（全國(guó)通用版）2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第十二章 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 課時(shí)梯級(jí)作業(yè)四十三 12.3 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì).doc

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課時(shí)梯級(jí)作業(yè) 四十三晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(45分鐘100分)非選擇題(本題包括7小題,共100分)1.(16分)(2018信陽模擬)金屬鈦(22Ti)號(hào)稱航空材料?；卮鹣铝袉栴}:(1)鈦元素基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)為_個(gè),能量最高的電子占據(jù)的能級(jí)符號(hào)為_,該能級(jí)所在能層具有的原子軌道數(shù)為_。(2)Ti(OH)2(H2O)42+中的化學(xué)鍵有_。a.鍵b.鍵c.離子鍵d.配位鍵(3)納米TiO2是一種應(yīng)用廣泛的催化劑,納米TiO2催化的一個(gè)實(shí)例如圖所示?；衔锛椎姆肿又胁扇p2雜化方式的碳原子個(gè)數(shù)為_,化合物乙中采取sp3雜化的原子的第一電離能由小到大的順序?yàn)開。(4)工業(yè)上制金屬鈦采用金屬還原四氯化鈦。先將TiO2(或天然的金紅石)和足量炭粉混合加熱至1 0001 100 K,進(jìn)行氯化處理,生成TiCl4。寫出生成TiCl4的化學(xué)反應(yīng)方程式:_。(5)有一種氮化鈦晶體的晶胞如圖所示,該晶體的化學(xué)式為_,該晶體中與鈦原子距離最近且相等的氮原子的個(gè)數(shù)為_。已知晶體的密度為 gcm-3,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則晶胞邊長(zhǎng)為_cm(用含、NA的式子表示)?！窘馕觥?1)鈦元素價(jià)電子排布式為3d24s2,基態(tài)原子價(jià)電子排布圖為,可見鈦元素基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)為2個(gè),能量最高的電子占據(jù)的能級(jí)符號(hào)為3d,該能級(jí)所在能層為M能層,有3s、3p、3d,分別含有原子軌道數(shù)目為1、3、5,具有的原子軌道數(shù)為9。(2)OH-和H2O中H和O都是以鍵結(jié)合在一起,Ti4+提供空軌道,H2O和OH-提供孤電子對(duì),形成配位鍵,即Ti(OH)2(H2O)42+中的化學(xué)鍵只有鍵和配位鍵。(3)采取sp2雜化的碳原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3,該分子中碳原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3的有:苯環(huán)上的碳原子、連接羰基的碳原子,所以一共有7個(gè);采取sp3雜化的原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4,價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4的原子有:連接甲基和羥基的碳原子、氧原子和氮原子,同一周期元素中,元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì),但第A族元素大于相鄰元素,所以這三種元素第一電離能從小到大順序是CON。(4)TiO2和足量炭粉混合加熱至1 0001 100 K,生成TiCl4的化學(xué)反應(yīng)方程式為TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO;(5)觀察晶胞N位于立方體的頂點(diǎn)和面心位置,N數(shù)=8+6=4;Ti位于晶胞內(nèi),有4個(gè),化學(xué)式可寫為TiN;由晶胞圖可知與Ti相連的N有四個(gè),組成正四面體;晶胞質(zhì)量為4g,晶體的密度為 gcm-3,則晶胞邊長(zhǎng)為=cm。答案:(1)23d9(2)ad(3)7CON(4)TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO(5) TiN42.