全程复习方略2016届高考化学全国通用总复习高效演练跟踪检测区选修33晶体结构与性质

1、 - 1 - 高效演练·跟踪检测区 1.已知周期表中，元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题： (1)W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶体类型是_。 (2)Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是_。 (3)R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式是_。 (4)这5种元素的氢化物分子中： 立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是(填化学式)_， 其原因是_； 电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是 _ _。 (5)W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下：W的

2、氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合物W(QH2)4和HCl气体；W(QH2)4在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式(各物质用化学式表示)是_ _。 【解析】本题可结合问题作答。W的氯化物为正四面体结构，则应为SiCl4或CCl4，又W与Q形成高温陶瓷，故可推断W为Si。(1)SiO2为 - 2 - 原子晶体。(2)高温陶瓷可联想到Si3N4，Q为N，则有NO2与N2O4之间的相互转化关系。(3)Y的最高价氧化物对应的水化物为强酸，且和Si、N等与同一元素相邻，则只能是S。R为As，所以R的最高价化合物应为As2S5。(4)显然X为磷元素。氢化物沸点顺序为NH3&g

3、t;AsH3>PH3，因为前者中含有氢键，后两者构型相同，分子间作用力不同。 SiH4、PH3和H2S的电子数均为18，结构分别为正四面体形、三角锥形和V形。(5)由题中所给出的含字母表示的化学式可以写出具体的物质，然后配平即可。 答案：(1)原子晶体 (2)NO2和N2O4 (3)As2S5 (4)NH3、AsH3、PH3 NH3分子间存在氢键，所以沸点最高，相对分子质量AsH3大于PH3，分子间作用力AsH3大于PH3，故AsH3沸点高于PH3 SiH4正四面体，PH3三角锥形，H2S角形(V形) (5)SiCl4+4NH 3Si(NH2)4+4HCl， 3Si(NH2) 4Si3N

4、4+8NH3 2.下图为几种晶体或晶胞的示意图： - 3 - 请回答下列问题： (1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是_。 (2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为_ _。 (3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能_(填“大于”或“小于”)MgO晶体，原因是 _。 (4)每个Cu晶胞中实际占有_个铜原子，CaCl2晶体中Ca2+的配位数为_。 (5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是 _。 【解析】(1)冰晶体、干冰晶体均为分子晶体，粒子间通过分子间作用力结合成晶体，Cu晶体中微粒间通过

5、金属键结合形成晶体，MgO和CaCl2晶体中微粒之间通过离子键结合形成晶体。(2)离子晶体的熔点与离子 - 4 - 半径及离子所带电荷有关，离子半径越小，离子所带电荷越大，则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体，熔点最高，冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。(4)铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析：8×+6×4，氯化钙类似于氟化钙，Ca2+的配位数为8，Cl-配位数为4。 答案：(1)金刚石晶体 (2)金刚石、MgO、CaCl2、冰、干冰 (3)小于 MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；且r(Mg2+)<r(Na+)、r(O2-)&l

6、t;r(Cl-) (4)4 8 (5)H2O分子之间能形成氢键 3.(2015·恩施模拟)(1)亚铜离子(Cu+)基态时的价电子排布式表示为_。 (2)硒为第4周期元素，相邻的元素有砷和溴，则3种元素的第一电离能从大到小顺序为_(用元素符号表示)。 (3)Cu晶体的堆积方式是_(填堆积方式名称)，其配位数为_；往Cu的硫酸盐溶液中加入过量氨水，可生成Cu(NH3)4SO4，下列说法正确的是_。 A.Cu(NH3)4SO4中所含的化学键有离子键、极性键和配位键 B.在Cu(NH3)42+中Cu2+给出孤电子对，NH3提供空轨道 C.Cu(NH3)4SO4组成元素中第一电离能最大的是氧元

7、素 D.S与 P互为等电子体，空间构型均为正四面体 - 5 - (4)氨基乙酸铜的分子结构如图，碳原子的杂化方式为_。 (5)铜元素与氢元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示。则该化合物的化学式为_。 【解析】(1)亚铜离子(Cu+)基态时的价电子排布式表示为3d10；(2)硒为第4周期元素，相邻的元素有砷和溴，一般情况下同一周期的元素，元素的原子序数越大，第一电离能就越大，但是由于砷原子的最外层电子处于该轨道的半充满的稳定状态，所以第一电离能比原子序数比它大1的同一周期的氧族元素的还大，因此这3种元素的第一电离能从大到小顺序为Br>As>Se；(3)Cu晶体的堆积方式

8、是面心立方最密堆积；其配位数为12；往Cu的硫酸盐溶液中加入过量氨水，可生成Cu(NH3)4SO4，该化合物是离子化合物，在Cu(NH3)4SO4中含有的化学键有离子键、极性键和配位键，A正确；在Cu(NH3)42+中NH3给出孤电子对，Cu2+提供空轨道，B错误；Cu(NH3)4SO4组成元素中第一电离能最大的是氮元素，C错误； S与 P互为等电子体，空间构型均为正四面体，D正确；(4)由氨基乙酸铜的分子结构可知，饱和碳原子是 - 6 - sp3杂化，不饱和碳原子是sp2杂化；(5)铜元素与氢元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如题图所示。在每个晶胞中含有Cu：12×1/6+2

