构产生镍离子缺位的缺陷，其组成为NioaO，但晶体仍保持电中性，则晶体中Ni2+与Ni3+离子的数目
之比为;若阿伏加德罗常数的值为Na,晶体密度为dgem-3,则该晶胞中最近的O之间的
距离为pm。
0（^6eNi
【答案】
（1）第四周期，第忸族；2
（2）Ni（COL属于分子晶体，分子间以范德华力结合，较弱，容易被破坏；1:
1；CNT（或C22-）；sp3杂
化；2（3）Ni3C6o（4）91:
6；-X——X10?
【解析】
（1）Ni的原子数序为28,位于周期表第四周期第忸族，原子核外电子排布为
2262682
1s2s2p3s3p3d4s,3d能级有2个未成对的电子；
⑵①Ni（CO4属于分子晶体，分子间以范德华力结合，较弱，容易被破坏，故其熔、佛点较低；②Ni（CO）4
分子中含有4+4=8个b键和个n键，所以其数目之比为1:
1；③CO为2原子分子，电子数为
14，对应的等电子体为CN-或C2；④NH3中N原子形成3个3键，孤电子对数为=1,则为sp3
杂化；氨气中含有氢键，易液化，且汽化时吸收大量的热，可用于制冷剂，对应的同分异构体中，正八
面体的两个顶点可以是CO或NH3，有2中结构；
（3）该晶胞中Ni原子的个数为12X-+8+仁12;在该晶胞中含有的C60的个数是：
8X_+6X-
=4,n（Ni）:
n（C6o）=12:
4=3:
1,所以该材料的化学式为Ni3C6o；
（4）设1molNi0.97O中含Nixmol,Ni（0.97-x）mol，根据晶体仍呈中性，可知2x+3（0.97-x）=2,
x=0.91mol,（0.97-x）mol=0.06mol，即晶体中Ni2+与Ni3+离子的数目之比为0.91mol:
0.06mol=91:
6；每个晶胞
中氧原子个数为4,镍原子个数为4,若阿伏伽德罗常数的值为Na,晶体密度为dgem-3,则晶胞的
体积为V=—=，晶胞的边长为em=X110pm，该晶胞中最
P
近的O2-之间的距离为边长的一倍，故为一XX1&pm。
4.党的十八大以来，我国在科技创新和重大工程建设方面取得了丰硕成果，在新时代更需要新科技创新
世界。
2018年3月5日,《自然》连刊两文报道石墨烯超导重大发现，第一作者均为中国科大10级少年班
现年仅21岁的曹原。
曹原团队在双层石墨烯中发现新的电子态，可以简单实现绝缘体到超导体的转变。
石
墨烯是一种由碳原子组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料（如图甲），石墨烯中部分碳原子被氧化后，其
平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯（如图乙）。
CH4
*単疑分于y二n览班井干j水分于
1“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是;
2为开采深海海底的可燃冰",有科学家提出用CO2置换CH4的设想。
已知上图中笼状结构的空腔直径为
0.586nm,结合图表从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是：
。
参数
分子
分子直径/nm
分子与出0的结合能E/（kJmol-1）
CH4
0.436
16.40
CO2
0.512
29.91
【答案】
（1）3
（2）sp3；v（3）氧化石墨烯可与水形成氢键更稳定
（4）12;M3C60（5）—x100%或34%）
（6）氢键、范德华力；CC2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且CC2与水的结合能大于CH与水的结合能【解析】
（1）由图可知，甲中，1号C与相邻C形成3个C-C键，形成b键的个数为3,故答案为：
3;
⑵图乙中,1号C形成3个C-C及1个C-O键,C原子以sp3杂化，为四面体构型，而石墨烯中的C原子杂化方式均为sp2,为平面结构，则图乙中C与相邻C形成的键角<图甲中1号C与相邻C形成的键角;
（3）水中的O电负性较强，吸引电子能力的强，易与氧化石墨烯中的O-H上的H形成氢键，氧化石墨烯
中O与水中的H形成氢键，因此在相同条件下所得到的分散系后者更为稳定。
答案为：
氧化石墨烯可与水形成氢键更稳定
