2020版高考化學大一輪復習 課時規(guī)范練37 晶體結構與性質 新人教版.doc

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課時規(guī)范練37　晶體結構與性質 非選擇題(共7小題,共100分) 1.(2019黑龍江哈爾濱第六中學高三階段性考試)(14分)硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)均屬于硼族元素(第ⅢA族),它們的化合物或單質都有重要用途。回答下列問題: (1)寫出基態(tài)鎵原子的電子排布式　　　　　　　　。 (2)已知:無水氯化鋁在178 ℃升華,它的蒸氣是締合的雙分于(Al2Cl6),更高溫度下Al2Cl6則離解生成AlCl3單分子。 ①固體氯化鋁的晶體類型是　　　　　　　; ②寫出Al2Cl6分子的結構式　　　　　　　; ③單分子AlCl3的立體構型是　　　　　,締合雙分子Al2Cl6中Al原子的軌道雜化類型是　　　。 (3)晶體硼的結構單元是正二十面體,每個單元中有12個硼原子(如圖),若其中有兩個原子為10B,其余為11B,則該結構單元有　　　　　　種不同的結構類型。 (4)金屬鋁屬立方晶系,其晶胞邊長為405 pm,密度是2.70 gcm-3,計算確定其晶胞的類型(簡單、體心或面心立方):　　　　　　　　;晶胞中距離最近的鋁原子可看作是接觸的,列式計算鋁的原子半徑r(Al)=　　　　　　　 pm。 2.(2018山東煙臺高三診斷性測試)(14分)鈷、鐵、鎵、砷的單質及其化合物在生產(chǎn)生活中有重要的應用?；卮鹣铝袉栴}: (1)寫出As的基態(tài)原子的電子排布式　　　　　　　　　　　　　　。 (2)N、P、As為同一主族元素,其電負性由大到小的順序為　　　　　　　　,它們的氫化物沸點最高的是　　　　。將NaNO3和Na2O在一定條件下反應得到一種白色晶體,已知其中陰離子與SO42-互為等電子體,則該陰離子的化學式是　　　　　　　　。 (3)Fe3+、Co3+與N3-、CN-等可形成絡合離子。 ①K3[Fe(CN)6]可用于檢驗Fe2+,配體CN-中碳原子雜化軌道類型為　　　　　　　　　　　。 ②[Co(N3)(NH3)5]SO4中Co的配位數(shù)為　　　　　　　　,其配離子中含有的化學鍵類型為　　　　(填“離子鍵”“共價鍵”或“配位鍵”),C、N、O的第一電離能最大的為　　　　,其原因是　　　　。 (4)砷化鎵晶胞結構如下圖。晶胞中Ga與周圍等距且最近的As形成的空間構型為　　　　　　　。已知砷化鎵晶胞邊長為a pm,其密度為ρ gcm-3,則阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為　　　　　　　　　　　　(列出計算式即可)。 3.(2019安徽合肥高三調研)(14分)磷化銦和砷化銦納米晶具備獨特的光學和電學特性,廣泛應用于生物醫(yī)學、通信、太陽能電池等領域。回答下列問題: (1)基態(tài)磷原子電子排布式為　　　　　;基態(tài)As原子中未成對電子數(shù)為　　　　　　　。 (2)PH3分子空間構型為　　　　;AsO33-中As原子的雜化方式為　　　　　　　　。 (3)AsH3與NH3在水中溶解度較大的是　　　　　　,其原因是　　　　　　　　　　　　　　。 (4)酞菁銦是有機分子酞菁與金屬銦形成的復雜分子,結構簡式如圖Ⅰ所示,該分子中存在的化學鍵為　　　　　　(填選項字母)。 　　　　　　　　　　　　　　　　 a.σ鍵 b.π鍵 c.離子鍵 d.配位鍵 (5)砷化銦的晶胞結構如圖Ⅱ所示,砷化銦晶體的化學式為　　　　　　;該晶胞的棱長為a cm,則砷化銦晶體的密度為　　　　　　　　　　　(用含a、NA的代數(shù)式表示)。 4.(15分)黑火藥是我國古代的四大發(fā)明之一,距今已有1 000多年的歷史,其成分是木炭(C)、硫粉(S)和硝酸鉀(KNO3)。回答下列有關問題: (1)黑火藥爆炸生成無毒的氣體和K2S,該反應的化學方程式為　。 (2)Se與S同主族,則Se原子的核外電子排布式為[Ar]　　　　　　,有　　　　對成對電子。 (3)C、N、O、K的電負性由大到小的順序是　　　　　　　　　。 (4)黑火藥爆炸除生成K2S外,還生成少量K2S2,其結構類似于Na2O2。則K2S2中含有的化學鍵類型為　　　　　　　　　　　。 (5)K2S遇酸生成H2S,H2S分子中,S原子的雜化軌道類型是　　　　　　;KNO3可電離出NO3-,NO3-的空間構型是　　　　　　　　　　　。 (6)K2S的晶胞結構如圖所示。其中K+的配位數(shù)為　　　　,若K2S晶體的密度為ρ gcm-3,則晶胞中距離最近的兩個S2-核間距為　　　　　　　　　　　 cm(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。 5.(2018河北五校聯(lián)盟高三聯(lián)考)(14分)已知:周期表中前四周期的六種元素A、B、C、D、E、F核電荷數(shù)依次增大,其中A原子核外有三個未成對電子;化合物B2E的晶體為離子晶體,E原子核外的M層中只有兩對成對電子;C元素是地殼中含量最高的金屬元素;D單質的熔點在同周期元素形成的單質中是最高的;F2+核外各層電子均充滿。請根據(jù)以上信息,回答下列問題: (1)A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序為　　　　。(用元素符號表示) (2)B的氯化物的熔點比D的氯化物的熔點高,理由是　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)E的最高價氧化物分子的空間構型是　　　　　,是　　　　　　分子(填“極性”“非極性”)。 (4)F原子的核外電子排布式是　　　　　　　。 (5)E、F形成某種化合物有如圖所示兩種晶體結構(深色球表示F原子),其化學式為　　　　　　　。(a)中E原子的配位數(shù)為　　　　　　。若在(b)的結構中取出一個平行六面體作為晶胞,則平均一個晶胞中含有　　　　　　個F原子。結構(a)與(b)中晶胞的原子空間利用率相比,(a)　　　　　　(b)(填“>”“<”或“=”)。 6.(2019湖北省部分重點中學高三起點考試)(15分)氮、氧、硫、磷是與生命活動密切相關的元素。回答下列問題: (1)SO2分子的VSEPR模型名稱是　　　　　　。 (2)N、O、P三種元素第一電離能由大到小的順序是　　　　　　　。 (3)氣態(tài)氫化物氨(NH3)和膦(PH3)的鍵角較大的是(填化學式)　　　　　　,原因是　　　　　。 (4)SCN-中C原子的雜化類型為　　　雜化,1 mol SCN-中含π鍵的數(shù)目為　　　　　　NA。 (5)晶胞有兩個基本要素: ①原子坐標參數(shù),表示晶胞內部各原子的相對位置。磷化硼是一種超硬耐磨的涂層材料,其晶胞結構如圖所示,其中原子坐標參數(shù)A為(0,0,0);B為(12,12,0);D為(1,1,1)。則C原子的坐標參數(shù)為　。 ②晶胞參數(shù),描述晶胞的大小和形狀。P原子與B原子的最近距離為a cm,則磷化硼晶胞的邊長為　　　　　　 cm(用含a的代數(shù)式表示)。 7.(2018山西臨汾模擬)(14分)B、C、N是幾種常見的非金屬元素,其形成的各種化合物在自然界中廣泛存在。 圖1 圖2 六方相氮化硼 圖3 (1)基態(tài)硼原子的電子排布式為　　　　　　　;C、N元素的第一電離能由大到小的順序為　　　　　　　。 (2)BF3與一定量的水可形成如圖1的晶體R。 ①晶體R中各種微粒間的作用力涉及　　　　　　(填字母); a.離子鍵 b.共價鍵 c.配位鍵 d.金屬鍵 ②R中陰離子的空間構型為　　　　　　　。 (3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)與CaCl2溶液可形成配離子(結構如圖2),乙二胺分子中氮原子的雜化類型為　　　　　　　;乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均屬于銨,但乙二胺比三甲胺的沸點高得多,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)氮化硼(BN)晶體有多種相結構。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相,其結構與石墨相似,具有層狀結構,可作高溫潤滑劑;它的晶體結構如圖3所示,六方相氮化硼質地軟的原因是　　　　　。  