新高考化学的晶胞的相关计算专项训练含解析

1、新高考化学的晶胞的相关计算专项训练含解析一、晶胞的相关计算1氮及其化合物有许多用途。回答下列问题：（1）基态mn原子的电子排布式为_，锰的第三电离能比铁的第三电离能大，这是因为 _ 。（2）3ncl的沸点（ 71）比hcn的沸点（ 25 7）高，主要原因是_。（3）根据价层电子对互斥理论，3ncl、2nh、2no三种微粒中，中心原子价层电子对数不同于其他微粒的是_。（4）4mn n（氮化锰）的晶胞结构如图所示，晶胞参数为03851nm。该氮化锰的密度为-3g cm（列出计算式）。_ 2浙江师范大学的研究团队研究获得了一类具有高活性和选择性的钙钛矿光催化剂（3cspbbrni(tpy)），这一成

2、果发表在2020 年 1 月 chem. mater . 上。带有负电荷的cspbbr3将带正电的ni(tpy)固定在其表面，用于可见光驱动co2还原。( 1) 写出 ni 基态原子的价电子排布图（轨道表达式）_。( 2) c、n、o、 cs 、pb元素第一电离能由大到小的顺序是_。( 3)ni(tpy)是二价阳离子，该离子中氮原子的杂化类型为_，该离子结构中含有_（填字母）。a离子键b配位键c键d. 氢键( 4) 某些氧化物的熔点数据如下表所示：氧化物co2cs2opbo熔点/ - 56. 6490888解释表中氧化物之间熔点差异的原因：_。( 5) 氮化镓是一种半导体材料。晶胞结构可看作金

3、刚石晶胞内部的碳原子被n 原子代替，顶点和面心的碳原子被ga 原子代替。与同一个ga 原子相连的n 原子构成的空间构型为_；以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。若沿 y 轴投影的晶胞中所有原子的分布图如图，则2、3、 4 原子的分数坐标不可能的是（ _）a( 0. 75，0. 25， 0. 25) b ( 0. 25，0. 75，0. 75)c( 0. 25，0. 75，0. 25) d( 0. 75，0.75， 0. 75) gan 晶体中 n 和 n 的原子核间距为a pm，gan摩尔质量为1m g mol，阿伏加德罗常数的值为na，则 gan 晶

4、体的密度为 _3g cm（121pm10m）。3氟代硼酸钾（kbe2bo3f2）是激光器的核心材料，我国化学家在此领域的研究走在了世界的最前列。回答下列问题：（1）氟代硼酸钾中非金属元素原子的电负性大小顺序是_。基态 k+的电子排布式为_。（2）nabh4是有机合成中常用的还原剂，其中的阴离子空间构型是_，中心原子的杂化方式为 _。nabh4中存在 _（填标号）。a.离子键 b.氢键c. 键d. 键（3）becl2中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的becl2的结构式为_，其中 be 的配位数为 _。（4）第三周期元素氟化物的熔点如下表：化合物nafmgf2alf3sif4p

5、f5sf6熔点 /99312611291-90-83-50.5解释表中氟化物熔点变化的原因：_。（5）caf2的一种晶胞如图所示。ca2+占据f-形成的空隙，若r(f-)=xpm，r(ca2+)=ypm，设阿伏加德罗常数的值为na，则 caf2的密度 =_gcm-3（列出计算表达式）。4有 a、b、c、d、e、f 六种元素， a 是周期表中原子半径最小的元素，b是电负性最大的元素， c的 2p 轨道中有三个未成对的单电子，f原子核外电子数是b 与 c 核外电子数之和， d 是主族元素且与e同周期， e能形成红色 (或砖红色 )的 e2o 和黑色的eo两种氧化物， d 与 b可形成离子化合物，其