（4）M原子位于晶胞的棱上与内部，棱上有12个M,内部有9个M,其个数为12-+9=12,060分子位于顶
点和面心，C60分子的个数为8X-+6x-=4,M原子和C60分子的个数比为3:
1,则该材料的化学式为M3C60。
（5）若碳原子半径为r,金刚石晶胞的边长为a,根据硬球接触模型，则正方体对角线的-就是C-C键的
键长，即一a=2r，所以r=—a,碳原子在晶胞中的空间占有率一—-~——。
（6）①
CH4与H2O形成的水合物俗称可燃冰”，分子晶体中作用力是范德华力，水分子之间存在氢键②由表格可
知：
二氧化碳的分子直径小于笼状结构的空腔直径，即0.512v0.586，能顺利进入笼状空腔内，且二氧化
碳与水的结合能力强于甲烷，即29.91>16.40,故答案为：
①氢键、范德华力②CO2的分子直径小于笼
状结构空腔直径，且CO2与水的结合能大于CH4与水的结合能
5.电化学还原技术是一种处置CQ的绿色环保、有发展潜力的方法。
铜、铂、铟（In）等金属都是该反应的
催化剂。
（1）In元素基态原子的价电子排布式为。
与Cu元素同周期，且基态原子有2个未成对电子的过
渡元素是（填元素符号）。
（2）第一电子亲和能（Ei）是元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量。
第二周期部分元素的巳变化趋势如图所示。
试分析碳元素的Ei较大的原因。
（3）［PtCl4（NH3）2］中N原子的杂化方式为，所含化学键类型包括（填字母）。
a.离子键b.共价键c.金属键d.配位键e.氢键
［PtCl4（NH3）2］中H-N-H键之间夹角（填“〉”或<"=”）3NH子中H-N-H键之间夹角，原因是
（4）C6o晶体可采取非最密堆积，然后在空隙中插入金属离子获得超导体，如图为K3C60的面心立方晶胞。
则K+占据的是C6o围成的正四面体空隙和
空隙，若C60分子的原子坐标参数分别为A（0,0,0）,
B（--）,C（1,1,1）等，则距离A位置C60分子最近的K+的原子坐标参数为。
判断晶体熔沸点
高低：
C60K3C60（填“〉”或<”=”）
【答案】
（1）5s25p1；Ti、Ni
（2）碳原子结合一个电子后的2p3轨道为半充满状态，稳定性较强
（3）sp3;bd;>;［PtCl4（NH3）2］形成过程中，NH3中的N原子的孤对电子与Pt4+形成了配位键，转化为成键
电子对，对其它成键电子对的斥力降低，所以键角增大
（4）正八面体；（<
【解析】
（1）In位于元素周期表中第五周期IIIA族，基态In原子的价电子排布式为5s25p1oCu处于第四
周期，与Cu同周期且基态原子有2个未成对电子的过渡元素是Ti、Nio
（2）基态碳原子的价电子排布式为2s22p2,碳原子得到一个电子后的2p3轨道为半充满状态、稳定性
较强，放出的能量较大，所以碳元素的E1较大。
（3）［PtCb（NH3）2］中每个N原子形成3个氮氢b键，
与Pt4+形成1个配位键，配位键也属于b键，N原子上没有孤电子对，N原子的杂化方式为sp3杂化。
［PtCb
（NH3）2］中N与H之间形成共价键，Pt4+与C-、NH3分子间形成配位键，［PtCl4（NH3）2］所含化学键类型：
共价键和配位键，
［PtCl4（NH3）2］、NH3分子中N原子都采用sp3杂化，［PtCb（NH3）2］形成过程中，NH3中的N原子上的孤
电子对与Pt4+>成了配位键，转化为成键电子对，对其它成键电子对的斥力降低，所以键角增大，［PtCl4
（NH3）2］中H-N-H键之间夹角NH3分子中H-N-H键之间夹角。
（4）根据图示C60位于晶胞的8个顶点和6个面心，用均摊法”，1个晶胞中含C6o:
8-+6-=4,
根据化学式K3C60，1个晶胞中含12个K+，其中8个亡占据Ceo围成的正四面体空隙，4个K+占据a。
围成的正八面体空隙（八面体空隙的中心分别在体心和棱心上）。
距离A位置C6o分子最近的2位于图
中ABDE围成的正四面体空隙，若
C6o分子的原子坐标参数分别为A（0，0，
0），B（-,0，-），C（1，1，1）等，则原子坐标参数D（-,-,0），E（0,-，-），距
离A位置C60分子最近的
K+的原子坐标参数为（
C60属于分子晶体，K3C60属于离子晶体，分子间作用力小于离子键，晶体熔沸点咼低：
GoK3C60。
6.
