突破训练五.docx
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突破训练五
晶体结构与性质
突破训练（五）
1.如图为二维平面晶体示意图,对a、b晶体示意图所表示的化学式说法正确的是（ ）
A.a为A2X3,b为AX3B.a为AX3,b为AX2
C.a为AX2,b为AX3D.a为AX3,b为A2X3
[解析]a图中每个灰色球周围有6个白色球,而每个白色球为3个灰色球共有,故灰色球与白色球数目之比=1∶
=1∶2,a的化学式为AX2;b图中每个灰色球周围有6个白色球,而每个白色球为2个灰色球共有,故灰色球与白色球数目之比=1∶
=1∶3,b的化学式为AX3。
2..下列数据是对应物质的熔点（℃）
Na2O
NaCl
AlF3
AlCl3
920
801
1291
190
BCl3
Al2O3
CO2
SiO2
-107
2073
-57
1723
据此作出的下列判断中错误的是（ ）
A.铝的化合物的晶体中有的是离子晶体
B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
[解析]由表中数据可知,Al2O3为离子晶体,故A正确;表中AlCl3、BCl3和干冰是分子晶体,熔点都较低,故B错误;C和Si同主族,但氧化物的晶体类型不同,分别属于分子晶体和原子晶体,故C正确;Na和Al不同主族,但对应的氧化物都为离子晶体,说明不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体,故D正确。
3.如图是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图,试判断属于CsCl晶体结构的图像是（ ）
A.图
（1）和图（3）B.图
（2）和图（3）
C.只有图
（1）D.图
（1）和图（4）
[解析]由于在CsCl晶体中,每个Cs+周围同时吸引着最近且等距离的8个Cl-,同样每个Cl-周围同时吸引着最近且等距离的8个Cs+,图
（2）和图（3）都符合条件,B项正确。
4.自然界的CaF2又称萤石,是一种难溶于水的固体,属于典型的离子晶体。
下列一定能说明CaF2是离子晶体的实验是（ ）
A.CaF2难溶于水,其水溶液的导电性极弱
B.CaF2的熔、沸点较高,硬度较大
C.CaF2固体不导电,但在熔融状态下可以导电
D.CaF2在有机溶剂（如苯）中的溶解度极小
[解析]离子晶体是由离子构成的,熔化时克服的是离子键,产生自由移动的离子,能导电,而分子晶体、原子晶体熔化时,不能产生自由移动的离子,不导电,所以CaF2固体不导电,但在熔融状态下可导电一定能说明CaF2是离子晶体,C正确。
5.最近科学家们发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子,如图K42-4所示。
顶点和面心的原子是钛原子,棱的中心和体心的原子是碳原子,则它的化学式是（ ）
A.TiCB.Ti6C7C.Ti14C13D.Ti13C14
[解析]根据题意知,图给结构就是其分子结构,分子中含有的原子数就是其化学式中含有的原子数,直接数出其中的Ti原子和C原子个数即可,其分子式为Ti14C13。
6.有关晶体的结构如图所示,下列说法中不正确的是（ ）
A.在NaCl晶体（图甲）中,距Na+最近的Cl-形成正八面体
B.该气态团簇分子（图乙）的分子式为EF或FE
C.在CO2晶体（图丙）中,一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻
D.在碘晶体（图丁）中,存在非极性共价键和范德华力
[解析]在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-有6个,这6个离子构成一个正八面体,A正确;气态团簇分子不同于晶胞,气态团簇分子中含有4个E原子,4个F原子,则分子式为E4F4或F4E4,B错误;在CO2晶体（图丙）中,一个CO2分子周围等距离且最近的CO2个数=3×8÷2=12,C正确;碘为分子晶体,分子内存在非极性共价键,分子间存在范德华力,D正确。
7．原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期。
自然界中存在多种A的化合物，B原子核外电子有6种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形分子。
D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。
请回答下列问题：
（1）这四种元素中电负性最大的元素，其基态原子的价电子排布图为__________，第一电离能最小的元素是________（填元素符号）。