6、晶胞结构如图所示请回答下列问题（1）e元素原子基态时的电子排布式为_（2）a2f分子中 f原子的杂化类型是_（3）ca3极易溶于水，其原因主要是_，（4）富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能，在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途富勒烯 (c60)的结构如图，分子中碳原子轨道的杂化类型为_；1molc60分子中 键的数目为_（5）多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓、硫化镉、硫化锌及铜铟硒薄膜电池等第一电离能：as_se(填“”“ 4 v形【解析】【分析】有 a、b、c、d、e、f六种元素， a 是周期表中原子半径最小的元素，则a 为 h 元素； b是电负性最大的元素，则b为

7、f元素； c的 2p 轨道中有三个未成对的单电子，则c原子核外电子排布为1s22s22p3，则 c 为 n 元素； f原子核外电子数是b 与 c核外电子数之和，则f原子核外电子数为9+7=16，则 f为 s元素； e能形成红色（或砖红色）的e2o 和黑色的eo两种氧化物，则e为 cu 元素； d 与 b可形成离子化合物，根据晶胞结构可知，晶胞中f原子数目为8，d 原子数目为118+6=482，故化学式为df2，d 为+2 价， d 是主族元素且与 e同周期，处于第四周期，则d 为 ca元素，据此解答。判断碳原子的杂化类型可根据其成键情况来判断，碳原子若成四个单键，其杂化类型必为sp3，若成一个

8、双键，两个单键，其杂化类型必为sp2，若成一个单键，一个三键，其杂化类型必为sp在每个c60分子中，由于碳原子都采取sp2杂化，故参与形成 键的电子只有3 个，所以形成 键的电子共有 603=180 个，而每个 键需要 2 个电子，所以 键的数目为90 个，故1molc60中 键的数目为90na；同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但注意第va族元素大于相邻元素的第一电离能；与硫离子最近的锌离子的数目为硫离子的配位数，根据均摊法计算晶胞中zn、s原子数目，用阿伏伽德罗常数表示出晶胞质量，再结合m= v 计算与 s距离最近且等距离的s之间的距离；计算 se原子价层电子对、孤

9、电子对，确定其空间构型；【详解】（1）e为 cu元素，原子核外电子数为29，基态原子的电子排布式为ar3d104s1，故答案为： ar3d104s1；（2）h2s分子中 s原子的价层电子对数=(61 2)242，s原子采取sp3杂化，故答案为： sp3；（3）nh3极易溶于水，其原因主要是nh3与水分子间形成氢键，由于一水合氨电离产生铵根离子和氢氧根，故nh3?h2o 中 n 原子与水中的h 原子之间存在氢键，应为b 结构，故答案为：与水分子间形成氢键；（4）每个碳原子形成3 个 键个数且不含孤电子对，所以采用sp2 杂化，每个碳原子含有的 键个数为32，所以 1molc60分子中 键的数目

10、=a1mol6032n=90na，故答案为：sp2；90na；(5)as和 se属于同一周期，且as 属于第 va族， se属于第 via族， as原子 4p 能级容纳3 个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于se，故答案为： ；根据图片知 ,每个 s离子连接4 个 zn离子 ,所其配位数是4；晶胞中zn 原子数为4，s原子数为118+6=482，晶胞质量3aa4m388m=g=ann，则3a388a=cm n，与 s距离最近且等距离的s之间的距离为a=cm3a238822n2，故答案为： 4；cm3a3882n2；二氧化硒分子中se原子孤电子对数(6-22)=12，价层电子对 =2

11、+1=3，所以其空间结构为 v 形，故答案为：v 形。5c 解析： a nn noc h2te、h2se、h2s均是分子晶体，相对分子质量逐渐减小，范德华力减小，所以沸点减小，而水分子中存在氢键，所以沸点最高 sp3、sp2四面体形1 1 1(,)2 2 2303a144 210n a【解析】【分析】【详解】（1）基态 n 的核外电子排布式为1s22s22p3，基态排布为能量最低的排布，电子排布图表示的状态中只有a 项符合，故答案为：a；（2）等电子体为原子总数相同，价电子总数也相同的微粒，与co互为等电子体的一种分子为 n2，其结构式为：nn；同周期主族元素，随着原子序数增大，第一电离能呈增