(15分)(2017全國(guó)卷)鉀和碘的相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}:(1)元素K的焰色反應(yīng)呈紫紅色,其中紫色對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng)為_nm(填標(biāo)號(hào))。A.404.4B. 553.5C.589.2D.670.8 E.766.5(2)基態(tài)K原子中,核外電子占據(jù)最高能層的符號(hào)是_,占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為_。K和Cr屬于同一周期,且核外最外層電子構(gòu)型相同,但金屬K的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬Cr低,原因是_。(3)X射線衍射測(cè)定等發(fā)現(xiàn),I3AsF6中存在離子。離子的幾何構(gòu)型為_,中心原子的雜化形式為_。(4)KIO3晶體是一種性能良好的非線性光學(xué)材料,具有鈣鈦礦型的立方結(jié)構(gòu),邊長(zhǎng)為a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置,如圖所示。K與O間的最短距離為_nm,與K緊鄰的O個(gè)數(shù)為_。(5)在KIO3晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中,I處于各頂角位置,則K處于_位置,O處于_位置?！窘馕觥?1)紫色光波長(zhǎng)范圍大約在380 nm到440 nm之間,故選A。(2)基態(tài)K原子中,最外層電子排布為4s1,核外電子占據(jù)的最高能層為第四層,符號(hào)是N,占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為球形。K和Cr都屬于金屬晶體,Cr的價(jià)電子數(shù)多,半徑小,金屬鍵強(qiáng),所以K的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬Cr低。(3)根據(jù)計(jì)算公式,的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=(7+21-1)/2=4,結(jié)構(gòu)如下:II+,中心碘原子形成了兩個(gè)鍵,有兩對(duì)孤電子對(duì),因此雜化方式為sp3,構(gòu)型為V形。(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu),位于頂角的K和位于相鄰面心的O之間的距離最短,且剛好等于晶胞面對(duì)角線長(zhǎng)度的一半,因此最短距離=a/21.4140.446/20.315(nm)。求與K緊鄰的O個(gè)數(shù),即求頂角周圍面心的個(gè)數(shù),其實(shí)也就是面心立方密堆積的配位數(shù)為12。(5)若將體心的位置設(shè)定為頂角,原本頂角的位置變成了體心,面心的位置變成了棱心。因此K位于體心位置,O位于棱心位置。答案:(1)A(2)N球形K原子半徑較大且價(jià)電子數(shù)較少,金屬鍵較弱(3)V形sp3(4)0.31512(5)體心棱心3.(12分)(2018撫順模擬)地球表面十公里厚的地層中,含鈦元素達(dá)千分之六,比銅多61倍,金屬鈦(Ti)被譽(yù)為21世紀(jì)金屬,其單質(zhì)和化合物具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。氮化鈦(Ti3N4)為金黃色晶體,由于具有令人滿意的仿金效果,越來越多地成為黃金的代替品。以TiCl4為原料,經(jīng)過一系列反應(yīng)可以制得Ti3N4和納米TiO2(如下圖)。圖中的M是短周期金屬元素,M的部分電離能如下表:I1I2I3I4I5電離能/(kJmol-1)7381 4517 73310 54013 630請(qǐng)回答下列問題:(1)TiO2為離子晶體,已知晶體中陽離子的配位數(shù)為6,陰離子的配位數(shù)為3,則陽離子的電子排布式為_。(2)金屬Ti與金屬M(fèi)的晶體原子堆積模型相同,其堆積模型為_(填寫堆積模型名稱),晶體中原子在二維平面里的配位數(shù)為_。(3)室溫下TiCl4為無色液體,沸點(diǎn)為136.4 ,由此可知其晶體類型為_,構(gòu)成該晶體的粒子的空間構(gòu)型為_。(4)有一種氮化鈦晶體的晶胞與NaCl晶胞相似,如圖所示,已知該氮化鈦的密度為 gcm-3,則該晶胞中N、Ti之間的最近距離為_pm(NA為阿伏加德常數(shù)的數(shù)值,只列算式)。