《（全國通用版）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) 課時梯級作業(yè)四十三 12.3 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì).doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用版）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) 課時梯級作業(yè)四十三 12.3 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì).doc（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
課時梯級作業(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)號稱航空材料?；卮鹣铝袉栴}:
(1)鈦元素基態(tài)原子未成對電子數(shù)為__________個,能量最高的電子占據(jù)的能級符號為______________,
該能級所在能層具有的原子軌道數(shù)為____________。
(2)[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化學(xué)鍵有_______________________。
a.σ鍵 b.π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催化的一個實例如圖所示。
化合物甲的分子中采取sp2雜化方式的碳原子個數(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為__________。
(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1 000～1 100 K,進行氯化處理,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數(shù)為__________。已知晶體的密度為ρ gcm-3,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則晶胞邊長為__________cm(用含ρ、NA的式子表示)。
【解析】(1)鈦元素價電子排布式為3d24s2,基態(tài)原子價電子排布圖為,可見鈦元素基態(tài)原子未成對電子數(shù)為2個,能量最高的電子占據(jù)的能級符號為3d,該能級所在能層為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σ鍵結(jié)合在一起,Ti4+提供空軌道,H2O和OH-提供孤電子對,形成配位鍵,即[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化學(xué)鍵只有σ鍵和配位鍵。
(3)采取sp2雜化的碳原子價層電子對數(shù)是3,該分子中碳原子價層電子對數(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;采取sp3雜化的原子價層電子對數(shù)是4,價層電子對個數(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,但第ⅤA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C
N>C。
(7)鐵元素對應(yīng)的單質(zhì)在形成晶體時,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鐵原子,與這個鐵原子距離最近的原子位于立方體的8個頂點,所以鐵的配位數(shù)為8,每個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,則立方體的邊長為 cm,對應(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)的密度表達式為 gcm-3
答案:(1)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(2)sp2、sp3
(3)NH3分子間存在氫鍵 (4)V形 (5)24
(6)A、C、E O>N>C (7)8
6.(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,其第一電離能順序為B>C>A;B與D同主族;E為第4周期副族元素,其價層電子為全滿。
(1)E元素的名稱為________________,該元素基態(tài)原子的價電子排布式為__________。
(2)B與D分別與氫形成最簡單氫化物沸點高低順序為__________(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M—M(M代表A、B、C)單鍵的鍵能如下表:
氫化物
HxA—AHx
HmB—BHm
HaC—CHa
鍵能(kJmol-1)
346
247
207
上述三種氫化物中,A、B、C元素原子的雜化方式有______種;請解釋上表中三種氫化物M—M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,測定D—Cl鍵長為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__________(用元素符號表示);該晶胞的棱長為a pm 則該晶體的密度為__________gcm-3。
【解析】E為第4周期副族元素,且價層電子為全滿,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,但ⅡA族大于ⅢA族,ⅤA族大于ⅥA族,三種元素的第一電離能順序是B>C>A,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,鋅原子的價電子包括最外層和次外層d能級,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:NH3>PH3;(3)根據(jù)表格可知,氫化物分別是CH3—CH3、
H2N—NH2、HO—OH,乙烷中C有4個σ鍵,無孤電子對,雜化類型為sp3,肼中N有3個σ鍵,1個孤電子對,雜化類型為sp3,H2O2中O有2個σ鍵,2個孤電子對,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,肼中的氮原子有1對孤電子對,過氧化氫中的氧原子有兩對孤電子對,孤電子對數(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σ鍵,無孤電子對,陽離子為PC,因此PCl5電離方程式為2PCl5PC+PC,PC中P有6個σ鍵,孤電子對數(shù)為=0,價層電子對數(shù)為=6,空間構(gòu)型為正八面體;(5)鋅原子位于頂點和面心,屬于晶胞的個數(shù)為8+6=4,氧原子位于晶胞內(nèi),共有4個,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)NH3>PH3 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,肼中的氮原子有1對孤電子對,過氧化氫中的氧原子有兩對孤電子對,孤電子對數(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:
(1)D2+的價層電子排布圖為____________。
(2)四種元素中第一電離能最小的是________,電負性最大的是________(填元素符號)。
(3)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(xué)式為____________;D的配位數(shù)為____________;
②列式計算該晶體的密度________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復(fù)雜離子,該離子的化學(xué)式為__________________,配位體是________。
【解析】(1)本題考查電子排布圖的書寫,A和B的價電子層中未成對電子均只有1個電子,A和B位于第ⅠA族,或第ⅢA族元素或ⅦA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,則C為Fe,D為Ni,D2+為Ni2+,其價層電子排布圖為;(2)第一電離能越小,說明越容易失去電子,即金屬性強,第一電離能最小的是K,電負性最大,說明非金屬性最強,即F的電負性最強;(3)考查晶胞、配位鍵等,①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的個數(shù)為16+4+2=8,K位于棱上和內(nèi)部,個數(shù)為8+2=4,Ni位于頂點和內(nèi)部,個數(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;
②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[FeF6]3-,配體為F-。
答案:(1) (2)K F
(3)①K2NiF4 6
②=3.4
(4)離子鍵、配位鍵 [FeF6]3- 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)對周期表進行研究,有助于我們更好地掌握同類知識。
(1)基態(tài)砷原子中,價電子占用__________個原子軌道;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π鍵數(shù)目是__________個。
(3)向CuSO4溶液中加入少量氨水生成藍色沉淀,繼續(xù)加入過量氨水沉淀溶解,得到深藍色透明溶液,最后向該溶液中加入一定量乙醇,析出[Cu(NH3)4]SO4H2O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),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)4]SO4H2O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式為__________gcm-3。(列出計算式即可)
【解析】(1)基態(tài)砷原子中,價電子排布式為4s24p3,根據(jù)洪特規(guī)則,4p軌道的3個電子要分占不同的軌道并且自旋狀態(tài)相同,所以其價電子共占用4個原子軌道;由雌黃分子結(jié)構(gòu)示意圖可知,每個砷原子與3個硫原子形成3個σ鍵,由于其價電子數(shù)是5個,所以該分子中砷原子有1個孤電子對,根據(jù)價層電子對互斥理論,中心原子的價電子對數(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,氮氣分子中有三鍵,三鍵中有1個σ鍵、2個π鍵,等電子體之間結(jié)構(gòu)相似,所以CO分子中也有2個π鍵,則1 mol CO分子中含有的π鍵數(shù)目是2NA(或26.021023)個。
(3)一般非金屬性越強的元素的第一電離能也越大,但是每個周期的ⅡA族(s軌道全滿)和ⅤA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N>O>S。S的中心原子價電子對數(shù)n==4,中心原子形成了4個σ鍵,所以其空間構(gòu)型為正四面體。
[Cu(NH3)4]SO4H2O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)4]SO4H2O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個硼原子和4個磷原子。如果把晶胞分成8個相同的小立方,則硼原子恰好可以位于其中4個小立方的體心,設(shè)晶胞的邊長為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式為 gcm-3。
答案:(1)4 sp3雜化
(2)2NA(或26.021023)
(3)N>O>S 正四面體 離子鍵、極性共價鍵和配位鍵
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)PC PC (5)
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