（2）C所在主族的前四种元素分别与A形成的化合物，沸点由高到低的顺序是_________（填化学式），呈现如此递变规律的原因是___________________________。
（3）B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图1所示，其原子的杂化类型为__________，另一种的晶胞如图2所示，若此晶胞中的棱长为356.6pm，则此晶胞的密度为_________g·cm－3（保留两位有效数字）。
（4）D元素形成的单质，其晶体的堆积模型为___________，D的醋酸盐晶体局部结构如图3，该晶体中含有的化学键是_________（填序号）。
①极性键 ②非极性键 ③配位键 ④金属键
解析：
原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，则A为H元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，则B为C元素；D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子外围电子排布为3d104s1，则D为Cu元素；结合原子序数可知，C只能处于第三周期，B与C可形成正四面体形分子，则B为Cl元素。
（1）四种元素中电负性最大的是Cl，其基态原子的价电子排布图为
四种元素中只有Cu为金属，其他为非金属，Cu的第一电离能最小。
（2）HF分子之间形成氢键，使其熔沸点较高，HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高，即沸点由高到低的顺序是HF>HI>HBr>HCl。
（3）图1为平面结构，在其层状结构中碳碳键键角为120°，每个碳原子都结合着3个碳原子，碳原子采取sp2杂化；图2一个晶胞中含碳原子数为8×
＋6×
＋4＝8，晶胞质量为
g，所以晶胞密度＝[（8×12）÷（6.02×1023）g]÷（356.6×10－10cm）3≈3.5g·cm－3。
（4）晶体Cu为面心立方最密堆积，结合图3醋酸铜晶体的局部结构可确定其晶体中含有极性键、非极性键和配位键，故是①②③。
答案：
（1）
Cu
（2）HF＞HI＞HBr＞HCl HF分子之间形成氢键使其熔沸点较高，HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大
（3）sp2 3.5 （4）面心立方最密堆积 ①②③
8．钒和镍及其化合物是重要的合金材料和催化剂，其储氢合金可作为一种新型锌离子电池的负极材料，该电池以Zn（CF3SO3）2为电解质，以有缺陷的阳离子型ZnMn2O4为电极，成功获得了稳定的大功率电流。
（1）基态钒原子的价电子排布式为________，其排布时能量最高的电子所占据能级的原子轨道有________个伸展方向。
（2）VO2＋与
可形成配合物。
中三种非金属元素的电负性由大到小的顺序为____________（用元素符号表示）。
（3）镍形成的配离子[Ni（NH3）6]2＋、[Ni（CN）4]2－中，NH3分子的空间构型为____________。
与CN－互为等电子体的一种分子的化学式为____________。
（4）三氟甲磺酸（CF3SO3H）是一种有机强酸，结构式如图1所示，通常以CS2、IF5、H2O2等为主要原料来制取。
①H2O2分子中O原子的杂化方式为________。
②三氟甲磺酸能与碘苯反应生成三氟甲磺酸苯酯和碘化氢。
1个三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ键的数目为________。
（5）硫化锌晶体的构型有多种，其中一种硫化锌的晶胞如图2所示，该晶胞中S2－的配位数为________。
（6）镧镍合金是重要的储氢材料，其储氢后的晶胞如图3所示。
①储氢前该镧镍合金的化学式为________。
②该镧镍合金储氢后氢的密度为________________（用NA表示阿伏加德罗常数的值）g·cm－3。
解析：
（1）钒为23号元素，基态钒原子的价电子排布式为3d34s2，其排布时能量最高的电子所占据能级为3d,3d原子轨道有5个伸展方向。
（2）C、H、O三种元素的电负性大小顺序是O>C>H。
（3）NH3分子中N原子的价层电子对数目＝3＋
×（5－1×3）＝4，采用sp3杂化，空间构型为三角锥形；与CN－互为等电子体的分子为N2（或CO）。
（4）①H2O2分子中O原子与2个原子相连，含有2个孤电子对，价层电子对数目＝2＋2＝4，采用sp3杂化；②根据三氟甲磺酸的结构，三氟甲磺酸苯酯的结构为
，1个三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ键有3个C—F键、1个C—S键、2个S===O键、1个S—O键、1个C—O键，苯环上含有5个C—H和6个C—C键，σ键数目为19个。
