高中化学专题47 晶体结构与性质学生版.docx

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高中化学专题47晶体结构与性质学生版

专题47晶体结构与性质

1．硫和锌及其化合物用途广泛.回答下列问题：

（1）基态硫原子的价电子排布图为__________________.

（2）已知基态锌、铜的电离能如表所示：

电离能/kJ·mol1

I1

I2

Cu

746

1958

Zn

906

1733

由表格数据知,I2（Cu）＞I2（Zn）的原因是____________________________________.

（3）H2O分子中的键长比H2S中的键长__________（填“长”或“短”）.H2O分子的键角比H2S的键角大,其原因是____________________________________.

（4）S8与热的浓NaOH溶液反应的产物之一为Na2S3,S32-的空间构型为__________________.

（5）噻吩（

）广泛应用于合成医药、农药、染料工业.

①噻吩分子中的大π键可用符号

表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数（如苯分子中的大π键可表示为

则噻吩分子中的大π键应表示为______________.

②噻吩的沸点为84℃,吡咯（

）的沸点在129～131℃之间,后者沸点较高,其原因是____________________________.1mol吡咯含__________molσ键.

（6）硫化锌是一种半导体材料,其晶胞结构如图所示.

已知：

硫化锌晶体密度为dg·cm－3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则Zn2＋和S2－之间的最短核间距（x）为__________nm（用代数式表示）.

2．下图表示一些晶体中的某些结构,请回答下列问题：

（1）代表金刚石的是（填编号字母,下同）_____,其中每个碳原子与_____个碳原子最近且距离相等.

（2）代表石墨的是_____,每个正六边形占有的碳原子数平均为_____个.

（3）代表NaCl的是_________,每个Na+周围与它最近且距离相等的Cl-有_____个.

（4）代表CsCl的是_____,每个Cs+与_____个Cl-紧邻.

（5）代表干冰的是_____,每个CO2分子与_____个CO2分子紧邻.

（6）已知石墨中碳碳键的键长比金刚石中碳碳键的键长短,则上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为_____.

3．a、b、c、d、e均为周期表前四周期元素,原子序数依次增大,相关信息如下表所示.

a

原子核外电子分占3个不同能级,且每个能级上排布的电子数相同

b

基态原子的p轨道电子数比s轨道电子数少1

c

位于第2周期,原子核外有3对成对电子、两个未成对电子

d

位于周期表中第1纵列

e

基态原子M层全充满,N层只有一个电子

请回答：

（1）c属于_____________区的元素.

（2）b与其同周期相邻元素第一电离能由大到小的顺序为______________（用元素符号表示）.

（3）若将a元素最高价氧化物水化物对应的正盐酸根离子表示为A,则A的中心原子的轨道杂化类型为_____________,A的空间构型为____________________；

（4）d的某氯化物晶体结构如图,每个阴离子周围等距离且最近的阴离子数为________;在e2+离子的水溶液中逐滴滴加b的氢化物水溶液至过量,可观察到的现象为_____________.

4．“摩尔盐”是分析化学中的重要试剂,化学式为（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O.“摩尔盐”在一定条件下分解的方程式为：

4[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]

2Fe2O3＋3SO3＋5SO2↑＋N2↑＋6NH3↑＋31H2O.回答下列问题：

（1）铁元素在元素周期表中的位置为_____,其价层电子排布图为________.

（2）组成“摩尔盐”的非金属元素中第一电离能最大的元素为________.“摩尔盐”的分解产物中属于非极性分子的化合物是________.

（3）NH3的沸点比N2O的沸点_____（填“高”或“低”）,其主要原因是________________.

（4）K3[Fe（CN）6]常用于检验Fe2+,K3[Fe（CN）6]中除了离子键以外还存在的化学键为_______,与CN-互为等电子体的单质的分子式为________.HCN分子中σ键和π键的个数之比为________.

（5）FeO晶胞结构如下图所示,FeO晶体中Fe2+配位数为______,若该晶胞边长为acm,则该晶胞密度为________.

5．超细铜粉主要应用于导电材料、催化剂等领域中.超细铜粉的某制备方法如下：

（1）Cu2+的价电子排布式为____.

