廣西2019年高考化學一輪復習 考點規(guī)范練37 晶體結構與性質 新人教版.docx

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考點規(guī)范練37　晶體結構與性質 (時間:45分鐘　滿分:100分) 非選擇題(共5小題,共100分) 1.(20分)磁性材料氮化鐵鎳合金可用Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、丁二酮肟、氨氣、氮氣、氫氧化鈉、鹽酸等物質在一定條件下反應制得。 (1)Fe3+的電子排布式是　。 (2)NO3-和NH3中氮原子的雜化方式為　　　　　　。 (3)NH3的沸點高于PH3,其主要原因是　。 (4)與N3-具有相同電子數的三原子分子的立體構型是　　　　。 (5)向Ni(NO3)2溶液中滴加氨水,剛開始時生成綠色Ni(OH)2沉淀,當氨水過量時,沉淀會溶解,生成[Ni(NH3)6]2+藍色溶液,則1 mol [Ni(NH3)6]2+含有的σ鍵為　　　　 mol。 圖1 圖2 (6)圖1是丁二酮肟與鎳形成的配合物,則分子內含有的作用力有　　　　(填序號)。 A.氫鍵 B.離子鍵 C.共價鍵 D.金屬鍵 E.配位鍵 組成該配合物分子且同屬第二周期元素的電負性由大到小的順序是　。 (7)鐵元素對應的單質在形成晶體時,采用如圖2所示的堆積方式。則這種堆積模型的配位數為　　　　,如果Fe的原子半徑為a cm,阿伏加德羅常數的值為NA,則計算此單質的密度表達式為　　　　 gcm-3(不必化簡)。 2.(20分)氮及其化合物與生產、生活聯(lián)系密切?；卮鹣铝袉栴}: (1)基態(tài)15N中有　　　個運動狀態(tài)不相同的電子,砷元素在元素周期表中位于第四周期且和氮元素同主族,基態(tài)砷原子的電子排布式為　。 (2)元素C、N、O的第一電離能由大到小排列的順序為　　　　　　(用元素符號表示),NF3分子的空間構型為　　　　　　。 (3)氨基乙酸(H2N—CH2—COOH)分子中,碳原子的雜化軌道類型有　　　　　　;1 mol H2N—CH2—COOH中含有σ鍵的數目為　　　　　　,二氧化碳為氨基乙酸分解的產物之一,寫出二氧化碳的一種等電子體　　　　　　(填化學式)。 (4)三氟化硼與氨氣相遇,立即生成白色固體,寫出該白色固體的結構式:　　　　　　　　　　(標注出其中的配位鍵);利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷,圖1為該晶體的晶胞結構,該功能陶瓷晶體的化學式為　　　　　　。 (5)鐵與氨氣在640 ℃時可發(fā)生置換反應,其中一種產物的晶胞結構如圖2所示,該反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　。已知該晶胞的邊長為a nm,則該晶體的密度為　　　　　　gcm-3(設NA為阿伏加德羅常數的數值)。 3.(2018湖北六校聯(lián)合體聯(lián)考)(20分)由P、S、Cl、Ni等元素組成的新型材料有著廣泛的用途。 回答下列問題: (1)基態(tài)氯原子核外電子占有的原子軌道數目為　　　　,P、S、Cl的第一電離能由大到小的排列順序為　　　　　　　。 (2)PCl3分子中的中心原子雜化軌道類型是　　　　,該分子的空間構型為　　　　　。 (3)PH4Cl的電子式為　　　　　　　　　,Ni與CO能形成配合物Ni(CO)4,該分子中π鍵與σ鍵個數比為　　　　　。 (4)已知MgO與NiO的晶體結構(如圖甲)相同,其中Mg2+和Ni2+的離子半徑分別為66 pm和69 pm,則熔點:MgO　　　　(填“>”“<”或“=”)NiO,理由是　　　　　　　　　　　　　。 甲 乙 (5)若NiO晶胞中離子坐標參數A為(0,0,0),B為(1,1,0),則C的坐標參數為　　　　　。 (6)一定溫度下,NiO晶體可以自發(fā)地分散并形成“單分子層”,可以認為O2-做密置單層排列,Ni2+填充其中(如圖乙),已知O2-的半徑為a m,每平方米面積上分散的該晶體的質量為　　　　　　g(用a、NA表示)。 4.(20分)太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。其材料有單晶硅,還有銅、鍺、鎵、硒等化合物。 (1)亞銅離子(Cu+)基態(tài)時核外電子排布式為　　　　　　　;其電子占據的原子軌道數目為　　　　　個。 (2)圖甲表示碳、硅和磷元素的四級電離能變化趨勢,其中表示磷的曲線是　　　　　(填標號)。 碳、硅和磷元素的四級電離能變化趨勢 甲 二氧化硅晶體結構 氮化鎵晶體結構 乙 丙 (3)單晶硅可由二氧化硅制得,二氧化硅晶體結構如圖乙所示,在二氧化硅晶體中,Si、O原子所連接的最小環(huán)為十二元環(huán),則每個硅原子連接　　　　　　個十二元環(huán)。 (4)氮化鎵(GaN)的晶體結構如圖丙所示,常壓下,該晶體熔點為1 700 ℃,故其晶體類型為　　　　　;判斷該晶體結構中存在配位鍵的依據是　　。 (5)與鎵元素處于同一主族的硼元素具有缺電子性,因而硼酸(H3BO3)在水溶液中能與水反應生成[B(OH)4]-。[B(OH)4]-中硼原子的雜化軌道類型為　　　　　;不考慮空間構型,[B(OH)4]-中原子的成鍵方式用結構簡式表示為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (6)某光電材料由鍺的氧化物與銅的氧化物按一定比例熔合而成,其中鍺的氧化物晶胞結構如圖所示,該物質的化學式為　　　　　　　　　。已知該晶體密度為7.4 gcm-3,晶胞邊長為4.310-10 m,則鍺的相對原子質量為　　　(保留小數點后一位)。 5.(20分)碳是地球上組成生命的最基本元素之一,可以sp3、sp2和sp雜化軌道成共價鍵,具有很強的結合能力,與其他元素結合成不計其數的無機物和有機化合物,構成了豐富多彩的世界。碳及其化合物在研究和生產中有許多重要用途。請回答下列問題: (1)基態(tài)碳原子核外有　　　　　　種空間運動狀態(tài)的電子,其價電子排布圖為　　　　　　。 (2)光氣的分子式為COCl2,又稱碳酰氯,是一種重要的含碳化合物,判斷其分子立體構型為　　　　　　　　,其碳原子雜化軌道類型為　　　　　　雜化。 (3)碳酸鹽在一定溫度下會發(fā)生分解,實驗證明碳酸鹽的陽離子不同、分解溫度不同,如表所示: 碳酸鹽 MgCO3 CaCO3 BaCO3 SrCO3 熱分解溫度/℃ 402 900 1172 1360 陽離子半徑/pm 66 99 112 135 試解釋為什么隨著陽離子半徑的增大,碳酸鹽的分解溫度逐步升高?　。 (4)碳的一種同素異形體——C60(結構如圖甲),又名足球烯,是一種高度對稱的球碳分子。立方烷(分子式為C8H8,結構是立方體,結構簡式為)是比C60約早20年合成出的一種對稱型烴類分子,而現如今已合成出一種立方烷與C60的復合型分子晶體,該晶體的晶胞結構如圖乙所示,立方烷分子填充在原C60晶體的分子間空隙中。則該復合型分子晶體的組成用二者的分子式可表示為　　　　　。 (5)碳的另一種同素異形體——石墨,其晶體結構如圖丙所示,虛線勾勒出的是其晶胞。則石墨晶胞含碳原子個數為　　　　　　個。已知石墨的密度為ρ gcm-3,C—C 鍵鍵長為r cm,設阿伏加德羅常數的值為NA,計算石墨晶體的層間距為　　　　　 cm。 (6)碳的第三種同素異形體——金剛石,其晶胞如圖丁所示。已知金屬鈉的晶胞(體心立方堆積)沿其體對角線垂直在紙平面上的投影圖如圖A所示,則金剛石晶胞沿其體對角線垂直在紙平面上的投影圖應該是圖　　　　　　(從A~D圖中選填)。  考點規(guī)范練37　晶體結構與性質 1.答案(1)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5　(2)sp2、sp3　(3)NH3分子間可以形成氫鍵　(4)V形　(5)24　(6)ACE　O>N>C (7)8　562NA4a33 解析(1)Fe為26號元素,則Fe3+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。 (2)NO3-為平面三角形,氮原子為sp2雜化;NH3為三角錐形,氮原子為sp3雜化。 (4)N3-電子數為10,與N3-具有相同電子數的三原子分子為H2O,分子的立體構型為V形。 (5)在[Ni(NH3)6]2+中,每個氮原子與3個氫原子形成σ鍵,同時還與鎳原子形成配位鍵,也是σ鍵,因此1mol[Ni(NH3)6]2+含有的σ鍵為4mol6=24mol。 (6)根據題圖可知碳碳間、碳氮間為共價鍵,氮鎳間為配位鍵,氧氫間為氫鍵;同一周期中,電負性隨著原子序數的增大而增大,該物質中含有的第二周期元素有O、N、C,其電負性由大到小的順序為O>N>C。 (7)鐵元素對應的單質在形成晶體時,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,所以鐵的配位數為8,每個立方體中含有的鐵原子數為818+1=2,如果Fe的原子半徑為acm,則立方體的邊長為4a3cm,對應的體積為4a3cm3,阿伏加德羅常數的值為NA,所以鐵單質的密度表達式為562NA4a33gcm-3。 2.答案(1)7　1s22s22p63s23p63d104s24p3 (2)N>O>C　三角錐形 (3)sp3、sp2　9NA　N2O或N3-等 (4)　BN (5)8Fe+2NH32Fe4N+3H2　2.381023a3NA 解析(1)基態(tài)15N的核外有7個電子,所以有7個運動狀態(tài)不同的電子,砷元素位于第四周期且和氮元素同主族,為33號元素,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。 (2)同周期元素從左向右,第一電離能呈增大趨勢,但第ⅡA族和第ⅤA族元素由于存在全滿或半滿狀態(tài),是一種穩(wěn)定結構,第一電離能高于同周期相鄰元素,所以C、N、O的第一電離能由大到小排列的順序為N>O>C,NF3分子中氮原子的價層電子對數為3+5-32=4,有1對孤電子對,所以分子的空間構型為三角錐形。 (3)氨基乙酸(H2N—CH2—COOH)中,—CH2—中的碳原子周圍有四個σ鍵,雜化類型為sp3雜化,羧基中的碳原子周圍有三個σ鍵,沒有孤電子對,雜化類型為sp2雜化,1molH2N—CH2—COOH中含有9molσ鍵,所以σ鍵的數目9NA,一個二氧化碳分子中有三個原子,價電子數為16,與之互為等電子體的為N2O、N3-等。 (4)三氯化硼和三氟化硼常溫下都是氣體,所以它們固態(tài)時的晶體類型為分子晶體,硼元素具有缺電子性,其化合物可與具有孤電子對的分子或離子形成配合物,BF3能與NH3反應生成BF3NH3,B與N之間形成配位鍵,氮原子含有孤電子對,所以氮原子提供孤電子對,BF3NH3結構式為。根據圖1,利用均攤法可知,晶胞中含有硼原子數為4,晶胞中含有氮原子數為818+612=4,所以化學式為BN。 (5)該晶胞中鐵原子個數=818+612=4,氮原子個數是1,所以氮化鐵的化學式是Fe4N,鐵與氨氣在640℃可發(fā)生置換反應生成氫氣和氮化鐵,所以該反應的化學方程式為8Fe+2NH32Fe4N+3H2,該晶胞的邊長為anm,則晶胞的體積為(a10-7)3cm3,所以密度為238NA(a10-7)3gcm-3=2.381023a3NAgcm-3。 3.答案(1)9　Cl>P>S　(2)sp3　三角錐形 (3)[HH]+[Cl]-　1∶1 (4)>　Mg2+半徑比Ni2+小,MgO的晶格能比NiO大 (5)1,12,12 (6)2532a2NA或7523a2NA 解析(1)基態(tài)氯原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5,其核外電子占有的原子軌道數為9。同周期元素隨原子序數增大,元素第一電離能呈增大趨勢,由于P元素原子的3p能級為半充滿的穩(wěn)定狀態(tài),能量較低,第一電離能高于同周期相鄰元素,故第一電離能:Cl>P>S。 (2)PCl3中P原子雜化軌道數為12(5+3)=4,采取sp3雜化方式,有1對孤電子對,所以該分子構型為三角錐形。 (3)PH4Cl的電子式為[HH]+[Cl]-;Ni與CO能形成配合物Ni(CO)4,該分子中Ni與C形成配位鍵(即σ鍵),CO中含有1個σ鍵和2個π鍵,則σ鍵個數為14+4=8,π鍵個數為24=8,所以個數之比為1∶1。 (4)Mg2+的半徑比Ni2+小,所帶電荷數相同,所以氧化鎂的晶格能大于氧化鎳,則熔點:MgO>NiO。 (5)若NiO晶胞中離子坐標參數A為(0,0,0),B為(1,1,0),因C的x軸坐標與B的x軸坐標相同,y、z軸坐標都在棱的中點上,所以C的坐標參數為1,12,12。 (6)根據題圖可知,每個氧化鎳“分子”所占的面積為(2a m)(2a msin 60)=23a2 m2,則每平方米面積上含有的氧化鎳“分子”個數為123a2,每個氧化鎳“分子”的質量為75NA g,所以每平方米面積上含有的氧化鎳的質量為75NA g123a2=2532a2NA g。 