（5）在硫化锌的晶胞中S2－和Zn2＋配位数相等，晶体中与Zn2＋距离最近且相等的S2－有4个，配位数为4。
（6）①储氢前，晶胞中含有镧原子数＝8×
＝1，含镍原子数＝8×
＋1＝5，合金的化学式为LaNi5。
②储氢后的晶胞中H2数目为8×
＋2×
＝3，储氢后的化学式为LaNi5H6，储氢后1mol晶胞的体积为（a×10－10cm）3×NA＝a3×10－30×NAcm3，1mol晶胞中含有的氢气质量为6g，则该镧镍合金储氢后氢的密度为
＝
g·cm－3。
答案：
（1）3d34s2 5
（2）O>C>H
（3）三角锥形 N2（或CO） （4）①sp3 ②19
（5）4 （6）①LaNi5 ②
9．X、Y、Z、W、R、M六种元素，位于元素周期表的前四周期，它们的核电荷数依次增大，相关信息如下：
元素
相关信息
X
其单质为固体，常作电极材料
Y
原子核外有6种不同运动状态的电子
Z
非金属元素，基态原子的s轨道的电子总数与p轨道的电子总数相同
W
主族元素，与Z原子的价电子数相同
R
价层电子排布为3d64s2
M
ⅠB族，其单质常用作导线
请回答下列问题（答题时，X、Y、Z、W、R、M用所对应的元素符号表示）：
（1）X的单质与Z的单质反应的产物为______（填化学式）。
（2）Z、W相比，第一电离能较大的是________，M2＋的核外电子排布式为________。
（3）M2Z的熔点比M2W的________（填“高”或“低”），请解释原因________________________________________________________________________。
（4）Y和Z形成的化合物YZ2的VSEPR模型为________，其中Y原子的杂化轨道类型为______；
N
和YZ2互为等电子体，则N
的结构式为______。
（5）MRW2的晶胞如图所示，晶胞参数a＝0.524nm，c＝1.032nm；MRW2的晶胞中每个M原子与________个W原子相连，晶体密度ρ＝________g·cm－3（只要求列算式，不必计算出数值，NA＝6.02×1023mol－1）。
解析：
根据题意推出X、Y、Z、W、R、M六种元素依次为：
Li、C、O、S、Fe、Cu。
（1）Li与O2反应只能生成Li2O。
（2）同主族元素，第一电离能自上而下逐渐减小，所以第一电离能较大的是O。
Cu的核外电子排布式为[Ar]3d104s1，Cu2＋的核外电子排布式为[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。
（3）Cu2O与Cu2S都为离子晶体，离子半径越小，晶格能越大，对应的熔点越高，因O2－半径比S2－半径小，Cu2O比Cu2S的晶格能大，所以Cu2O的熔点高。
（4）O和C形成的化合物CO2中，C原子价层电子对数为2，不含孤电子对，故VSEPR模型为直线形，其中C原子的杂化轨道类型为sp杂化；N
和CO2互为等电子体，则N
的结构与CO2相似，则结构式为[N===N===N]－。
（5）由面心上1个Cu与2个S相连，晶胞内每个Cu原子与4个S相连；8个S均在体内，由该晶体的化学式为CuFeS2，则晶胞质量为
g，晶胞参数a＝0.524nm，c＝1.032nm，体积为（0.524×10－7cm）2×1.032×10－7cm，ρ＝
＝
g·cm－3。
答案：
（1）Li2O
（2）O [Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9
（3）高 O2－半径比S2－半径小，Cu2O比Cu2S的晶格能大，所以Cu2O的熔点高
（4）直线形 sp杂化 [N===N===N]－
（5）4
10.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
S8
FeS2
SO2
SO3
H2SO4
熔点/℃
－85.5
115.2
＞600
（分解）
－75.5
16.8
10.3
沸点/℃
－60.3
444.6
－10.0
45.0
337.0
回答下列问题：
（1）基态Fe原子价层电子的电子排布图（轨道表达式）为________，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。