（2）下列关于[Cu（NH3）4]SO4的说法中,正确的有____.（填字母序号）

A．[Cu（NH3）4]SO4中所含的化学键有离子键、极性键和配位键

B．[Cu（NH3）4]SO4的组成元素中第一电离能最大的是氧元素

C．[Cu（NH3）4]SO4的外界离子的空间构型为正四面体

（3）SO32-离子中S原子的杂化方式为____,SO32-离子的空间构型为____.

（4）与SO3互为等电子体的一种分子的分子式是____

（5）下图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图,由此可确定该氧化物的化学式为______.

6．自然界存在丰富的碳、氮、氧、铝、钾、铁、碘等元素,按要求回答下列问题：

（1）常温,羰基铁[Fe（CO）x）]是红棕色液体,不溶于水,溶于乙醇、乙醚等,据此判断羰基铁晶体属于________________（填晶体类型）,羰基铁的配体是________.已知：

羰基铁的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,则x＝_________；98g羰基铁中含有的

键数为______________个.

（2）亚铁离子具有强还原性,从电子排布的角度解释,其原因是__________

（3）BN晶体、AlN晶体结构相似,如图1,两者熔沸点较高的物质是______,原因是_________

（4）KIO3晶体是一种性能良好的光学材料,其晶胞为立方体,晶胞中K、I、O分别处于顶点、体心、面心位置,如图2所示,如果KIO3密度为ag

cm-3,则K与O间的最短距离为___cm.

7．（Ⅰ）下列叙述正确的有_______________

A．第四周期元素中,锰原子价电子层中未成对电子数最多

B．第二周期主族元素的原子半径随核电荷数增大依次减小

C．卤素氢化物中,HCl的沸点最低的原因是其分子间的范德华力最小

（Ⅱ）M是第四周期元素,最外层只有1个电子,次外层的所有原子轨道均充满电子.元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同.回答下列问题：

（1）单质M的晶体类型为______,晶体中原子间通过_____作用形成面心立方密堆积,其中M原子的配位数为______.

（2）元素Y基态原子的核外电子排布式为________,其同周期元素中,第一电离能最大的是______（写元素符号）.元素Y的含氧酸中,酸性最强的是________（写化学式）,该酸根离子的立体构型为________.

（3）M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示.

①该化合物的化学式为_______,已知晶胞参数a=0.542nm,此晶体的密度为_______g·cm–3.（写出计算式,不要求计算结果.阿伏加德罗常数为NA）

②该化合物难溶于水但易溶于氨水,其原因是________.此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色,深蓝色溶液中阳离子的化学式为_______.

8．东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜（铜镍合金）闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品.回答下列问题：

（1）镍元素基态原子的电子排布式为______,3d能级上的未成对电子数为_______.

（2）硫酸镍溶于氨水形成[Ni（NH3）6]SO4蓝色溶液.

①[Ni（NH3）6]SO4中阴离子的立体构型是________.

②在[Ni（NH3）6]SO4中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为______,提供孤电子对的成键原子是______.

③氨的沸点_______（填“高于”或“低于”）膦（PH3）,原因是_______；氨是______分子（填“极性”或“非极性”）,中心原子的轨道杂化类型为_______.

（3）铜晶体铜碳原子的堆积方式如图所示.

①基态铜在元素周期表中位置__________________.

②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目_________.

（4）某M原子的外围电子排布式为3s23p5,铜与M形成化合物的晶胞如图所示（黑点代表铜原子）.

①该晶体的化学式为__________________.

②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0,则铜与M形成的化合物属于________（填“离子”或“共价”）化合物.

③已知该晶体的密度为ρg·cm－3,阿伏加德罗常数为NA,则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为________pm（只写计算式）.

9．钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用.回答下列问题：

（1）准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过________方法区分晶体、准晶体和非晶体.

（2）基态K原子中,核外电子排布图是_________,占据最高能层电子的电子云轮廓图形状为___________.K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是______________________________________.

（3）测定发现I3AsF6中存在I3+离子.I3+离子的几何构型为_____________,中心原子的杂化类型为________________.

（4）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为a=0.446nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示.K与O间的最短距离为______nm,与K紧邻的O个数为__________.

