高考化學總復習 配餐作業(yè)39 晶體結構與性質

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晶體結構與性質 1．(2015課標全國卷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元素最外層有一個未成對電子?；卮鹣铝袉栴}： (1)四種元素中電負性最大的是________(填元素符號)，其中C原子的核外電子排布式為________。 (2)單質A有兩種同素異形體，其中沸點高的是__________(填分子式)，原因是__________________________；A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為__________和__________。 (3)C和D反應可生成組成比為1∶3的化合物E，E的立體構型為__________，中心原子的雜化軌道類型為__________。 (4)化合物D2A的立體構型為__________，中心原子的價層電子對數(shù)為__________，單質D與濕潤的Na2CO3反應可制備D2A，其化學方程式為______________________。 (5)A和B能夠形成化合物F，其晶胞結構如圖所示，晶胞參數(shù)a＝0.566 nm，F(xiàn)的化學式為______；晶胞中A原子的配位數(shù)為________；列式計算晶體F的密度(gcm－3)__________。 解析：根據(jù)題目條件，可推出A、B、C、D分別為O、Na、P、Cl。 (1)電負性最大的為O，P的核外電子排布為1s22s22p63s23p3。 (2)單質A有O2、O3兩種同素異形體，相對分子質量大的，分子間作用力也大，沸點高。A、B的氫化物分別為H2O、NaH，晶體類型分別為分子晶體、離子晶體。 (3)E為PCl3，P含有一對孤電子對，價層電子對數(shù)為4，立體構型為三角錐形，中心原子P的雜化類型為sp3雜化。 (4)Cl2O中的中心原子為O，O有2對σ鍵電子對，孤電子對數(shù)＝(6－21)＝2，故價層電子對數(shù)為4，分子的立體構型為V形。根據(jù)得失電子守恒配平化學方程式，得2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋2NaCl＋CO2。 (5)晶胞中O2－為8＋6＝4，Na＋為8個，則化學式為Na2O。以頂點氧原子為中心，與氧原子距離相等且最近的鈉原子的個數(shù)為8，則氧原子的配位數(shù)為8。 晶體F的密度為 ＝2.27 gcm－3。 答案：(1)O　1s22s22p63s23p3 (或[Ne]3s23p3) (2)O3　O3相對分子質量較大，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 ＝2.27 gcm－3 2．(1)原子形成化合物時，電子云間的相互作用對物質的結構與性質會產生影響。試回答： ①BF3分子的立體結構為__________形，NF3分子的立體結構為__________形。 ②碳原子有4個價電子，在有機化合物中價電子均參與成鍵，但雜化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔分子中，碳原子進行sp3雜化的是(寫結構簡式)____________，存在一個π鍵的是(寫名稱)____________。 ③H2O、NH3、CH4分子中鍵角由大到小的順序為______________，原因是________________。 (2)下圖為CaF2、H3BO3(層狀結構，層內的H3BO3分子通過氫鍵結合)、金屬銅三種晶體的結構示意圖，請回答下列問題： ①圖Ⅰ所示的CaF2晶體中與Ca2＋最近且等距離的F－數(shù)為__________，圖Ⅲ中未標號的銅原子形成晶體后最緊鄰的銅原子數(shù)為__________。 ②圖Ⅱ所示的物質結構中最外層已達8電子結構的原子是__________，H3BO3晶體中B原子個數(shù)與極性鍵個數(shù)比為__________。 答案：(1)①平面三角　三角錐?、贑H3CH3　乙烯?、跜H4＞NH3＞H2O　NH3分子中有1對孤對電子，H2O分子有2對孤對電子，對成鍵電子對的排斥作用增大，故鍵角逐漸減小　 (2)①8　12　②O　1∶6 3．(2016煙臺四校聯(lián)考)碳元素在生產生活中具有非常重要的作用，在新物質的制備中也發(fā)揮了舉足輕重的作用。 (1)與碳同周期，且基態(tài)原子的核外未成對電子數(shù)相等的元素是____________(寫出元素符號)。 (2)石墨烯是目前人們制造的新物質，該物質是由單層碳原子六邊形平鋪而成的，像一張紙一樣(如圖甲)，石墨烯中碳原子的雜化方式為________；常溫條件下丙烯是氣態(tài)，而相對分子質量比丙烯小的甲醇，常溫條件下卻呈液態(tài)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)二氧化硅結構跟金剛石結構相似，即二氧化硅的結構相當于在硅晶體結構中每個硅與硅的化學鍵之間插入一個O原子。