課時規(guī)范練37　晶體結構與性質 1.答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1 (2)①分子晶體 ②或 ③平面三角形　sp3雜化 (3)3　(4)面心立方晶胞　24054或143 解析 (1)鎵是31號元素,其原子核外有31個電子,根據(jù)構造原理知其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。 (2)①分子晶體的熔、沸點較低,氯化鋁的熔、沸點較低,所以為分子晶體; ②鋁原子和氯原子之間形成共價鍵,還形成一個配位鍵,其結構為或; ③氯化鋁中每個鋁原子含有3個共價鍵,且不含孤電子對,為平面三角形結構,締合雙分子Al2Cl6中Al原子的軌道雜化類型為sp3。 (3)兩個10B相鄰、相間、相對,所以共有3種不同結構類型。 (4)每個晶胞中含有鋁原子個數(shù)=ρVMNA=2.70(40510-10)3g27 gmol-16.021023 mol-1=4,該晶胞的每個頂點上和每個面上都含有一個Al原子,為面心立方晶胞;面心立方晶胞中,每個面的對角線上三個原子緊挨著,所以每個鋁原子半徑=2405 pm4=143 pm。 2.答案 (1)[Ar]3d104s24p3 (2)N>P>As　NH3　NO43- (3)①sp?、?　共價鍵、配位鍵　N　氮原子2p軌道上的電子為半充滿,相對穩(wěn)定,更不易失去電子 (4)正四面體　4145ρa310-30 解析 (1)As的原子序數(shù)為33,由構造原理可知電子排布為[Ar]3d104s24p3。(2)As、P、N元素屬于同一主族元素,其原子序數(shù)逐漸減小,則其電負性逐漸增大,即N>P>As;它們的氫化物中NH3中存在氫鍵,沸點最高;原子個數(shù)相等價電子數(shù)相等的微粒屬于等電子體,且等電子體結構相似,陰離子與SO42-互為等電子體,且該陰離子中的各原子的最外層電子都滿足8電子穩(wěn)定結構,則該離子是NO43-。(3)①CN-中C原子價層電子對個數(shù)=1+(4+1-13)=2,所以采取sp雜化;②C、N、O屬于同一周期元素且原子序數(shù)依次增大,同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大,但氮原子2p軌道上的電子為半充滿,相對穩(wěn)定,更不易失去電子,所以其第一電離能大小順序是N>O>C。(4)Ga與周圍等距離且最近的As形成的空間構型為Ga在中心As在四個頂點形成的正四面體結構;由題圖可知一個晶胞占有4個Ga原子和4個As原子,若晶胞的邊長為a pm,則晶胞體積為(a10-10)3 cm3,晶體的密度為ρ gcm-3,則晶胞質量為(a10-10)3 cm3ρ gcm-3=ρa310-30 g,則ρa310-30 gNA mol-1=4145 gmol-1,則NA=4145ρa310-30。 3.答案 (1)1s22s22p63s23p3　3　(2)三角錐形　sp3 (3)NH3　NH3與水分子之間易形成氫鍵 (4)abd　(5)InAs　760a3NA gcm-3 解析 (1)P的原子序數(shù)為15,原子核外有15個電子,P的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3;As元素基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3,未成對電子數(shù)為3。(2)中心原子磷原子形成了3個σ鍵,另外還有1對未成鍵價電子對,其價層電子對的總數(shù)是4,需要形成4個雜化軌道,采用sp3雜化,分子的空間構型為三角錐形;AsO43-中心原子的價層電子對數(shù)為5+32=4,所以As原子的雜化方式為sp3雜化。(3)因為NH3與水分子之間易形成氫鍵,故AsH3與NH3在水中溶解度較大的是NH3。(4)根據(jù)酞菁銦的結構簡式可知,該分子中存在的化學鍵為σ鍵、π鍵和配位鍵。(5)由砷化銦的晶胞結構根據(jù)均攤法可得,每個晶胞含有8+6=4個In原子,4個As原子,砷化銦晶體的化學式為InAs;該晶胞的棱長為a cm,則砷化銦晶體的密度為ρ=4190NAa3 gcm-3=760a3NA gcm-3。 