（2）根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3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S8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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（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）所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________。
（5）FeS2晶体的晶胞如图（c）所示。
晶胞边长为anm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为________________g·cm－3；晶胞中Fe2＋位于S
所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为________nm。
解析：
（1）基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，因此其价层电子的电子排布图为
；基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，最高能级为3p，其电子云轮廓图为哑铃（纺锤）形。
（2）根据价层电子对互斥理论可知，H2S、SO2、SO3三种分子中S原子的价层电子对数分别为4、3、3，因此H2S中S原子价层电子对数不同于其他两种分子。
（3）S8和SO2均为分子晶体，S8的相对分子质量大于SO2，因此S8的分子间作用力大，熔沸点比SO2的高。
（4）SO3的中心原子为S，中心原子的孤电子对数＝（6－2×3）/2＝0，中心原子结合3个氧原子，结合每个O原子有且只能有一个σ键，所以S形成3个σ键，S的价层电子对数为0＋3＝3，S为sp2杂化，根据sp2杂化轨道构型可知，SO3为平面形分子，符合形成大π键条件，可形成4中心6电子大π键，因此有两种共价键类型。
如题图（b）所示的三聚分子中每个S原子与4个O原子结合，形成正四面体结构，S原子的杂化轨道类型为sp3。
（5）分析晶胞结构可知，Fe2＋位于棱边和体心，S
位于顶点和面心，因此每个晶胞中含有的Fe2＋个数＝12×
＋1＝4，每个晶胞中含有的S
个数＝6×
＋8×
＝4，即每个晶胞中含有4个FeS2。
一个晶胞的质量＝
g，晶胞的体积＝（a×10－7）3cm3，该晶体密度＝
g·cm－3＝
×1021g·cm－3。
正八面体的边长即为两个面心点的距离，因此正八面体的边长为
anm。
答案：
（1）
哑铃（纺锤）
（2）H2S （3）S8相对分子质量大，分子间范德华力强
（4）平面三角 2 sp3 （5）
×1021
a
11．自然界中存在大量金属元素，其中钠、镁、铝、铁、铜等在工农业生产中有着广泛的应用。
（1）请写出Fe的基态原子核外电子排布式________________________________________________________________________。
（2）金属A的原子只有3个电子层，其第一至第四电离能如下：
I1
I2
I3
I4
电离能/（kJ·mol－1）
932
1821
15390
21771
则A原子的价电子排布式为________。
（3）合成氨工业中，原料气（N2、H2及少量CO、NH3的混合气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜（Ⅰ）溶液来吸收原料气中的CO，其反应是（Ac—代表CH3COO—）：
[Cu（NH3）2]Ac＋CO＋NH3[Cu（NH3）3CO]Ac[醋酸羰基三氨合铜（Ⅰ）]。
①C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序为____________。
②配合物[Cu（NH3）3CO]Ac中心原子的配位数为________。
③在一定条件下NH3与CO2能合成尿素[CO（NH2）2]，尿素中C原子和N原子轨道的杂化类型分别为__________、________；1mol尿素分子中，σ键的数目为________NA。
（4）NaCl和MgO都属于离子晶体，NaCl的熔点为801.3℃，MgO的熔点高达2800℃。
造成两种晶体熔点差距的主要原因是_________________________________________。
（5）（NH4）2SO4、NH4NO3等颗粒物及扬尘等易引起雾霾。
其中NH
的空间构型是_____，与NO
互为等电子体的分子是________（填化学式）。
（6）铜的化合物种类很多，如图是氯化亚铜的晶胞结构，已知晶胞的棱长为acm，则氯化亚铜密度的计算式为ρ＝________g·cm－3。
（用NA表示阿伏加德罗常数的值）
解析：
（2）观察金属A的第一至第四电离能知其在失去第3个电子时需要的能量非常大，所以此元素很容易失去最外层2个电子，且A有3个电子层，所以A是Mg，Mg的价电子排布式为3s2。