12、大的趋势，但第 a 族和第 a 族元素反常，所以c、n、o 的第一电离能由大到小的顺序为：noc，故答案为：nn；noc；（3）h2te、h2se、h2s均是分子晶体，相对分子质量逐渐减小，范德华力减小，所以沸点减小，但由于氢键的作用力比范德华力强，氢键会使沸点异常升高，会导致h2o 的沸点异常的高，所以沸点大小为h2oh2teh2seh2s ，故答案为：h2te、 h2se、h2s均是分子晶体，相对分子质量逐渐减小，范德华力减小，所以沸点减小，而水分子中存在氢键，所以沸点最高；（4）甲基中碳原子形成4 个 键，没有孤电子对，杂化轨道数目为4，碳原子杂化方式为sp3，而羰基中c 原子形成3 个

13、 键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，碳原子杂化方式为 sp2；nh3中 n 原子形成3 个 n-h 键，含有 1 对孤对电子，价层电子对数=3+1=4，价电子对互斥理论模型是四面体形，故答案为：sp3、sp2；四面体形；（5）根据晶胞结构分析，c位于晶胞体心，则c 的原子坐标为：1 1 1(,)2 2 2，故答案为：1 1 1(,)2 2 2； 1mol 晶胞，即有na个晶胞，质量为m=2 （64 2+16 ）g=144 2g，所以密度为=3033am1442=10 g/cmvn a，故答案为：303a144 210n a。6c 解析： 大于 cu( oh)2+4nh3 cu( nh3)42

14、+2oh sp、sp2 14 4 ( 0. 75，0. 75，0. 75)高两者都是离子晶体，o2半径比 s2半径小，所以cu2o 的晶格能更大，熔点更高【解析】【分析】【详解】( 1) cu 为 29 号元素，根据构造原理知其基态电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，则基态铜原子核外有14 对自旋相反的电子；( 2) 金属性越强，越易失电子，第一电离能越小，sn和 pb为同主族元素，且金属性sn小于 pb，则第一电离能i1( sn) 大于 i1( pb) ；( 3) 新制的 cu( oh)2能够溶解于浓氨水中，生成可溶于水的 cu( nh3)42+，则反应的离子方程式是 c

15、u( oh)2+4nh3 cu( nh3)42+2oh；( 4) 碳碳三键中c 原子价层电子对个数是2 且不含孤电子对，所以杂化方式为sp；苯环中的碳形成 3 个 键，无孤电子对，采取sp2杂化；( 5) 在氯化羰基亚铜( i)中 c 和 o 之间有 1 个 键， h2o 分子内有2 个 键，配位键也是键，则氯化羰基亚铜( i) 中含 14 个 键；( 6) cu2o 晶胞中， o 原子周围最靠近的cu原子数目是4，则 o 原子的配位数为4；a 位置为顶点o 原子和中心o 原子的12处，且顶点o 原子与 a 之间的距离为对角线的14，已知 a 位置 cu+坐标为 ( 0. 25，0. 25，0

16、. 75) ，即晶胞边长为1，则 b 位置 cu+坐标为 ( 0. 75，0.75，0. 75) ；cu2s与 cu2o 都是离子晶体，o2半径比 s2半径小，所以cu2o 的晶格能更大，则cu2o熔点更高。7c 解析： o 3d74s2金刚石 c60 nh3 sp3杂化三角锥形 co cu2o 3a27 32a n【解析】【分析】a、b、c、d、e、f 为元素周期表前四周期元素，且原子序数依次增大；a 原子核内无中子，则 a 为 h 元素；元素b 的的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，则b 为 c元素； d 原子核外电子有8 种不同的运动状态，则d 为氧元素， c 为 n 元素； e

17、 为第四周期元素，其基态原子的价电子排布式中成对电子的电子对数与单电子数相等，且每个原子轨道中都有电子，则其价电子排布式为3d74s2，e 为 co 元素； f 元素的基态原子最外能层只有一个电子，其它能层均已充满，则f原子外围电子排布为3d104s1，则 f 为铜元素，据此分析解题。【详解】由分析可知a、b、c、d、e、f 分别为 h、c、n、o、co、cu 元素；(1)元素的非金属性越强，电负性越大，而六种元素中o 元素非金属性最强，则电负性最大的是 o，其中 e 原子的核电荷数为27，其价电子排布式为3d74s2；(2)c 的单质有金刚石、石墨和c60等，其中金刚石的硬度最大；c60为分

