开卷速查三十九晶体结构与性质

1、状元NNHI LU 开卷速查(三十九)晶体结构与性质建议用时40分钟满分100分1碳、氮、氧是地球上含量丰富的元素。(1) C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为 用元素符号表示)。(2) 前四周 期元素中，基态 原子未成对电子 数与氮相同的元 素有 中。(3) 试判断NH3溶于水后，形成NH3H2O的合理结构填字母代号)，推理依据是。b(4) H2O分子与H*结合的过程中未发生改变的是 (填序号)a.微粒的空间构型b.氧原子的杂化方式c. H OH的键角(5) C60晶体(其结构模型如图)中每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有个R元N肇 ZHUANQiYUAIN NHI LU

2、 C60晶体结构模型(图中O为C60)解析：(1)氮原子的2p轨道为半充满状态，电离能较大，故 C、N、O 的第一电离能由大到小的顺序为 N、0、C。(2) 基态氮原子未成对电子数有 3个，前四周期与之相同的元素有 P、 As、V、Co共四种。(3) 由一水合氨电离生成 NH才禾口 0H -可推知NH3H2O的合理结构为b。(4) H2O分子为“角形”，H3O +为“三角锥形”，a不符合题意；出0、 H3O +中氧原子的杂化方式都为sp3杂化，b符合题意；H0H的键角变 大，c不符合题意。(5) 每个C60分子周围与它距离最近且等距离的 C60分子有上、下、前、 后、左、右共6个。答案：(1)

3、N、O、C (2)4(3) b 一水合氨电离生成NH4和OH (4) b (5)62. 2015淄博模拟原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中 X是形成化合物种类最多的元素之一，Y的基态原子最外层电子数是其内 层电子总数的2倍，Z的基态原子2p轨道上有3个未成对电子，W的原子 序数为29。回答下列问题：(1) 上述元素能形成原子晶体单质的是 填元素符号，下同)，能形成金属晶体的是。元素Y、Z组成的晶体具有空间网状结构，其化学式为 ，其硬度比晶体硅(填“大”或“小”)。CaF2的结构(3) 种由元素W与Au组成的合金晶体具有立方最密堆积结构。其晶胞中W原子处于面心，Au原子处于顶点位置，

4、则该合金中 W原子与Au原子数目之比为 ，W原子的配位数为 该晶体中，原子之间的作用力是 。该晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由 W原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将 W原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与 CaF2的结构相似(如图所示)，该晶体储氢后的化 学式应为。解析：X是形成化合物种类最多的元素之一，则 X是碳或氢；由题意知Y是碳，Z是氮，W是铜，则X是氢。(1) 碳元素可形成金刚石，铜元素可形成金属晶体。 ZHUAN QYMAIN Hl LU根据“晶体具有空间网状结构”及元素组成可知，Y、Z组成的晶体为原子晶体，碳氮键强于硅硅键，故丫、Z组成的晶体硬度比晶体硅大；结合化

5、合价可知，该晶体的化学式为 C3N4。1 1(3)由题意知晶胞中Cu原子的个数为6Xq= 3, Au原子的个数为8X§=1。结合CaF2的结构可知氢原子在晶胞内有 8个，故储氢后的化学式为H8AuCu3。答案：(1)C Cu(2) C3N4 大(3) 314 金属键 H&AuCu33. (1)原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构与性质会产生影响。试回答： BF3分子的立体结构为 形，NF3分子的立体结构为。 碳原子有4个价电子，在有机化合物中价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔分子中，碳原子进行sp3杂化的是(写 结构简式) 存在一个 n键的

6、是(写名称)。 出0、NH3、CH4分子中键角由大到小的顺序为 ,原因是。(2)下图为CaF“ H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体的结构示意图，请回答下列问题：阳离子O阴离子 图I CaF3晶胞图山铜晶体中铜原子堆积模抠 图I所示的CaF2晶体中与Ca2+最近且等距离的F_数为,图皿中未标号的铜原子形成晶体后最紧邻的铜原子数为 。 图H所示的物质结构中最外层已达 8电子结构的原子是 ,H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数比为 。答案：（1）平面三角 三角锥 CH3CH3乙烯 CH4>NH3>H2O NH3分子中有1对孤对电子，出0分子有2对孤