（1）如图所示为冰晶石（化学式为Na3AIF6）的晶胞。
图中•位于大立方体顶点和面心，Q&于大立方体的
12条棱的中点和8个小立方体的体心，是图中•C中的一种。
图中•C分别指代哪种粒子;
（2）H2S和H2O2的主要物理性质比较如下:
熔点/K
沸点/K
标准状况时在水中的溶解度
H2S
187
202
2.6
H2O2
272
423
以任意比互溶
H2S和H2O2的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因。
（3）向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液；若加入极性较小的溶剂（如乙醇），将析出深蓝色的晶体。
与铜同一周期的副族元素的基态原
子中最外层电子数与铜原子相同的元素有（填元素符号）。
实验时形成的深蓝色溶液中的阳离子内
存在的全部化学键类型有。
实验过程中加入C2H5OH后可观察到析出深蓝色Cu（NH3）4SQH2O晶
体。
实验中所加C2H5OH的作用是。
【答案】
（1）•:
AlF63QNa+
（2）H2O2分子间存在氢键，与水分子可形成氢键
（3）Cr;共价键、配位键；降低Cu（NH3）4SO4H2O的溶解度
【解析】
（1）根据晶胞结构，黑球的个数是8X1/8+6X1/2=4白球的个数为12X1/4+8=11，而Na3AIF6中钠
离子与AIF63-的个数比是3:
1,所以钠离子应是12个，所以图中•C分别指AIF63-和Na+;
（2）由于H2O2分子间存在氢键，与水分子可形成氢键，而H?
S不能形成氢键，从而导致H2S和H2O2的物理性质差异较大。
101
（3）Cu的原子序数为29,为第四周期第IB族元素，则价电子的电子排布为3d4s,最外层电子为
51
4s电子，同一周期的副族元素Cr的价电子排布为3d4s,即与铜同一周期的副族元素的基态原子中最
外层电子数与铜原子相同的元素有Cr;胆矶溶液与足量氨水形成的深蓝色溶液中的阳离子为四氨合铜络
离子，N、H原子之间以共价键结合，C『+提供空轨道，N原子提供孤对电子，则以配位键结合-;向深蓝
色溶液中加入QH50H,降低了CU（NH3）4SO4?
H2O的溶解度，析出深蓝色CU（NH3）4SQ?
H2O晶体。
7.已知A、B、CD、E、F是周期表前四周期的元素，原子序数依次增大.A的基态原子2p能级有2个
单电子；C占整个地壳质量的48.6%,是地壳中含量最多的元素；E的单质常温常压下为黄绿色气体，化学
性质十分活泼，具有毒性；F位于ds区，最外能层有单电子，是唯一的能大量天然产出的金属；D与F不
同周期，但最外能层电子数相等.
（1）写出基态F原子的价电子排布式
（2）A、B、C三种元素第一电离能由大到小顺序为（用元素符号表示）
（3）A、C两元素形成的化合物AC2的分子空间构型,AC2中心原子的杂化方式，与AC2
互为等电子体的粒子的化学式,（分子和离子各写一种）.