18、子晶体；(3)a、c 形成的简单分子为nh3，其分子中n 原子周围有1 对孤对电子和3 对成键电子，故n 原子的杂化类型为sp3杂化， nh3的立体构型为三角锥形；(4)c 的单质为n2，原子数为2，价电子总数为14，与 co为等电子体；(5)元素 d 与 f 形成的一种化合物的晶胞结构如图所示，其中黑球在两个白球连线的中点。该化合物的化学式为_；若相邻d 原子和 f 原子间的距离为acm，阿伏加德罗常数的值为na，则该晶体的密度为_gcm-3(用含 a、na的式子表示 )。题给晶胞中o 的个数为8181 2，cu 的个数为4，故其化学式为cu2o；最近的cu和 o的距离是体对角线长的14，故

19、体对角线的长度为4a cm，边长为43a cm，该晶体的密度为3214443anag cm33a27 32a ngcm3。【点睛】均摊法确定立方晶胞中粒子数目的方法是：顶点：每个顶点的原子被8 个晶胞共有，所以晶胞对顶点原子只占18份额；棱：每条棱的原子被4 个晶胞共有，所以晶胞对顶点原子只占14份额；面上：每个面的原子被2 个晶胞共有，所以晶胞对顶点原子只占12份额；内部：内部原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞。8f 解析： l 5 f o c 2na sp 二者都是离子晶体，o2-所带电荷比f-多，氧化纳的晶格能大于氟化钠 na+ bc 2a4【解析】【分析】氟原子是 9 号元素，根据核

20、外电子排布规律进行解答；电负性变化规律为从左到右依次增大，从下到上依次增大；co2的结构式为o=c=o ；离子晶体，离子所带电荷越多、半径越小晶格能越大，熔沸点越高；冰晶石的化学式为na3alf6，由 na+和 alf6-两种微粒个数比为3：1，利用均摊法计算出粒子数，与冰晶石的微粒数比相同，据此解答；面心立方堆积，根据原子半径和边长之间的几何关系进行分析。【详解】(1)氟原子是9号元素，位于第二周期第a族，其电子占据的最高能层的符号为l，根据构造原理，氟原子的核外电子排布式为1s22s22p5，电子占据最高能级为2p，其轨道上的电子数为 5，答案为： l；5；(2)该反应中涉及的非金属元素为

21、c、o、 f，同周期电负性从左到右依次增大，所以电负性由大到小的顺序为f o c，故答案为： f o c；co2的结构式为o=c=o，则 1molco2中含有的 键数目为2na个， c 原子的杂化方式为sp 杂化， scn 与 co2互为等电子体，电子式相似，则scn 的电子式为，答案为： 2na；sp；na2o 和 naf都是离子晶体，o2-所带电荷比f-多，则氧化纳的晶格能大于氟化钠，答案为：二者都是离子晶体，o2-所带电荷比f-多，氧化纳的晶格能大于氟化钠；(3)利用均摊法计算， 位于大立方体的顶点和面心，则 的数目为1186482， 位于大立方体的12 条棱的中点和8 个小立方体的体心

22、，则 的数目为1128114，冰晶石由 na+和 alf6-两种微粒3： 1 组成，那么大立方体的体心处 所代表的微粒是na+，答案为： na+；(4)冰晶石稀溶液，已经完全电离，不存在离子键，其中存在的化学键有共价键和配位键，答案为： bc；(5)金属铝晶体中的原子堆积方式为面心立方最密堆积，其原子半径r 和边长 a 的关系为4r2a，已知晶胞参数为apm，则铝原子的半径为2apm4，答案为：2a4。9a 解析： 灼烧时基态铜原子的电子跃迁到较高能级，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将以一定波长（可见光区域）的光的形式释放能量 m 1 sp312na配位键、共价键和离子