7、 对电子，对成键电子对的排斥作用增大，故键角逐渐减小 （2）8 124. 2015烟台四校联考碳元素在生产生活中具有非常重要的作用，在 新物质的制备中也发挥了举足轻重的作用。（1）与碳同周期，且基态原 子的核外未成对电子数相等的元 素是写出元素符号）。（2）石墨烯是目前人们制造的新物质，该物质是由单层碳原子六边形平铺而成的，像一张纸一样（如图甲），石墨烯中碳原子的杂化方式为 :状元Ng ZHU AN Qi YMAIN NHI LU 常温条件下丙烯是气态，而相对分子质量比丙烯小的甲醇，常温条件下却呈液态，出现这种现象的原因是图甲图乙图丙(3) 二氧化硅结构跟金刚石结构相似，即二氧化硅的结构相当于

8、在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个0原子。观察图乙中金刚石的结构，分析二氧化硅的空间网状结构中，Si、0形成的最小环上0原子数目是。(4) 图丙是C60的晶胞模型(一个小黑点代表一个C60分子)，图中显示出的C60分子数为14个。实际上一个C60晶胞中含有 个C60分子。解析：(1)C元素和0元素基态原子的核外未成对电子数都是2。(3)金刚石空间结构中数目最少的环中有6个原子，即六元环，共有6个CC键，而二氧化硅中的硅原子相当于金刚石中的碳原子，氧原子在硅硅键之间，故二氧化硅中氧原子的数目与金刚石中CC键的数目相同。(4)晶胞中微粒个数的计算公式=体内X 1+面上X 1/2+棱上X

9、1/4+顶角X1/8。C60晶胞模型中显示出的14个C60分子，8个在晶胞顶角上，6个在面上，故一个晶胞中含有的C60分子数目为8X 1/8 + 6X 1/2 = 4答案：(1)0(2) sp2甲醇分子间存在氢键，而丙烯分子间只有范德华力伏元N尊 ZHU AN Q YMAIN NHI LU (3) 6(4)45. 根据下面三个表格所给相关信息，回答问题:表一：价电子对数和分子空间构型的关系:分子AB.匚ABAB4价电子对数23444空间构型直线形平面正V形三角正四面三角形锥形体形表二:部分物质的熔点:物质NaClXa.Odaaif3A1CLJBC1J3co.5i0.熔点代8019201 291

10、190-1092 073-571 723表三:部分化学键和键能的关系:化学键Si 0Si Si0 0键能/(kj/mol)460176498(1) 指出下列物质分子或离子的空间构型：NH4，CS2； SO3。(2) 氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为 。(填选项字母)A. 两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而 CH4是sp3型杂化B. NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4 个杂化轨道C. NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较狀元N ZHU AN Q YMAIN NHI LU D .氨气分子是极性分子，

11、而甲烷是非极性分子(3) 下列说法正确的是。(填选项字母)A .原子晶体的熔点一定比离子晶体高B. BCb为分子晶体，其空间构型为平面正三角形C. AlCb的熔点比AI2O3低，工业上应该用电解 AICI3的方法来制备铝D. 同主族元素的氧化物可以形成不同类型的晶体，不同主族元素的氧 化物可以形成相同类型的晶体(4)SiO2晶体结构如图所示，则 SiO2晶体中Si和Si O键个数的比例为, Si(s) + O2(g)=SiO2(s),其反应热 AH =。答案:(1)正四面体形(2)C(3)BD(4)1 : 4 990 kj/mol6. 2014江西盟校二联纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料

12、、 氢气等已应用到社会生活和高科技领域。单位质量的A和B单质燃烧时均放出大量热，可用作燃料。已知 A和B为短周期元素，其原子的第一至第 四电离能如下表所示：电离能(kJ/mol)I112I3I4A9321 82115 39021 771B7381 4517 73310 540(1)某同学根据上述信息，推断 B的核外电子排布如图所示，该同学所画的电子排布图违背了2sTA3pAVA4*A(2) ACl 2分子中A的杂化类型为。(3) 氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C60可用作储氢材料。已知金刚石中的CC的键长为154.45 pm,C60中CC的键长为145140 pm,有同学据此认为

