高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 3.3 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

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3.3 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練 1.[高考集萃](1)[2015課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ]①CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物的熔點(diǎn)為253 K，沸點(diǎn)為376 K，其固體屬于________晶體。 ②碳有多種同素異形體，其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示： a．在石墨烯晶體中，每個(gè)C原子連接________個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有________個(gè)C原子。 b．在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán)，每個(gè)C原子連接________個(gè)六元環(huán)，六元環(huán)中最多有________個(gè)C原子在同一平面。 (2)[2015山東高考]氟在自然界中常以CaF2的形式存在。 ①下列有關(guān)CaF2的表述正確的是________。 a．Ca2＋與F－間僅存在靜電吸引作用 b．F－的離子半徑小于Cl－，則CaF2的熔點(diǎn)高于CaCl2 c．陰陽(yáng)離子比為2∶1的物質(zhì)，均與CaF2晶體構(gòu)型相同 d．CaF2中的化學(xué)鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電 ②CaF2難溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是__________________(用離子方程式表示)。已知AlF在溶液中可穩(wěn)定存在。 (3)[2015海南高考]①釩的某種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，晶胞中實(shí)際擁有的陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)分別為_(kāi)_______、________。 ②V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到釩酸鈉(Na3VO4)，該鹽陰離子的立體構(gòu)型為_(kāi)_______；也可以得到偏釩酸鈉，其陰離子呈如圖2所示的無(wú)限鏈狀結(jié)構(gòu)，則偏釩酸鈉的化學(xué)式為_(kāi)_______。 答案　(1)①分子?、赼.3　2　b．12　4 (2)①bd②3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF (3)①4　2　②正四面體　NaVO3 解析　(1)①Fe(CO)5的熔、沸點(diǎn)較低，符合分子晶體的特點(diǎn)，故其固體為分子晶體。②a.由石墨烯晶體結(jié)構(gòu)圖可知，每個(gè)C原子連接3個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有的C原子數(shù)為6＝2。b.觀察金剛石晶體的空間構(gòu)型，以1個(gè)C原子為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，1個(gè)C原子和4個(gè)C原子相連，則它必然在4個(gè)六元環(huán)上，這4個(gè)C原子中每個(gè)C原子又和另外3個(gè)C原子相連，必然又在另外3個(gè)六元環(huán)上，34＝12，所以每個(gè)C原子連接12個(gè)六元環(huán)；六元環(huán)中最多有4個(gè)C原子在同一平面。 (2)①CaF2為離子化合物，熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電，Ca2＋與F－間既有靜電吸引作用，又有靜電排斥作用，a錯(cuò)，d對(duì)；離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，故CaF2的熔點(diǎn)高于CaCl2熔點(diǎn)，b對(duì)；陰陽(yáng)離子比為2∶1的物質(zhì)，其晶體構(gòu)型與陰陽(yáng)離子的半徑的相對(duì)大小有關(guān)，c錯(cuò)。②由題中信息可知Al3＋與F－結(jié)合生成較穩(wěn)定的AlF，導(dǎo)致溶解平衡CaF2(s)Ca2＋(aq)＋2F－(aq)右移而使CaF2溶解，故反應(yīng)的離子方程式可表示為3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF。 (3)①利用均攤法可確定晶胞中O原子數(shù)為4＋2＝4，V原子數(shù)為8＋1＝2，即晶胞中陰、陽(yáng)離子數(shù)目分別為4、2。②VO中含有4個(gè)成鍵電子對(duì)，中心原子為sp3雜化，其立體構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu)；偏釩酸鈉的化學(xué)式為NaVO3。 2．[2015課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ]A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2－和B＋具有相同的電子構(gòu)型；C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有一個(gè)未成對(duì)電子。回答下列問(wèn)題： (1)四種元素中電負(fù)性最大的是________(填元素符號(hào))，其中C原子的核外電子排布式為_(kāi)_______。 (2)單質(zhì)A有兩種同素異形體，其中沸點(diǎn)高的是________(填分子式)，原因是________________________；A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為_(kāi)_______和________。 (3)C和D反應(yīng)可生成組成比為1∶3的化合物E，E的立體構(gòu)型為_(kāi)_______，中心原子的雜化軌道類型為_(kāi)_______。 (4)化合物D2A的立體構(gòu)型為_(kāi)_______，中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_(kāi)_______，單質(zhì)D與濕潤(rùn)的Na2CO3反應(yīng)可制備D2A，其化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________。 (5)A和B能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a＝0.566 nm，F(xiàn)的化學(xué)式為_(kāi)_______；晶胞中A原子的配位數(shù)為_(kāi)_______；列式計(jì)算晶體F的密度(gcm－3)________。 答案　(1)O　1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3) (2)O3　O3相對(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力大　分子晶體　離子晶體 (3)三角錐形　sp3 (4)V形　4　2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl) (5)Na2O　8?。?.27 gcm－3 解析　C的核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，則C可能是Li或P，但是A、B、C、D原子序數(shù)依次增大，所以C應(yīng)為P，D的最外層只有一個(gè)未成對(duì)電子，所以D為Cl。A2－和B＋的電子層結(jié)構(gòu)相同，則A為O，B為Na。 (1)電負(fù)性最大，也即非金屬性最強(qiáng)的為O。P為15號(hào)元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p3。 (2)氧的兩種同素異形體分別為O2和O3，均為分子晶體，分子晶體中相對(duì)分子質(zhì)量越大，沸點(diǎn)越高。H2O為分子晶體，NaH為離子晶體。 (3)PCl3中P有一對(duì)孤對(duì)電子，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為1＋3＝4，所以P為sp3雜化，PCl3的空間構(gòu)型為三角錐形。 (4)Cl2O中O有兩對(duì)孤對(duì)電子，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2＋2＝4，所以O(shè)為sp3雜化，Cl2O的空間構(gòu)型為V形。Cl2O中Cl為＋1價(jià)，Cl2發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cl2O和NaCl。 (5)由晶胞圖知，小黑球有8個(gè)，大黑球有81/8＋61/2＝4，所以化學(xué)式為Na2O。小黑球?yàn)镹a，大黑球?yàn)镺。A為O，由晶胞結(jié)構(gòu)知，面心上的1個(gè)O連有4個(gè)鈉，在相鄰的另一個(gè)晶胞中，O也連有4個(gè)鈉，故O的配位數(shù)為8。1個(gè)晶胞中含有4個(gè)Na2O，根據(jù)密度公式有ρ＝＝＝＝2.27(gcm－3)。 3．[2014福建高考]氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤(rùn)滑劑。立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。 (1)基態(tài)硼原子的電子排布式為_(kāi)___________。 (2)關(guān)于這兩種晶體的說(shuō)法，正確的是________(填序號(hào))。 a．立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度大 b．六方相氮化硼層間作用力小，所以質(zhì)地軟 c．兩種晶體中的B—N鍵均為共價(jià)鍵 d．兩種晶體均為分子晶體 (3)六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為_(kāi)_______，其結(jié)構(gòu)與石墨相似卻不導(dǎo)電，原因是________________________________________________________________________。 (4)立方相氮化硼晶體中，硼原子的雜化軌道類型為_(kāi)_________。該晶體的天然礦物在青藏高原地下約300 km的古地殼中被發(fā)現(xiàn)。根據(jù)這一礦物形成事實(shí)，推斷實(shí)驗(yàn)室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應(yīng)是 ________________________________________________________________________。 (5)NH4BF4(氟硼酸銨)是合成氮化硼納米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有________mol配位鍵。 答案　(1)1s22s22p1　(2)bc (3)平面三角形　層狀結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由移動(dòng)的電子 (4)sp3　高溫、高壓　(5)2 解析　本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，意在考查考生對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用能力。 (2)立方相氮化硼只含有σ鍵，a錯(cuò)誤；六方相氮化硼質(zhì)地軟，是由于其層間作用力為范德華力，作用力小，b正確；B、N均為非金屬元素，兩者形成的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵，c正確；六方相氮化硼屬于分子晶體，立方相氮化硼屬于原子晶體，d錯(cuò)誤。 (3)觀察六方相氮化硼的晶體結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)硼原子與相鄰3個(gè)氮原子構(gòu)成平面三角形。其結(jié)構(gòu)雖與石墨相似，但由于N的電負(fù)性較大，共價(jià)鍵上的電子被N原子強(qiáng)烈吸引，不能自由移動(dòng)，所以不導(dǎo)電。 (4)立方相氮化硼晶體中，每個(gè)硼原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵，所以為sp3雜化；地下約300 km的環(huán)境應(yīng)為高溫、高壓。 (5)NH中存在一個(gè)由氮原子提供孤電子對(duì)、H＋提供空軌道而形成的配位鍵；在BF中，存在一個(gè)由F－提供孤電子對(duì)、B提供空軌道而形成的配位鍵，所以1 mol氟硼酸銨中含有2 mol配位鍵。 4．[2013課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ]前四周期原子序數(shù)依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的價(jià)電子層中未成對(duì)電子均只有1個(gè)，并且A－和B＋的電子數(shù)相差為8；與B位于同一周期的C和D，它們價(jià)電子層中的未成對(duì)電子數(shù)分別為4和2，且原子序數(shù)相差為2。 回答下列問(wèn)題： (1)D2＋的價(jià)層電子排布圖為_(kāi)_______。 (2)四種元素中第一電離能最小的是________，電負(fù)性最大的是________(填元素符號(hào))。 (3)A、B和D三種元素組成的一個(gè)化合物的晶胞如圖所示。 ①該化合物的化學(xué)式為_(kāi)_______；D的配位數(shù)為_(kāi)_______； ②列式計(jì)算該晶體的密度________gcm－3。 答案　(1) 　(2)K　F　(3)①K2NiF4　6 ②＝3.4 解析　本題考查了元素推斷、電子排布式、第一電離能、電負(fù)性、晶體化學(xué)式求法、晶胞密度的計(jì)算、配合物知識(shí)。A、B、C、D的原子序數(shù)依次增大，A和B的價(jià)電子層中未成對(duì)電子均只有1個(gè)，且B＋比A－多8個(gè)電子，故A為F元素，B為K元素，在第四周期中未成對(duì)電子數(shù)為4的原子的價(jià)電子排布為3d64s2，故C為Fe元素，D的原子序數(shù)比Fe大2，D為Ni元素。 (1)Ni2＋由Ni原子失去最外層兩個(gè)電子得到，故其價(jià)層電子排布圖為 (2)F是電負(fù)性最大的元素，第一電離能很大；同周期元素中原子序數(shù)越大，第一電離能也較大，故第一電離能最小的是K元素。 (3)①在該化合物中F原子位于棱、面心以及體內(nèi)，故個(gè)數(shù)＝16＋4＋2＝8，K原子位于棱和體內(nèi)，故個(gè)數(shù)＝8＋2＝4，Ni原子位于8個(gè)頂點(diǎn)上和體內(nèi)，故個(gè)數(shù)＝8＋1＝2，所以化學(xué)式為K2NiF4；由圖示可看出在每個(gè)Ni原子周圍有6個(gè)F原子，故配位數(shù)為6。②結(jié)合解析①，根據(jù)密度的公式ρ＝＝＝3.4 gcm－3。 5．[高考集萃] (1)[2014江蘇高考]Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。銅晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，銅晶體中每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目為_(kāi)_______。 (2)[2014課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ]早期發(fā)現(xiàn)的一種天然二十面體準(zhǔn)晶顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成?；卮鹣铝袉?wèn)題： ①準(zhǔn)晶是一種無(wú)平移周期序，但有嚴(yán)格準(zhǔn)周期位置序的獨(dú)特晶體，可通過(guò)________方法區(qū)分晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體。 ②Cu2O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個(gè)氧原子，其余氧原子位于面心和頂點(diǎn)，則該晶胞中有________個(gè)銅原子。 ③Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a＝0.405 nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為_(kāi)_______，列式表示Al單質(zhì)的密度________gcm－3(不必計(jì)算出結(jié)果)。 (3)[2014課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ]周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，b的價(jià)電子層中的未成對(duì)電子有3個(gè)，c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，d與c同族；e的最外層只有1個(gè)電子，但次外層有18個(gè)電子。回答下列問(wèn)題： ①e和c形成的一種離子化合物的晶體結(jié)構(gòu)如圖1，則e離子的電荷為_(kāi)_______。 ②這5種元素形成的一種1∶1型離子化合物中，陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)；陽(yáng)離子呈軸向狹長(zhǎng)的八面體結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。該化合物中，陰離子為_(kāi)_____________，陽(yáng)離子中存在的化學(xué)鍵類型有________；該化合物加熱時(shí)首先失去的組分是________，判斷理由是____________________。 (4)[2014四川高考]X、Y、Z、R為前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大。XY2是紅棕色氣體；X與氫元素可形成XH3；Z基態(tài)原子的M層與K層電子數(shù)相等；R2＋離子的3d軌道中有9個(gè)電子。Z與某元素形成的化合物的晶胞如圖所示，晶胞中陰離子與陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)比是________。 答案　(1)12 (2)①X射線衍射　②16?、?2　 (3)①＋1?、赟O　共價(jià)鍵和配位鍵　H2O H2O與Cu2＋的配位鍵比NH3與Cu2＋的弱 (4)2∶1 解析　(1)根據(jù)銅晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，在每個(gè)銅原子周圍與其距離最近的銅原子每層有4個(gè)，共有3層，所以銅晶體內(nèi)每個(gè)銅原子周圍與其距離最近的銅原子共有12個(gè)。 (2)①區(qū)分晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體可運(yùn)用X射線衍射的方法。②根據(jù)均攤原理，一個(gè)晶胞中含有的氧原子為4＋6＋8＝8(個(gè))，再結(jié)合化學(xué)式Cu2O知一個(gè)晶胞中含有16個(gè)銅原子。③面心立方晶胞中粒子的配位數(shù)是12。一個(gè)鋁晶胞中含有的鋁原子數(shù)為8＋6＝4(個(gè))，一個(gè)晶胞的質(zhì)量為27 g，再利用密度與質(zhì)量、晶胞參數(shù)a的關(guān)系即可求出密度，計(jì)算中要注意1 nm＝10－7 cm。 (3)由題意推出元素a、b、c、d、e依次是H、N、O、S、Cu。①由圖可知e和c的個(gè)數(shù)比為2∶1，則化學(xué)式為Cu2O，O為－2價(jià)，則e離子的電荷為＋1；②由該化合物的陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)可知，該陽(yáng)離子可以表示為[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋，結(jié)合陰離子是正四面體結(jié)構(gòu)，可知陰離子為SO，即該化合物是Cu(NH3)4(H2O)2SO4；陽(yáng)離子中存在的化學(xué)鍵有共價(jià)鍵和配位鍵；由于H2O與Cu2＋配位鍵比NH3與Cu2＋的弱，故加熱該化合物時(shí)，首先失去的組分是H2O。 (4)陰離子個(gè)數(shù)為2＋4＝4，陽(yáng)離子個(gè)數(shù)為1＋8＝2，故陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比為2∶1。