該晶體中與鈦原子距離相等且最近的鈦原子有_個(gè)。 (5)科學(xué)家通過X射線探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶體與NaCl的晶體結(jié)構(gòu)相似。且知三種離子晶體的晶格能數(shù)據(jù)如下:離子晶體NaClKClCaO晶格能/(kJmol-1)7867153 401KCl、CaO、TiN三種離子晶體硬度由低到高的順序?yàn)開?！窘馕觥?1)Ti是陽離子,Ti是22號(hào)元素,因此Ti4+的電子排布式為1s22s22p63s23p6。(2)根據(jù)金屬M(fèi)的電離能,在第二電離能到第三電離能發(fā)生突變,說明最外層有2個(gè)電子,M是短周期金屬元素,根據(jù)部分電離能,推出是Mg,金屬Ti與Mg的晶體原子堆積模型相同,因此堆積模型為六方最密堆積,二維平面里的配位數(shù)為6。(3)TiCl4為無色液體,且沸點(diǎn)較低,符合分子晶體的特點(diǎn),因此TiCl4屬于分子晶體,空間構(gòu)型為正四面體。(4)根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu),最近N和Ti的位置是棱長(zhǎng)的一半,設(shè)棱長(zhǎng)為a pm,晶胞中Ti位于棱上和體心,個(gè)數(shù)為12+1=4,N位于面心和頂點(diǎn),個(gè)數(shù)為8+6=4,化學(xué)式為TiN,晶胞的質(zhì)量為 g,根據(jù)密度的定義求Ti和N的最近距離是1010,根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu),距離Ti最近的Ti上面有四個(gè),同一平面的有4個(gè),下面有4個(gè),共有12個(gè)。(5)晶格能越大,硬度越大,晶格能與陰陽離子所帶電荷數(shù)以及陰陽離子的半徑有關(guān),所帶電荷數(shù)越多,半徑越小,晶格能越大,硬度越大,即KClCaOTiN。答案:(1)1s22s22p63s23p6(2)六方最密堆積6(3)分子晶體正四面體 (4)101012(5)KClCaONC。(7)鐵元素對(duì)應(yīng)的單質(zhì)在形成晶體時(shí),采用如圖2所示的堆積方式,則這種堆積模型為體心立方堆積,即在立方體的中心有一個(gè)鐵原子,與這個(gè)鐵原子距離最近的原子位于立方體的8個(gè)頂點(diǎn),所以鐵的配位數(shù)為8,每個(gè)立方體中含有的鐵原子數(shù)為8+1=2,如果Fe的原子半徑為a cm,則立方體的邊長(zhǎng)為 cm,對(duì)應(yīng)的體積為( cm)3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,所以鐵單質(zhì)的密度表達(dá)式為 gcm-3答案:(1)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5(2)sp2、sp3(3)NH3分子間存在氫鍵(4)V形(5)24(6)A、C、EONC(7)86.(18分)(2018安慶模擬)有A、B、C、D、E五種原子序數(shù)增大的元素,只有一種為金屬。A、B、C均為第二周期緊鄰元素,其第一電離能順序?yàn)锽CA;B與D同主族;E為第4周期副族元素,其價(jià)層電子為全滿。(1)E元素的名稱為_,該元素基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為_。(2)B與D分別與氫形成最簡(jiǎn)單氫化物沸點(diǎn)高低順序?yàn)開(用化學(xué)式表示);原因_。(3)A、B、C三種元素分別與氫形成化合物中的MM(M代表A、B、C)單鍵的鍵能如下表:氫化物HxAAHxHmBBHmHaCCHa鍵能(kJmol-1)346247207上述三種氫化物中,A、B、C元素原子的雜化方式有_種;請(qǐng)解釋上表中三種氫化物MM單鍵的鍵能依次下降的原因_。(4)D與氯形成的化合物DCl5,加壓條件下148 液化,發(fā)生完全電離得到一種能夠?qū)щ姷娜垠w,測(cè)定DCl鍵長(zhǎng)為198 pm和206 pm兩種,該熔體中含有一種正四面體結(jié)構(gòu)的陽離子,請(qǐng)寫出該條件下DCl5電離的電離方程式_ _;該熔體中陰離子的空間構(gòu)型為_。(5)E與C形成的化合物晶體結(jié)構(gòu)有四種,其中一種與金剛石類似,金剛石晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,該晶體的化學(xué)式為_(用元素符號(hào)表示);該晶胞的棱長(zhǎng)為a pm 則該晶體的密度為_gcm-3?！