（3）②配合物[Cu（NH3）3CO]Ac的中心原子Cu原子附近有3个NH3和1个CO，所以其配位数为4。
③尿素[CO（NH2）2]的结构式为
，尿素中C原子和N原子轨道的杂化类型分别为sp2杂化、sp3杂化；1mol尿素分子中σ键的数目为7NA。
（6）根据CuCl晶胞结构可知，一个晶胞中含有Cu＋的数目为8×
＋6×
＝4，含Cl－的数目为4，所以一个晶胞中含有4个CuCl，则ρ＝
＝
g·cm－3＝
g·cm－3。
答案：
（1）[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2
（2）3s2 （3）①C（4）MgO晶体所含离子半径小，电荷数多，晶格能大 （5）正四面体 SO3（或BF3等其他合理答案） （6）
12．已知A、B、C、D、E五种元素是周期表中前四周期元素，且原子序数依次增大。
其中A、B、C为同周期的非金属元素，且B、C原子中均有两个未成对电子。
D、E为同周期元素且分别位于s区和d区。
五种元素所有的s能级电子均为全充满。
E的d能级电子数等于A、B、C最高能层的p能级电子数之和。
回答下列问题：
（1）五种元素中，电负性最大的是________（填元素符号）。
（2）E常有＋2、＋3两种价态，画出E2＋的价电子排布图：
________________。
（3）与BC互为等电子体的分子、离子分别是______________________（各举1例），BC的结构式为______________（若有配位键，须用“→”表示出来），实验测得该分子的极性极弱，试从结构方面进行解释：
________________________________________________。
（4）自然界中，含A的钠盐是一种天然矿藏，其化学式写作Na2A4O7·10H2O，实际上它的结构单元是由2个H3AO3和2个[A（OH）4]－缩合而成的双六元环，应该写成Na2[A4O5（OH）4]·8H2O，其结构式如图1所示，它的阴离子可形成链状结构。
①A原子的杂化方式为________。
②Na2[A4O5（OH）4]·8H2O的阴离子由极性键和配位键构成，请在图中用“→”标出其中的配位键。
该阴离子通过________________相互结合形成链状结构。
③已知H3AO3为一元弱酸，根据上述信息，用离子方程式解释分析H3AO3为一元酸的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）E2＋在水溶液中以[E（H2O）6]2＋形式存在，向含E2＋的溶液中加入氨水，可生成[E（NH3）6]2＋，[E（NH3）6]2＋更稳定，原因是_____________________________。
（6）由元素B、D组成的某离子化合物的晶胞结构如图2所示，则该物质的电子式为_____。
若晶胞的长、宽、高分别为520pm、520pm和690pm，该晶体的密度为________（保留小数点后两位数字）g·cm－3。
解析：
（1）根据题目信息推断可知，A、B、C、D、E分别为B（硼元素）、C（碳元素）、O、Ca、Co，电负性最大的是O元素。
（2）Co2＋的价电子排布式为3d7，其价电子排布图为
（3）与CO互为等电子体的分子是N2，离子是CN－，CO的结构式为C
O，CO分子的极性因配位键与共价键的极性相反几乎完全抵消，故分子极性很小。
（4）①A为B（硼）元素，结构中B原子形成3个单键和4个单键，可知其有sp2和sp3两种杂化类型；②形成4个单键的B原子，其中有一个是配位键，即形成HO―→B配位键；从图示可知，阴离子中含—OH，—OH与—OH之间可形成氢键，即阴离子通过氢键相互结合形成链状结构；③因H3BO3与水电离出的OH－以配位键结合，促进水电离出H＋，H3BO3＋H2O[B（OH）4]－＋H＋，故H3BO3为一元酸。
（5）因氮的电负性比氧的小，故氮原子提供孤对电子的能力更强，形成的配位键更强，配离子更稳定。
（6）B是C元素，D是Ca元素，二者形成的离子化合物为CaC2，其电子式为Ca2＋[
]2－，1个CaC2的晶胞中，Ca2＋、C
的数目均为4，该晶胞的密度为
＝
≈2.28g·cm－3。
答案：
（1）O
（2）
（3）N2、CN－（其他合理答案均可） C
O 分子中氧原子提供孤对电子形成配位键抵消了共价键的共用电子对偏向氧原子产生的极性
（4）①sp2和sp3
②
氢键
③H3BO3＋H2O[B（OH）4]－＋H＋{或B（OH）3＋H2O[B（OH）4]－＋H＋}
（5）N的电负性小于O，N原子更易提供孤对电子形成配位键
（6）Ca2＋[
]2－ 2.28
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