13、C60的熔点高于金刚石，你认为是否正确 :并阐述理由。_科学家把C60和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。写出基态钾原子的价电子排布式，该物质的K原子和C60分子的个数比为 (5) 继C60后，科学家又合成了 Si60、N60, C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是, NCI3分子的 VSEPR模型为 Si60分子中每个硅原子只跟相邻的 3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外伏元N ZHU AN QYUAIN NHI LU 层都满足8电子稳定结构，则Si60分子中n键的数目为 。解析：本题主要考查原子结构、分子结构、晶体结构的相关知识。(1) E

14、(3s)<E(3p), 3s轨道排满才能排3p轨道。(2) 由表格中的电离能数据推出 A为Be, B为Mg，BeCI?中心原子的 价层电子对数为2,采取sp杂化。(3) C60与金刚石所属的晶体类型不同，C60是分子晶体，金刚石是原子 晶体，决定两者熔点高低的作用力不同。(4) K原子序数是19,价电子排布式为4s1;从晶胞中可看出C60的个数1 1为8Xg + 1 = 2,钾原子的个数为12X6,钾原子和C60分子的个数比为3 : 1。C I N(5) C、Si、N在周期表中的大致位置为',电负性顺序为N>C>Si;NCI3中心原子价层电子对数为 4, VSEPR模

15、型为正四面体；Si的价电子数 为4,每个硅原子只跟相邻的3个硅原子相连，且最外层满足8电子稳定结 构，所以每个Si原子周围只有1个n键，且2个Si原子共用1个n键，所1以Si60分子中n键的数目为(60 X 1)X 2 = 30。答案：(1)能量最低原理(2) sp杂化(3) 否 C60为分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，无需破坏共价状元N尊NHI LU 键(4) 4s13 : 1N>C>Si正四面体 307. 前四周期原子序数依次增大的元素 A、B、C、D中，A和B的价 电子层中未成对电子均只有 1个，并且A和B*的电子数相差为8;与B 位于同一周期的C和D，它们价电子层中的

16、未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2。回答下列问题：A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示6 6400 pm亠 该化合物的化学式为; D的配位数为; 列式计算该晶体的密度 gcm_3。吠元NS ZHU AN Q YUAIN NHI LU 解析：根据分摊法，可以求得化合物的化学式为&NiF4，晶体的密度可由晶胞的质量除以晶胞的体积求得答案：K2MF4 63.439X 4+ 59X 2+ 19X 8_6.02 X 1023X 4002X 1 308X 1030_8. 2014课标全国卷I 早期发现的一种天然二十四面准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题：

17、(1) 准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过法区分晶体、准晶体和非晶体。(2) 基态Fe原子有 未成对电子，Fe3的电子排布式为。可用硫氰化钾检验Fe3 +,形成的配合物的颜色为 。(3) 新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸，而自身还原成CU2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为, 1 mol乙醛分子中含有的。键的数目为 乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是。CU2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有 4个氧原子，其余 氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有 铜原子。(4) AI单质为面心立方晶体，其晶胞参数 a_0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为列

18、式表示Al单质的密度gcm_3(不必计算出结果)。解析：(1)区分晶体、准晶体和非晶体可运用 X 射线衍射的方法。(2)基态铁原子的3d能级上有4个未成对电子，Fe3 +的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5 , Fe(SCN)3呈血 红色。(3)由 乙醛的 结构式R元NHICIH-H ZHU AM QVUAIN NHI LU H）知，一CH3、一CHO上的碳原子分别为sp3、sp2杂化。由于1个乙醛分子中含有 4个C H键、1个CC键、1个C=O键， 共有6个。键，故1 mol乙醛分子中含有6Na个。键。乙酸分子之间能形 成氢键而乙醛分子之间不能形成氢键，故乙酸的沸点明显高于乙醛。根据1 1均摊原理，一个晶胞中含有的氧