窘馕觥縀為第4周期副族元素,且價(jià)層電子為全滿,因此推出E為Zn,五種元素只有一種元素是金屬,E為鋅,則A、B、C、D為非金屬,B和D屬于同主族,則D為第3周期,A、B、C為第2周期,第一電離能規(guī)律從左向右呈增大趨勢(shì),但A族大于A族,A族大于A族,三種元素的第一電離能順序是BCA,三種元素原子序數(shù)增大,因此推出:A為C,B為N,C為O,D為P,(1)根據(jù)上述分析,E為鋅,鋅元素位于副族,鋅原子的價(jià)電子包括最外層和次外層d能級(jí),即3d104s2;(2)氫化物分別是NH3、PH3,兩種氫化物都屬于分子晶體,NH3中存在分子間氫鍵,PH3無分子間氫鍵,因此沸點(diǎn):NH3PH3;(3)根據(jù)表格可知,氫化物分別是CH3CH3、H2NNH2、HOOH,乙烷中C有4個(gè)鍵,無孤電子對(duì),雜化類型為sp3,肼中N有3個(gè)鍵,1個(gè)孤電子對(duì),雜化類型為sp3,H2O2中O有2個(gè)鍵,2個(gè)孤電子對(duì),雜化類型為sp3,三者只有一種雜化類型,乙烷中的碳原子沒有孤電子對(duì),肼中的氮原子有1對(duì)孤電子對(duì),過氧化氫中的氧原子有兩對(duì)孤電子對(duì),孤電子對(duì)數(shù)越多斥力越大,形成的化學(xué)鍵越不穩(wěn)定,鍵能越小;(4)陽離子的立體構(gòu)型為正四面體,說明P有4個(gè)鍵,無孤電子對(duì),陽離子為PC,因此PCl5電離方程式為2PCl5PC+PC,PC中P有6個(gè)鍵,孤電子對(duì)數(shù)為=0,價(jià)層電子對(duì)數(shù)為=6,空間構(gòu)型為正八面體;(5)鋅原子位于頂點(diǎn)和面心,屬于晶胞的個(gè)數(shù)為8+6=4,氧原子位于晶胞內(nèi),共有4個(gè),即此化合物為ZnO,晶胞的質(zhì)量為 g,晶胞的體積為(a10-10)3 cm3,根據(jù)密度的定義,即密度為。答案:(1)鋅3d104s2(2)NH3PH3均為分子晶體,NH3分子間存在氫鍵(3)1乙烷中的碳原子沒有孤電子對(duì),肼中的氮原子有1對(duì)孤電子對(duì),過氧化氫中的氧原子有兩對(duì)孤電子對(duì),孤電子對(duì)數(shù)越多斥力越大,形成的化學(xué)鍵越不穩(wěn)定,鍵能越小(4)2PCl5PC+PC正八面體(5)ZnO【加固訓(xùn)練】(2018太原模擬)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。回答下列問題:(1)D2+的價(jià)層電子排布圖為_。(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。該化合物的化學(xué)式為_;D的配位數(shù)為_;列式計(jì)算該晶體的密度_gcm-3。(4)A-、B+和C3+三種離子組成的化合物B3CA6,其中化學(xué)鍵的類型有_;該化合物中存在一個(gè)復(fù)雜離子,該離子的化學(xué)式為_,配位體是_?！窘馕觥?1)本題考查電子排布圖的書寫,A和B的價(jià)電子層中未成對(duì)電子均只有1個(gè)電子,A和B位于第A族,或第A族元素或A族元素,A-和B+的電子數(shù)相差為8,推出A為F,B為K,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,則C為Fe,D為Ni,D2+為Ni2+,其價(jià)層電子排布圖為;(2)第一電離能越小,說明越容易失去電子,即金屬性強(qiáng),第一電離能最小的是K,電負(fù)性最大,說明非金屬性最強(qiáng),即F的電負(fù)性最強(qiáng);(3)考查晶胞、配位鍵等,根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu),F位于棱上、晶胞內(nèi)部和面上,因此F的個(gè)數(shù)為16+4+2=8,K位于棱上和內(nèi)部,個(gè)數(shù)為8+2=4,Ni位于頂點(diǎn)和內(nèi)部,個(gè)數(shù)為8+1=2,因此化學(xué)式為K2NiF4;由圖可知Ni的配位數(shù)為6;晶胞的質(zhì)量為1(394+592+198)/NA g,晶胞的體積為4004001 30810-30 cm3,因此晶胞的密度為=3.4 gcm-3;(4)組成的化學(xué)式為K3FeF6,此化合物屬于配合物,K+和Fe之間是離子鍵,Fe和F之間為配位鍵;該離子是FeF63-,配體為F-。答案:(1) (2)KF(3)K2NiF46=3.4(4)離子鍵、配位鍵FeF63-F-7.