23、键 oshcu 1：2 223a384an1010【解析】【分析】【详解】（1）铜盐在灼烧时会产生特殊的颜色，这是由于金属的焰色反应导致的：灼烧时基态铜原子的电子跃迁到较高能级，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将以一定波长（可见光区域）的光的形式释放能量；故答案为：灼烧时基态铜原子的电子跃迁到较高能级，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将以一定波长（可见光区域）的光的形式释放能量；（2）cuso4溶液中，金属阳离子的核外电子排布式为：9ar 3d，最高能层符号是m，3d有 5 个轨道，根据洪特规则和泡利不相容规则，一个轨道最多容纳2 个电子，故有1 个

24、未成对电子；故答案为： m；1；（3） cu( h2o)42+中 o 原子的杂化类型，可直接分析水中氧原子的杂化方式，根据公式计算61 2242，故氧原子采取sp3杂化； 1mol cu( h2o)42+中，每摩尔水含2mol键，氧和铜形成1mol 配位键，故1mol cu( h2o)42+中含有 键的个数为12na；故答案为： sp3； 12na；根据 cuso45h2o 的结构图可知，4 个水和铜形成配位键，由原子提供孤对电子，水与硫酸根均含共价键，硫酸铜还含有离子键，故cuso4 5h2o 结构中含有的化学键的类型有配位键、共价键和离子键；根据元素周期律可知，元素周期表越靠近右上位置，电

25、负性越强，故 cuso45h2o 所含元素的电负性大小顺序为os hcu；故答案为：配位键、共价键和离子键；os hcu；（4）晶胞中共有同一顶点的3 个面心的微粒与顶点微粒形成正四面体，晶胞中正四面体数目为 8；面心位置6 个微粒围成正八面体，将晶胞补全可知共用1 条棱的 4 个面心与该棱顶点微粒也围成正八面体，而这样的正八面体为4 个晶胞共有，晶胞单独占有正八面体数目11 1244，故晶体中正八面体和正四面体空隙数的比值为4:81: 2；该硫化铜（ cus ）晶体中，硫离子位于8 个顶点和 6 个面心，故1 个晶胞中硫离子数为：1186482，铜离子个数也为4，则晶胞体积：3030aaa4

26、6432mnm384v10nan10an（pm3），两个最近的s2-是位于顶点和面心的位置，则两个最近的s2-之间的距离为边长的22倍，最近距离为：223a384an1010；故答案为223a384an1010。10c 解析： 1s22s22p63s23p63d5 sp2、sp3 3： 4 v型bkj?mol12ekj?mol1 (f-a-b-c-d-e)kj?mol1 zns 3a388an【解析】【分析】(1) mn 元素的原子核外有25 个电子，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2；根据价层电子对互斥理论判断c原子杂化方式；(2) cn-和氮气分子互为等电子体

27、，二者结构相同，根据氮气分子判断(cn)2分子中存在的键与 键的个数；(3) no2-中 n 原子的价层电子对数=2+12(5+1-2 2)=3，杂化类型是sp2，含有 1 个孤电子对，no2-的空间构型是v 型；(4) mn 的第一电离能为气态mn 原子失去第一个电子时需要吸收的能量；由1molo2分子变成 o 原子的过程中，需要吸收的能量为2ekj；晶格能是气态离子形成1mol 离子晶体释放的能量；(5) zns晶胞结构如图所示，利用均摊法找出晶胞中有4 个 zn，有 4 个 s，然后进行相关计算，求出晶胞密度。【详解】(1) mn 元素的原子核外有25 个电子，其基态原子电子排布式为1s

28、22s22p63s23p63d54s2，则基态 mn2的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5；这些 c原子中有些c原子价层电子对个数是 3、有些是4，根据价层电子对互斥理论判断c 原子杂化方式分别为sp2、 sp3；故答案为： 1s22s22p63s23p63d5；sp2、sp3；(2)cn-与 n2结构相似， c原子与 n 原子之间形成三键，则拟卤(cn)2分子结构式为nc-cn，三键中含有1 个 键、 2 个 键，单键属于 键，故 (cn)2分子中 键与 键数目之比为3：4，故答案为： 3：4；(3) no2-中 n 原子的价层电子对数=2+12(5+1-2 2)=3，杂化