（5）在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于______位置,O处于______位置.

10．铁及其化合物是日常生活生产中应用广泛的材料,钛铁合金具有吸氢特性,在制造以氢为能源的热泵和蓄电池等方面有广阔的应用前景.请回答下列问题：

（l）基态铁原子的价电子轨道表达式（电子排布图）为____________________________；在基态Ti2＋中,电子占据的最高能层具有的原子轨道数为____________.

（2）铁元素常见的离子有Fe2+和Fe3+,稳定性Fe2+___Fe3+（填“大于”或“小于”）,原因是___________.

（3）纳米氧化铁能催化火箭推进剂NH4ClO4的分解,NH4+的结构式为（标出配位键）______________.

（4）金属钛采用六方最密堆积的方式形成晶体.则金属钛晶胞的俯视图为___________.

A.

B.

C.

D.

（5）氮化钛熔点高,硬度大,具有典型的NaCl型晶体结构,其晶胞结构如图所示.

①设氮化钛晶体中Ti原子与跟它最邻近的N原子之间的距离为r,则与该Ti原子最邻近的Ti的数目为__________；

Ti原子与跟它次邻近的N原子之间的距离为____________.

②已知在氮化钛晶体中Ti原子的半径为apm,N原子的半径为bpm,它们在晶体中是紧密接触的,则在氮化钛晶体中原子的空间利用率为____________.（用a、b表示）

③碳氮化钛化合物在汽车制造和航天航空领域有广泛的应用,其结构是用碳原子代替氮化钛晶胞顶点的氮原子,则这种碳氮化钛化合物的化学式为_____________________.

11．钾和碘的相关化合物在化工医药材料等领域有广泛的应用.回答下列问题:

（1）基态K原子中,核外运动状态不同的电子共________种,占据最高能级的电子的电子云轮廓图形状为________.

（2）K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同.第一电离能比较:

K________（填“>”或“<”）Cr,金属键强度比较:

K________（填“>”或“<"）Cr.

（3）IO3-离子的立体构型的名称为________,中心原子的杂化方式为________.

（4）HIO4的酸性强于HIO3,其原因为________

（5）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,晶胞如图.

晶胞的棱长为a=0.446nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,K与I间的最短距离为________nm,与K紧邻的O的个数为________.

12．Li、Na、Mg、C、N、O

、S等元素的研究一直在进行中,其单质及化合物在诸多领域都有广泛的应用.回答下列问题：

（1）钠在火焰上灼烧的黄光是一种_____（填字母）

A．吸收光谱；B．发射光谱.

（2）H2S的VSEPR模型为________,其分子的空间构型为________；结合等电子体的知识判断

离子N3–的空间构型为________.

（3）Li2O是离子晶体,其晶格能可通过下图的Born-Haber循环计算得到.

可知Li2O晶格能为______kJ·mol-1.

（4）N、O、Mg元素的前3级电离能如下表所示：

X、Y、Z中为N元素的是______,判断理由是_____________________________.

（5）N5–为平面正五边形,科学家预测将来会制出含N4–、N6–等平面环状结构离子的盐,这一类离子中都存在大π键,可用符号

表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数（如苯分子中的大π键可表示为

）,则N4–离子中的大π键应表示为_________.

（6）一种Fe、Si金属间化合物的晶胞结构如下图所示：

晶胞中含铁原子为______个,已知晶胞参数为0.564nm,阿伏伽德罗常数的值为NA,则Fe、Si金属间化合物的密度为___________g·cm–3（列出计算式）

13．毒奶粉中发现的化工原料三聚氰胺可以由下列反应合成：

CaO＋3C

CaC2＋CO↑,CaC2＋N2

CaCN2＋C,CaCN2＋2H2O=NH2CN＋Ca（OH）2,NH2CN与水反应生成尿素[CO（NH2）2],尿素合成三聚氰胺.

（1）写出与Ca在同一周期且未成对电子数最多的基态原子的电子排布式：

___________；CaCN2中阴离子为CN22-,与CN22-互为等电子体的分子有N2O,由此可以推知CN22-的空间构型为________.

（2）1mol 尿素分子[CO（NH2）2]中含有的π键与σ键的数目之比为_______；

（3）三聚氰胺俗称“蛋白精”,其结构为

.其中氮原子的杂化方式有_____________.