（4）D、E形成的一种离子化合物，在如图晶胞结构图中黑球表示E的位置，白球表示D的位置，已知该
晶胞的边长为ncm,阿伏伽德罗常数为Na,求晶胞的密度p=g/cr^（用含a、Na的计算式表
示）
【答案】
（1）3d104s1
（2）N>O>C（3）直线型；sp；N2O;NO2+（4）——
【解析】解：
（1）F为Cu元素，为29号元素，原子核外电子数为29,基态原子核外电子排布式为：
1s22s22p63s23p63d104s1,则其价电子排布式为：
3d104s1；故答案为：
3d104s1；
（2）同一周期随着原子
序数的递增，元素的第一电离能总体呈现增大趋势，N原子原子2p轨道为半满稳定状态，能量较低，第
一电离能大于氧元素的，所以第一电离能大小为：
N>O>C,
故答案为：
N>0>C；（3）AC2为CQ,二氧化碳分子中含有两个碳氧双键，为直线型结构；二氧化碳分子中，碳原子形成2个b键，没有孤对电子，则C原子的杂化轨道类型为sp,
A、C两元素形成的化合物CQ的分子空间构型为直线形，与CO2互为等电子体的粒子的化学式有N20、
NO2+等，（4）E为Cl、D为Na，晶胞中氯离子数目为8X-+6X-=4,钠离子数目为1+12X-=4,则晶
胞质量为4X——g,晶胞的边长为ncm,
则晶胞的密度p=
g/cm3
8.材料科学发展日新月异.
（1）某太阳能吸热涂层以镍或镍合金空心球为吸收剂，基态镍原子的价层电子排布式是配合物结构如图6所示，分子内含有的作用力有（填序号）.
A.氢键B.离子键C.共价键D.金属键E.配位键
.某镍
0印
IV4
（2）某金属M与C60可制备一种超导材料，晶胞如图
化学式为.
（3）碳的一种同素异形体--石墨，其晶体结构如图
勒出的是其晶胞•则石墨晶胞含碳原子个数为
1所示，M原子位于晶胞的棱上与内部.该材料的
2所示，碳原子的杂化方式，图3虚线勾
个.
（4）有机太阳能固体电池材料含有高纯度C60,其结构如图4,1molC60分子中n键的数目为,
C60的晶胞结构如图5,则一个C60分子周围有个紧邻C6o分子，其固体属于晶体.C60能
在溶剂二硫化碳中溶解而不溶于水的原因是.已知该晶胞的密度为pg?
cm3则两个最近C60间的
距离为nm（列出计算式，已知阿伏伽德罗常数的值为Na）
【答案】
（1）3d84s2;ACE
（2）M3C60（3）sp2；4
（4）30Na；12;分子；C60与二氧化硫都是非极性分子，相似相溶，而水是极性分子;
【解析】解：
（1）Ni元素是28号元素，位于第四周期第忸族，其基态原子的电子排布式
226268282
1s2s2p3s3p3d4s,则价电子排布式为3d4s,根据镍配合物结构图可知碳碳间、碳氮间为共价
键，氮镍间为配位键，氧氢间为氢键，故答案为：
3d84s2；ACE
（2）晶胞中，M原子个数=8+12X-+1=12、C60个数=8X-+6X-=4,则C60与M原子个数之比=4:
12=1:
3，其化学式为：
M3C50；（3）石
墨烯中碳原子周围有三个共价键，碳原子的杂化方式为sp2,晶胞中C原子数目为1+2X-+8X-+4X-
=4；（4）每个碳原子含有的n键个数为-，所以1molC60分子中n键的数目为-X60Xx=30Na；C60分子
其固体属于分子晶体，C60采用面心立方最密堆积，其配位数为12;非极性分子的溶质易溶于非极性分子
的溶剂，C60、CS2都是非极性分子，C60能溶于二硫化碳中形成无色透明的溶液，水是极性分子，不溶于
水，晶胞中C6o分子间的最短距离为dcm,则棱长为2dx一cm=dem,晶胞的体积=2d'cm3
，解得d=
该晶胞中C6o分子个数=8X-+6x-=4,p=—
9.有A、B、C、D、E是前四期的元素，其中A元素和B元素的原子都有1个未成对电子，人+比B「少一个电子层，B原子得一个电子填入3p轨道后，3p轨道已充满；C原子有3能级，且有3个未成对电子；D的最外层电子数是内层电子数的3倍.基态的E是前四周期中未成对电子数最多的原子.请回答下列问题:
（1）E的基态原子的价电子排布式为.
（2）
A+的配位数为.M的熔点
M是由A+、B「组成的化合物，其晶胞结构如图所示.则
（填大于”或小于”化合物A2D的熔点，理由是
•—Ao—B-
（3）AC3在受撞击时生成两种单质，可用于汽车的安全气囊.请写出其受撞击时发生的化学反应方程式:
（4）D元素
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