29、类型是sp2，含有 1 个孤电子对，no2-的空间构型是v 型，故答案为v 型；(4)由图中 mn (晶体 ) mn (g) mn+(g)过程，电离能为1mol 的气态原子变为+1 价阳离子的能量，故其第一电离能为bkj?mol1；由图中12o2(g)2o(g)为12molo=o 的键能，故o=o键键能为 ekj?mol1 2=2ekj?mol1； mn 晶格能为从气态离子形成1mol 晶体放出的能量，根据盖斯定律，故晶格能=(f-a-b-c-d-e)kj?mol1，故答案为：bkj?mol1；2ekj?mol1；(f-a-b-c-d-e)kj?mol1；(5)由晶胞的结构可知，zn 全部在晶

30、胞的内部，所以1 个晶胞中含有4 个 zn2+， s分别位于晶胞的顶点和面心，根据晶胞中原子的“ 均摊法 ” 可计算 1 个晶胞中s2-的个数为：1186=482，由 zn， s组成化学式为zns ；1mol 晶体的质量为97g，1mol 晶胞的体积为na a3cm3，因此该晶体的密度为3333aa974g388=g/cma cmamvnn，故答案为：zns ；3a388an。【点睛】晶胞在晶体中的各个方向上都可以重复排列，所以晶胞表面的原子都是与相邻的晶胞共用的，晶胞中原子数研究中，表面的原子只占到其中的几分之一，晶胞内部的原子则完全属于该晶胞。具体，常见的立方体的晶胞，顶点的原子晶胞占1/

31、8，棱边上的原子晶胞占1/4，面上的原子晶胞占1/2。11c 解析：电负性 oc，o 原子不易提供孤电子对 8na正四面体ccl4 sp3 sp2非羟基氧的个数越多，cl的正电性越高，导致cloh 中 o 的电子越向cl偏移，越容易电离出h+ 6 30375 102aa n【解析】【分析】(1)ni 元素原子核外有28 个电子，原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d84s2；(2)电负性越大，原子越不易提供孤电子对；ni 原子形成的4 个配位键属于 键， co与 n2互为等电子体，co分子结构式为co，co分子中含有1 个 键、 2 个 键；(3)1molclo4离子中有4mol

32、键；原子总数相同、价层电子对总数相等的粒子互为等电子体；(4)碳酰肼中氮原子有一对孤电子对且形成3 个 键，碳原子形成3 个 键；(5)非羟基氧数目越多，中心元素的正电性越高，越容易电离出离子；以顶点 ni2+为参照，其周围等距且最近的氧离子处于棱心；由ni2+距离最近的o2之间的距离可计算晶胞参数，由晶胞参数计算晶胞体积v，由均摊法计算晶胞中ni2+和 o2的数目，可计算晶胞质量m，根据晶体密度 mv计算。【详解】(1)ni 元素原子核外有28 个电子，原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d84s2，外围电子排布图为；(2)电负性 oc，o 原子不易给出孤电子对，配体co中提供

33、孤电子对的是c原子。 ni 原子形成的 4 个配位键属于键， co与 n2互为等电子体，co分子结构式为co ， co分子中含有 1 个 键、 2 个 键，故 ni(co)4中含有 8 个 键、 8 个 键， 1 mol 该配合物分子中 键数目为 8na；(3)1molclo4离子中有4mol键，其杂化方式为sp3，vsepr 模型是正四面体；原子总数相同、价层电子对总数相等的粒子互为等电子体，1molclo4离子有 5mol 原子，价电子为32，其等电子体为ccl4或 sif4等；(4)碳酰肼中氮原子有一对孤电子对，每个n 原子形成3 个 键，故杂化方式为sp3碳原子形成 3 个 键，杂化方式为sp2；(5)hclo4中非羟基氧数目比hclo 的多， hclo4中 cl的正电性更高，导致