4.答案 (1)2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑ (2)3d104s24p4　16　(3)O>N>C>K (4)離子鍵、共價鍵　(5)sp3　平面三角形 (6)4　223440ρNA 解析 (1)黑火藥爆炸生成無毒氣體,此氣體為N2和CO2,反應的化學方程式為S+2KNO3+3CK2S+3CO2↑+N2↑;(2)Se元素位于第四周期第ⅥA族,核外電子排布式為[Ar]3d104s24p4或1s22s22p63s23p63d104s24p4,其電子排布圖為 ,因此Se共有16對成對電子;(3)電負性越大,非金屬性越強,同周期從左向右,主族元素電負性依次增大,即電負性大小:O>N>C>K;(4)過氧化鈉的電子式為Na+[OO]2-Na+,K2S2的電子式與Na2O2的相似,則K2S2含有的化學鍵是離子鍵、共價鍵(非極性共價鍵);(5)H2S中S形成2個σ鍵,孤電子對數(shù)為2,價層電子對數(shù)為4,即S原子雜化類型為sp3;NO3-中N形成3個σ鍵,孤電子對數(shù)(5+1-32)=0,NO3-空間構型為平面三角形;(6)根據(jù)晶胞的結構,K+的配位數(shù)為4,S2-位于頂點和面心,晶胞中S2-個數(shù)為8+6=4,晶胞的質量為4(239+32)NA g,晶胞的體積為a3 cm3,根據(jù)密度的定義,ρ=440NAa3 gcm-3,距離最近的兩個S2-距離是面對角線的一半,即為223440ρNA cm。 5.答案 (1)NaO>P (3)NH3　電負性N>P,NH3中成鍵電子對更靠近中心原子,成鍵電子對間排斥力較大,故鍵角較大 (4)sp　2　(5)①(1,12,12)?、?33a 解析 (1)SO2分子的中心原子價層電子對數(shù)為:2+6-222=3,所以SO2分子的VSEPR模型名稱是平面三角形。 (2)一般情況下,元素的非金屬性越強,第一電離能越大,非金屬性O>P,則第一電離能O>P,同一周期從左到右,元素的第一電離能呈增大趨勢,但氮原子的最外層p能級上是半充滿的穩(wěn)定結構,則第一電離能N>O,所以N、O、P三種元素第一電離能由大到小的順序是N>O>P。 (3)電負性N>P,中心原子的電負性越大,成鍵的共用電子對離中心原子越近,成鍵的電子對之間的距離越小,成鍵電子對之間的排斥力越大,導致鍵角變大,所以PH3的鍵角小于NH3的鍵角。 (4)SCN-與CO2互為等電子體,CO2的中心碳原子價層電子對數(shù)為:2+4-222=2,碳原子的雜化類型為sp,CO2的結構式為OCO,1 mol CO2中含有2 mol π鍵,根據(jù)等電子體原理,SCN-中C原子的雜化類型為sp,1 mol SCN-中含π鍵的數(shù)目為2NA。 (5)①原子坐標參數(shù)A為(0,0,0);B為(12,12,0);D為(1,1,1),由晶胞結構示意圖可知,C原子位于晶胞的面心,C原子在x上為1,在y、z上均為12,則C原子的坐標參數(shù)為(1,12,12); ②由晶胞結構示意圖可知,晶胞的體對角線是4a cm,所以磷化硼晶胞的邊長為4a3 cm=433a cm。 7.答案 (1)1s22s22p1　N>C (2)①abc　②四面體 (3)sp3雜化　乙二胺分子之間可以形成氫鍵,三甲胺分子之間不能形成氫鍵 (4)層與層之間通過范德華力結合在一起,作用力小,導致其質地軟 解析 (1)硼原子核外有5個電子,基態(tài)硼原子的電子排布式為1s22s22p1,C、N兩種元素的第一電離能由大到小的順序為N>C。 (2)晶體R中各種微粒間的作用力涉及離子鍵、共價鍵、配位鍵;陰離子中中心原子B原子含有4個σ鍵且不含孤電子對,所以B原子采用sp3雜化方式,為四面體構型。 (3)乙二胺中N原子形成3個σ鍵,含有1對孤對電子,雜化軌道數(shù)為4,采取sp3雜化;乙二胺分子之間可以形成氫鍵,三甲胺分子之間不能形成氫鍵,故乙二胺的沸點較高。 (4)六方相氮化硼中,每一個B原子與3個N原子相連,每1個N原子與3個B原子相連,形成平面三角形,向空間發(fā)展成層狀結構。六方相氮化硼不含π鍵,只含σ鍵,層與層之間通過范德華力結合在一起,作用力小,導致其質地軟。