(15分)(能力挑戰(zhàn)題)我們利用物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)對(duì)周期表進(jìn)行研究,有助于我們更好地掌握同類知識(shí)。(1)基態(tài)砷原子中,價(jià)電子占用_個(gè)原子軌道;雌黃分子式為As2S3,分子結(jié)構(gòu)如圖,則砷原子的雜化方式為_。(2)N2與CO互為等電子體,則1 mol CO分子中含有的鍵數(shù)目是_個(gè)。(3)向CuSO4溶液中加入少量氨水生成藍(lán)色沉淀,繼續(xù)加入過量氨水沉淀溶解,得到深藍(lán)色透明溶液,最后向該溶液中加入一定量乙醇,析出Cu(NH3)4SO4H2O晶體;該晶體所含的非金屬元素中,N、O、S第一電離能由大到小的順序是_(填元素符號(hào)),S的空間構(gòu)型為_,晶體中含有的化學(xué)鍵有_。加入乙醇后析出Cu(NH3)4SO4H2O晶體的原因是_。(4)常溫下PCl5是一種白色晶體,其立方晶系晶體結(jié)構(gòu)模型如下左圖所示,由A、B兩種微粒構(gòu)成。 將其加熱至148 熔化,形成一種能導(dǎo)電的熔體。已知A微粒與CCl4具有相同的空間構(gòu)型和相似的化學(xué)鍵特征,則A為_, B為_。(5)磷化硼(BP)是一種超硬耐磨涂層材料,上右圖為其立方晶胞。已知晶體中最近的硼原子和磷原子核間距為x cm,磷化硼的摩爾質(zhì)量為b gmol-1,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則磷化硼晶體密度的表達(dá)式為_gcm-3。(列出計(jì)算式即可)【解析】(1)基態(tài)砷原子中,價(jià)電子排布式為4s24p3,根據(jù)洪特規(guī)則,4p軌道的3個(gè)電子要分占不同的軌道并且自旋狀態(tài)相同,所以其價(jià)電子共占用4個(gè)原子軌道;由雌黃分子結(jié)構(gòu)示意圖可知,每個(gè)砷原子與3個(gè)硫原子形成3個(gè)鍵,由于其價(jià)電子數(shù)是5個(gè),所以該分子中砷原子有1個(gè)孤電子對(duì),根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論,中心原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為4,所以中心原子的雜化方式為sp3雜化。(2)N2與CO互為等電子體,氮?dú)夥肿又杏腥I,三鍵中有1個(gè)鍵、2個(gè)鍵,等電子體之間結(jié)構(gòu)相似,所以CO分子中也有2個(gè)鍵,則1 mol CO分子中含有的鍵數(shù)目是2NA(或26.021023)個(gè)。(3)一般非金屬性越強(qiáng)的元素的第一電離能也越大,但是每個(gè)周期的A族(s軌道全滿)和A族(p軌道半充滿)元素因其原子結(jié)構(gòu)的特殊性,其第一電離能高于相鄰元素,所以N、O、S第一電離能由大到小的順序是NOS。S的中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)n=4,中心原子形成了4個(gè)鍵,所以其空間構(gòu)型為正四面體。Cu(NH3)4SO4H2O晶體是一種配合物,其內(nèi)界中心原子銅離子和配體氨分子之間形成配位鍵,氨分子內(nèi)有極性鍵,外界硫酸根與內(nèi)界之間形成離子鍵。加入乙醇后析出Cu(NH3)4SO4H2O晶體的原因是乙醇分子極性比水分子極性弱,加入乙醇降低溶劑的極性,從而減小溶質(zhì)的溶解度。(4)A微粒與CCl4具有相同的空間構(gòu)型和相似的化學(xué)鍵特征,所以A與四氯化碳是等電子體,則A為PC,由質(zhì)量守恒和電荷守恒可知B為PC。(5)該晶胞中含有4個(gè)硼原子和4個(gè)磷原子。如果把晶胞分成8個(gè)相同的小立方,則硼原子恰好可以位于其中4個(gè)小立方的體心,設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為2a,晶體中最近的硼原子和磷原子核間距為x cm,則x cm=a,所以a=x,1 mol該晶胞的體積為NA(2a)3=NA( cm)3,磷化硼的摩爾質(zhì)量為b gmol-1,則1 mol該晶胞中含BP 4 mol,其質(zhì)量為4b g,所以磷化硼晶體密度的表達(dá)式為 gcm-3。答案:(1)4sp3雜化(2)2NA(或26.021023)(3)NOS正四面體離子鍵、極性共價(jià)鍵和配位鍵乙醇分子極性比水分子極性弱,加入乙醇降低溶劑的極性,從而減小溶質(zhì)的溶解度(4)PCPC(5)