觀察圖乙中金剛石的結構，分析二氧化硅的空間網狀結構中，Si、O形成的最小環(huán)上O原子數(shù)目是________。 (4)圖丙是C60的晶胞模型(一個小黑點代表一個C60分子)，圖中顯示出的C60分子數(shù)為14個。實際上一個C60晶胞中含有________個C60分子。 解析：(1)C元素和O元素基態(tài)原子的核外未成對電子數(shù)都是2。 (3)金剛石空間結構中數(shù)目最少的環(huán)中有6個原子，即六元環(huán)，共有6個C—C鍵，而二氧化硅中的硅原子相當于金剛石中的碳原子，氧原子在硅硅鍵之間，故二氧化硅中氧原子的數(shù)目與金剛石中C—C鍵的數(shù)目相同。 (4)晶胞中微粒個數(shù)的計算公式＝體內1＋面上1/2＋棱上1/4＋頂角1/8。C60晶胞模型中顯示出的14個C60分子，8個在晶胞頂角上，6個在面上，故一個晶胞中含有的C60分子數(shù)目為81/8＋61/2＝4。 答案：(1)O (2)sp2　甲醇分子間存在氫鍵，而丙烯分子間只有范德華力　(3)6　(4)4 4．(2016江西崇義中學)Fe、Ni、Cu、Cr及其化合物在科學研究和工業(yè)生產中具有許多用途，如CuSO4溶液常用作電解液、電鍍液等。請回答以下問題： (1)Ni原子的核外電子排布式為________________。 (2)NiO、FeO的晶體結構類型均與氯化鈉的相同，Ni2＋和Fe2＋的離子半徑分別為69 pm和78 pm，則熔點NiO__________FeO(填“＜”或“＞”)。下列圖像是從FeO晶體結構圖中分割出來的部分結構圖，試判斷其中符合其晶體結構的圖像是__________。 A 　B 　C 　D (3)Fe(CO)5常溫下呈液態(tài)，熔點為－20.5 ℃，沸點為103 ℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe(CO)5晶體屬于__________(填晶體類型)。 (4)元素Cr的化合物CrO2Cl2在常溫下為深紅色液體，能與CCl4、CS2等互溶，據(jù)此可判斷CrO2Cl2分子是__________(填“極性”或“非極性”)分子。在有機溶劑CS2分子中碳原子和硫原子之間的共價鍵類型為__________。 (5)①向硫酸銅溶液中滴加氨水會生成藍色沉淀，繼續(xù)滴加氨水至沉淀剛好全部溶解時可得到藍色溶液，再向其中加入極性較小的乙醇可以生成深藍色的[Cu(NH3)4]SO4H2O沉淀。該深藍色沉淀中的NH3通過__________鍵與中心離子Cu2＋結合；NH3分子中N原子采取的雜化方式是__________。與NH3分子互為等電子體的一種微粒是__________(任寫一種)。 ②下圖是銅的某種氧化物的晶胞結構示意圖，該氧化物的化學式為__________。 解析：(2)NiO、FeO的晶體結構類型均與氯化鈉的相同，都屬于離子晶體，晶體中離子的半徑越小，離子間作用力越大，晶體熔、沸點越高，Ni2＋和Fe2＋的離子半徑分別為69 pm和78 pm，故熔點：NiO＞FeO。NiO、FeO的晶體結構類型均與氯化鈉的相同，晶胞中微粒數(shù)之比為6∶6，所以選項中符合其晶體結構的圖像是B、C兩項。(3)Fe(CO)5常溫下呈液態(tài)，熔、沸點較低，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe(CO)5晶體屬于分子晶體。(4)CCl4、CS2皆為非極性溶劑，根據(jù)“相似相溶”可知CrO2Cl2分子是非極性分子。CS2分子中碳原子和硫原子之間存在碳硫雙鍵，即一個σ鍵、一個π鍵。(5)根據(jù)銅的這種氧化物的晶胞結構示意圖可知，黑球都在晶胞內部為4個；白球：頂點上8個，對每個晶胞貢獻為，上、下面各1個，對每個晶胞貢獻為，棱上4個，對每個晶胞貢獻為，內部1個，所以每個晶胞中白球也是4個，故該銅的氧化物的化學式為CuO。 答案：(1)[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2 (2)＞　BC (3)分子晶體 (4)非極性　σ鍵、π鍵 (5)①配位　sp3　H3O＋(或其他合理答案)?、贑uO 5．納米技術制成的金屬燃料、非金屬固體燃料、氫氣等已應用到社會生活和高科技領域。單位質量的A和B單質燃燒時均放出大量熱，可用作燃料。已知A和B為短周期元素，其原子的第一至第四電離能如下表所示： 電離能(kJ/mol) I1 I2 I3 I4 A 932 1 821 15 390 21 771 B 738 1 451 7 733 10 540 (1)某同學根據(jù)上述信息，推斷B的核外電子排布如圖所示，該同學所畫的電子排布圖違背了____________。　　 (2)ACl2分子中A的雜化類型為______________。 (3)氫氣作為一種清潔能源，必須解決它的儲存問題，C60可用作儲氫材料。已知金剛石中的C—C的鍵長為154.45 pm，C60中C—C的鍵長為145～140 pm，有同學據(jù)此認為C60的熔點高于金剛石，你認為是否正確________，并闡述理由______________________________________。 (4)科學家把C60和鉀摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物，其晶胞如圖所示，該物質在低溫時是一種超導體。寫出基態(tài)鉀原子的價電子排布式______，該物質的K原子和C60分子的個數(shù)比為________。 (5)繼C60后，科學家又合成了Si60、N60，C、Si、N原子電負性由大到小的順序是______________，NCl3分子的VSEPR模型為________。Si60分子中每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子形成共價鍵，且每個硅原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結構，則Si60分子中π鍵的數(shù)目為________。 解析：本題主要考查原子結構、分子結構、晶體結構的相關知識。 (1)E(3s)C>Si；NCl3中心原子價層電子對數(shù)為4，VSEPR模型為正四面體；Si的價電子數(shù)為4，每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子相連，且最外層滿足8電子穩(wěn)定結構，所以每個Si原子周圍只有1個π鍵，且2個Si原子共用1個π鍵，所以Si60分子中π鍵的數(shù)目為(601)＝30。 答案：(1)能量最低原理　(2)sp雜化 (3)否　C60為分子晶體，熔化時破壞的是分子間作用力，無需破壞共價鍵 (4)4s1　3∶1 (5)N>C>Si　正四面體　30 6．前四周期原子序數(shù)依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的價電子層中未成對電子均只有1個，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，它們價電子層中的未成對電子數(shù)分別為4和2，且原子序數(shù)相差為2。 回答下列問題： A、B和D三種元素組成的一個化合物的晶胞如圖所示。 ①該化合物的化學式為______；D的配位數(shù)為_______； ②列式計算該晶體的密度________gcm－3。 解析：根據(jù)分攤法，可以求得化合物的化學式為K2NiF4，晶體的密度可由晶胞的質量除以晶胞的體積求得。 答案：①K2NiF4　6 ?、冢?.4 7．(2016山西省四校第二次聯(lián)考)能源問題日益成為制約國際社會經濟發(fā)展的瓶頸，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經濟發(fā)展的新動力。 (1)太陽能熱水器中常使用一種以鎳或鎳合金空心球為吸收劑的太陽能吸熱涂層，寫出基態(tài)鎳原子的外圍電子排布式________，它位于周期表________區(qū)。 (2)富勒烯衍生物由于具有良好的光電性能，在太陽能電池的應用上具有非常光明的前途。富勒烯(C60)的結構如圖甲，分子中碳原子軌道的雜化類型為________；1 mol C60分子中σ鍵的數(shù)目為________。 圖甲 (3)多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包括砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)薄膜電池等。 ①第一電離能：As________Ga。(填“>”“<”或“＝”) ②SeO2分子的空間構型為________。 (4)三氟化氮(NF3)是一種無色、無味、無毒且不可燃的氣體，在太陽能電池制造中得到廣泛應用。它可在銅的催化作用下由F2和過量的NH3反應得到，該反應的化學方程式為3F2＋4NH3NF3＋3NH4F，該反應中NH3的沸點______(填“>”、“<”或“＝”)HF的沸點，NH4F固體屬于______晶體。往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配離子。已知NF3與NH3的空間構型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2＋形成配離子，其原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。 圖乙 圖乙為一個金屬銅的晶胞，此晶胞立方體的邊長為a pm，Cu的相對原子質量為64，金屬銅的密度為ρ gcm－3，則阿伏加德羅常數(shù)可以表示為______mol－1。(用含a、ρ的代數(shù)式表示) 答案：(1)3d84s2　d　(2)sp2　90NA　(3)①>?、赩形　(4)<　離子　F的電負性比N大，N—F成鍵電子對向F偏移，導致NF3中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強，難以形成配位鍵，故NF3不易與Cu2＋形成配離子