4.答案(1)1s22s22p63s23p63d10　14　(2)b　(3)12　(4)原子晶體 GaN晶體中,每1個鎵原子與4個氮原子結合,而鎵原子只有3個價電子,故需提供1個空軌道形成配位鍵 (5)sp3　　或 (6)GeO　72.5 解析(1)基態(tài)銅原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,失去4s軌道上的1個電子變成基態(tài)Cu+,則基態(tài)Cu+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10,電子占據1個1s軌道、1個2s軌道、3個2p軌道、1個3s軌道、3個3p軌道和5個3d軌道,故電子占據軌道數目為1+1+3+1+3+5=14。 (2)碳、硅和磷三種元素中,硅元素的第一電離能最小,則曲線c代表硅;碳、磷原子的價電子排布式分別為2s22p2、3s23p3,顯然碳原子失去2p軌道的2個電子較易,失去2s軌道的2個電子較難,故碳元素的第一、二級電離能明顯小于第三、四級電離能;磷原子失去3p軌道的3個電子相對較易,失去3s軌道的2個電子較難,故磷元素的第四級電離能明顯大于第一、二、三級電離能,圖中曲線a代表碳,曲線b代表磷。 (3)二氧化硅晶體的結構與金剛石相似,硅原子周圍有4個共價鍵與其相連,其中任意兩個共價鍵向外都可以連有2個最小的環(huán),故每個硅原子連接的十二元環(huán)的數目為3212=12個。 (4)氮化鎵(GaN)的熔點為1700℃,晶體結構與金剛石類似,故氮化鎵屬于原子晶體。由氮化鎵晶體結構可知,每個鎵原子與4個氮原子相結合,而鎵原子最外層有3個價電子,故需要提供1個空軌道形成配位鍵。 (5)[B(OH)4]-離子中硼原子形成4個B—O鍵且不含未成鍵的孤電子對,則硼原子采取sp3雜化。硼原子最外層有3個電子,可與3個氧原子形成B—O鍵,另外1個B—O鍵為配位鍵,其中硼原子提供空軌道,氧原子提供成鍵電子對,故[B(OH)4]-的結構簡式為(或)。 (6)由鍺的氧化物晶胞結構可知,氧原子位于晶胞的8個頂點和6個面心,4個鍺原子位于晶胞內部,則每個晶胞中含有4個鍺原子,含有氧原子數目為188+126=4個,Ge和O原子個數之比為4∶4=1∶1,故該鍺的氧化物的化學式為GeO。晶胞的邊長為4.310-10m=4.310-8cm,則晶胞的體積為V=(4.310-8cm)3≈7.9510-23cm3,晶體的密度為ρ=7.4gcm-3,設Ge的摩爾質量為M,則有ρ=4(M+16gmol-1)NAV,M=ρVNA4-16gmol-1= 7.4gcm-37.9510-23cm36.021023mol-14- 16gmol-1≈72.5gmol-1,故其相對原子質量為72.5。 5.答案(1)6　 (2)平面三角形　sp2 (3)因為碳酸鹽的分解過程實際上是晶體中陽離子結合CO32-中的氧離子、使CO32-分解為CO2的過程,所以當陽離子所帶電荷相同時,陽離子半徑越小,其結合氧離子能力就越強,對應的碳酸鹽就越容易分解 (4)C8H8C60(或C60C8H8) (5)4　1633ρNAr2 (6)D 解析(1)原子核外的電子運動狀態(tài)各不相同,有幾個電子就有幾種運動狀態(tài),故基態(tài)碳原子核外有6種空間運動狀態(tài)的電子,碳原子價電子排布圖為。 (2)光氣COCl2的中心碳原子的價層電子對數為3,分別與兩個Cl和一個O形成三個σ鍵,沒有孤電子對,則其分子立體構型為平面三角形,碳原子為sp2雜化。 (4)根據復合型分子晶體的晶胞結構可知,一個晶胞中含有C60的分子個數為818+612=4,含有C8H8的分子個數為4,則該復合型分子晶體的組成可以表示為C8H8C60或C60C8H8。 (5)石墨的晶胞結構如圖,設晶胞的底邊長為acm,高為hcm,層間距為dcm,則h=2d,從圖中可以看出石墨晶胞含有4個碳原子,則: a2=rsin60?a=3r ρgcm-3=4NAmol-1M(C)(acm)2sin60hcm= 4NAmol-112gmol-1(3r)2322dcm3?d=1633ρNAr2cm。 (6)由金剛石的晶胞結構可知金剛石的晶胞相當于一個大的體心立方堆積中套一個小的體心立方堆積,故根據金屬鈉的晶胞沿其體對角線垂直在紙面上的投影圖,可知金剛石的晶胞沿其體對角線垂直在紙面上的投影圖為D圖示。