（4）CaO晶胞如图所示,CaO晶体中Ca2＋的配位数为______,Ca2＋采取的堆积方式为____________,其中O2-处于Ca2＋堆积形成的八面体空隙中；已知CaO晶体的密度为ρ,求晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离_____________（列出计算式）；

（5）配位化合物K3[Fe（CN）n]遇亚铁离子会产生蓝色沉淀,因此可用于检验亚铁离子,已知铁原子的最外层电子数和配体提供电子数之和为14,求n=_____.

14．铜及其化合物在人们的日常生活中有着广泛的用途.回答下列问题：

（1）铜或铜盐的焰色反应为绿色,该光谱是________（填“吸收光谱”或“发射光谱”）.

（2）基态Cu原子中,核外电子占据的最低能层符号是________,其价电子层的电子排布式为___________,Cu与Ag均属于IB族,熔点：

Cu________Ag（填“>”或“<”）.

（3）[Cu（NH3）4]SO4中阴离子的立体构型是_______；中心原子的轨道杂化类型为_____,[Cu（NH3）4]SO4中Cu2＋与NH3之间形成的化学键称为_______________.

（4）用Cu作催化剂可以氧化乙醇生成乙醛,乙醛再被氧化成乙酸,等物质的量的乙醛与乙酸中σ键的数目比为_____________.

（5）氯、铜两种元素的电负性如表：

CuCl属于________（填“共价”或“离子”）化合物.

元素

Cl

Cu

电负性

3.2

1.9

（6）Cu与Cl形成某种化合物的晶胞如图所示,该晶体的密度为ρg·cm－3,晶胞边长为acm,则阿伏加德罗常数为______________（用含ρ、a的代数式表示）.

15．I．K2Cr2O7曾用于检测司机是否酒后驾驶：

Cr2O72－（橙色）+CH3CH2OH→Cr3+（绿色）+CH3COOH（未配平）

（1）基态Cr原子的价电子轨道表达式为_________.

（2）甘氨酸的结构简式为NH2CH2COOH,该分子中所含元素的第一电离能由大到小的顺序为___________,碳原子的轨道杂化类型为_______.

（3）已知Cr3+等过渡元素水合离子的颜色如下表所示：

离子

Sr3+

Cr3+

Fe2+

Zn2+

水合离子的颜色

无色

绿色

浅绿色

无色

请根据原子结构推测Sc3+、Zn2+的水合离子为无色的原因为___________.

Ⅱ．ZnCl2浓溶液常用于除去金属表面的氧化物,如与FeO反应可得Fe[Zn（OH）Cl2]2溶液.

（4）Fe[Zn（OH）Cl2]2的水溶液中不存在的微粒间作用力有________（填选项字母）.

A离子键B共价键C金属键D配位键E范德华力F氢键

Ⅲ．某微粒的球棍模型如下图所示.

（5）已知含有1个碳原子和3个氢原子,请写出该微粒的化学式：

_____.

Ⅳ．铜与氧元素形成的晶胞如下图所示：

（6）晶胞中Cu均匀地分散在立方体内部,a、b的坐标参数依次为（0,0,0）、（1/2,1/2,1/2）,则d的坐标参数为___________,已知该晶体的密度为ρg/cm3,NA是阿伏加德罗常数值,则晶胞参数为___________cm（列出计算式即可）.

16．硫和锌及其化合物用途广泛.回答下列问题：

（1）基态硫原子的价电子排布图为___________.

（2）已知基态锌、铜的电离能如表所示：

由表格数据知,I2（Cu）＞I2（Zn）的原因是__________.

（3）H2O分子中的键长比H2S中的键长______（填“长”或“短”）.H2O分子的键角比H2S的键角大,其原因是_______.

（4）S8与热的浓NaOH溶液反应的产物之一为Na2S3,S32-的空间构型为_________.

（5）噻吩（

）广泛应用于合成医药、农药、染料工业.