9、×1/2+36；H： 6×1/3+1+36，n(Cu)n(H)11，所以该化合物的化学式为CuH。 答案：(1)3d10 (2)Br>As>Se (3)面心立方最密堆积 12 A、D (4)sp3杂化；sp2杂化 (5)CuH 4.许多金属及它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。回答下列有关问题： (1)基态Ni核外电子排布式为_， 第2周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是_。 (2)已知CrO5中Cr为+6价，则CrO5的结构式为_。 金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液体Ni(CO)n，与Ni(CO)n中配体互为等电子体

10、的离子的化学式为_(写出一个即可)。 铜是第4周期最重要的过渡元素之一，其单质及化合物有广泛用途。已知CuH晶体结构单元如图所示。该化合物的密度为g·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中铜原子与氢原子之间的最短距离为_cm(用含和NA的式子表示)。 - 7 - (3)另一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构，在晶胞中，金原子位于顶点，铜原子位于面心，则该合金中金原子与铜原子个数之比为_ _，若该晶胞的边长为apm，则合金的密度为_g·cm-3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA)。 【解析】(1)Ni为28号元素，其基态原子的电子排布式为1s2

11、2s22p63s23p63d84s2。镍原子中的5个3d轨道上有8个电子，因此有2个电子未成对，第2周期中有两个未成对电子数的原子，其电子排布式分别为1s22s22p2和1s22s22p4，其中电负性最小的是电子排布式为1s22s22p2的原子，即该元素是碳元素。 (2)CrO5中Cr为+6价，则Cr应与5个氧原子中的4个O分别形成一个共价键，与另一个O形成2个共价键，再结合氧原子的2价键原 则，则该氧化物的结构式应为。 Ni(CO)n中的配体为CO，与CO互为等电子体的离子有CN- 、等。 设该晶胞的边长为xcm，则该晶胞的体积为x3cm3。该晶胞中有8个Cu位于晶胞的8个顶点，6个Cu位于

12、面心，4个H全部位于晶胞内部，根据均摊法，一个晶胞中含有的Cu的数目为8×+6×4， - 8 - 含有的H的数目为4，故一个晶胞的质量为4 ×A64 gN+4 ×A1 gN A260Ng， 则有A260N·x3，x 3A260?N，由于氢原子与其周围的4个Cu构成正四 面体结构，该正四面体结构中两个铜原子之间的距离为x，而铜原子 与氢原子之间的最短距离为cm xcm ×3A260?Ncm。 (3)该晶胞中有8个Au分别位于晶胞的8个顶点上，有6个Cu分别位于晶胞的6个面心上，根据均摊法，该晶胞中含有的Au个数为8×1，含有的

13、Cu个数为6×3，故该合金中金原子与铜原子个数之比为13。该晶体的一个晶胞的质量为(197+64×3)g/NA，晶胞的边长为apma×10-12ma×10-10cm，则一个晶胞的体积为a3×10-30cm3 ，故该合金的密度为A3303(197643) ga10 cm?N 303A(197643)10a?Ng·cm-3。 答案：(1)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2 C(碳) (2) CN-( 或 、) ×3A260?N (3)1 3 303A(197643)10a?N 【方法规律】晶体微粒与M、

14、之间的关系 若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有xmol微粒，其质 - 9 - 量为xMg(M为微粒的相对“分子”质量)；又1个晶胞的质量为a3g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为a3NAg，因此有xMa3NA。 5.(2015·成都模拟)铜是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题： (1)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方程式为_。 (2)CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分，其原因是_。 (3)S中S以sp3杂化， S的立体构型是_。 (4)元素金(Au)

15、处于周期表中的第6周期，与Cu同族，金原子最外层电子排布式为_； 一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中铜原子处于面心，金原子处于顶点位置，则该合金中铜原子与金原子数量之比为_；该晶体中，原子之间的作用力是_。 (5)CuSO4晶体的构成微粒是_和_，微粒间的作用力是_，该晶体属于_晶体。 (6)上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由铜原子与金原子构成的四面体空隙中。若将铜原子与金原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞 - 10 - 结构与CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为_。 【解析】(1)金属铜与浓硫酸在加热时反应生成硫酸铜、二氧化硫和水。 (2)白色的CuSO4粉末与水结合生

16、成蓝色的CuSO4·5H2O晶体，该反应常用于检验微量水的存在。 (3)硫原子以sp3杂化，且硫原子结合4个氧原子，因此 S的空间构型为正四面体形。 (4)铜的价电子排布式为3d104s1，最外层只有1个电子，最外层电子排布式为4s1，所以与Cu同族的第6周期的金原子最外层电子排布式为6s1。立方最密堆积的结构中，顶点有8个金原子，顶点上的原子为8个晶胞共用，完全属于该晶胞的有8×1(个)，6个面的中心共有6个铜原子，面上的原子被2个晶胞共用，完全属于该晶胞的有6×3(个)，所以铜原子与金原子数量之比为31。金属和合金属于金属晶体，微粒间的作用力为金属键。 (5)CuSO4为离子晶体，该晶体由Cu2+和 S以离子键结合。 (6)氟化钙的晶胞如图所示，在立方体里面有8个F-，每个F-恰好处于4个Ca2+围成的四面体的中间。若把该铜金合金中的铜原子和金原子等同看待，则铜原子和金原子相当于CaF2中的Ca2+，所储氢原子相当于F-，故其化学式为Cu3AuH8。 - 11 - 答案：(1)Cu+2H2SO4(浓 )CuSO4+SO2+2H2O (2)白色CuSO4粉末和水结合生成蓝色的CuSO4·5H2O晶体 (3)正四面体形 (4)6s1 31 金属键