①噻吩分子中的大π键可用符号

表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数（如苯分子中的大π键可表示为

）,则噻吩分子中的大π键应表示为______.

②噻吩的沸点为84℃,吡咯（

）的沸点在129～131℃之间,后者沸点较高,其原因是___.1mol吡咯含____molσ键.

（6）硫化锌是一种半导体材料,其晶胞结构如图所示.

已知：

硫化锌晶体密度为dg·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则Zn2+和S2-之间的最短核间距（x）为_________nm（用代数式表示）.

17．今年是俄罗斯化学家门捷列夫提出“元素周期律”150周年.门捷列夫为好几种当时尚未发现的元素（如“类铝”“类硅”和“类硼”）留下了空位.而法国科学家在1875年研究闪锌矿（ZnS）时发现的“镓”,正是门捷列夫预言的“类铝”,其性质也是和预言中的惊人相似.请回答下列问题：

（1）①基态镓原子中,核外存在__________对自旋相反的电子,核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为__________形；门捷列夫预言的“类硼”就是现在的钪,“类硅”即是现在的锗.在镓、钪、锗三种元素的原子中,未成对电子数最多的是_________（填元素符号）.

②下列说法中,最有可能正确的一项是_________（填字母代号）.

A类铝在100℃时蒸气压很高B类铝的氧化物一定不能溶于强碱溶液

C类铝一定不能与沸水反应D类铝能生成类似明矾的矾类

（2）氯化镓晶体熔点为77.9℃.氯化镓分子中镓的杂化方式为_______,空间构型为_______；写出与氯化镓互为等电子的的分子、离子各一种：

_______、_______.

（3）GaN、GaP、GaAs都是很好的半导体材料,晶体类型与晶体硅类似,GaN、GaP、GaAs晶体的熔点如下表所示,分析其变化原因：

__________________.

GaN

GaP

GaAs

熔点

1700℃

1480℃

1238℃

（4）2011年,我国将镓列为战略储备金属,我国的镓储量约占世界储量的80％以上.砷化镓也是半导体材料,其结构与硫化锌类似,其晶胞结构如下图所示：

①原子坐标参数是晶胞的基本要素之一,表示晶胞内部各原子的相对位置.图中A（0,0,0）、B（

）、C（1,

）,则此晶胞中,距离A球最远的黑球的坐标参数为______________.

②若砷和镓的原子半径分别为acm和bcm,砷化镓的摩尔质量为Mg/mol,密度为

g/cm3,晶胞中原子体积占空间体积百分率（即原子体积的空间占有率）为_________（用含a、b、M、

、NA的代数式表示,NA表示阿伏加德罗常数的值）.

18．金属元素Fe、Ni、Pt均为周期表中同族元素,该族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途.

（1）Fe是常见的金属,生活中用途广泛.请回答下列问题：

①Fe在元素周期表中的位置为________________________.

②Fe的一种晶胞结构如图所示,测得晶胞边长为apm,则Fe原子半径为__________.

③已知：

FeO晶体晶胞结构为NaCl型,与O2－距离最近且等距离的亚铁离子围成的空间构型为________.

（2）铂可与不同的配体形成多种配合物,分子式为[Pt（NH3）2Cl4]的配合物的配体是_________；该配合物有两种不同的颜色,其中橙黄色比较不稳定,在水中的溶解度大；呈亮黄色的物质在水中的溶解度小,如下图所示的结构示意图中呈亮黄色的是_____（填“A”或“B”）,理由是___________.

A

B

（3）金属镍与镧（La）形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如图.

①测知镧镍合金晶胞体积为9.0×10－23cm3,则镧镍合金的晶体密度为____________（不必计算结果）.

②储氢原理为：

镧镍合金吸附H2,H2解离为原子,H原子储存在其中形成化合物.若储氢后,氢原子占据晶胞中上下底面的棱和面心,则形成的储氢化合物的化学式为____________.

（4）已知：

多原子分子中,若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道,则p电子可在多个原子间运动,形成“离域π键”（或大π键）.大π键可用

表示,其中m、n分别代表参与形成大π键的电子数和原子个数,如苯分子中大π键表示为

.下列微粒中存在“离域Π键”的是__________.

a.O3b.SO42-c.H