化学大一轮复习 考点规范练37 5

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGEPAGE1学必求其心得，业必贵于专精考点规范练37晶体结构与性质（时间：45分钟满分：100分）考点规范练第74页

非选择题（共5小题，共100分)1.（2016山西考前质量检测）(20分)锂的某些化合物是性能优异的材料。请回答:(1）如图是某电动汽车电池正极材料的晶胞结构示意图,其化学式为，其中Fen+的基态电子排布式为，P的空间构型为.

(2)Li与Na中第一电离能较小的元素是;LiF与NaCl晶体中熔点较高的是。

(3）氮化锂是一种良好的储氢材料，其在氢气中加热时可吸收氢气得到氨基锂（LiNH2)和氢化锂,氢化锂的电子式为,上述反应的化学方程式为

。

(4）金属锂为体心立方晶胞，其配位数为；若其晶胞边长为apm，则锂晶体中原子的空间占有率是。

(5)有机锂试剂在有机合成中有重要应用，但极易与O2、CO2等反应.下列说法不正确的是（填字母序号)。

A.CO2中σ键与π键的数目之比为1∶1B。游离态和化合态锂元素均可由特征发射光谱检出C.叔丁基锂（C4H9Li）中碳原子的杂化轨道类型为sp3和sp2答案:(1）LiFePO43d6正四面体(2)NaLiF（3）Li+H］—Li3N+2H2LiNH2+2LiH（4)8π×100%（5）C解析：（1）晶胞中Li+个数为8×+4×+2×+1=4,Fen+个数为4，P个数为4，因此晶体的化学式为LiFePO4;其中铁的化合价为+2价,即n=2,则Fe2+的基态电子排布式为3d6；P中磷原子的价层电子对数是4，没有孤电子对,所以P的空间构型为正四面体形。(2)同主族元素从上到下第一电离能减小,故Li和Na中第一电离能较小的元素是Na；LiF的晶格能大于NaCl，故LiF的熔点比NaCl高。（4）由于金属锂为体心立方晶胞，所以其配位数为8，若其晶胞边长为apm,则锂原子半径r=apm，一个晶胞中有两个锂原子，所占体积为2×πr3pm3=2×π×（a)3pm3=πa3pm3,晶胞的体积为a3pm3，则晶体中原子的空间占有率是×100％=π×100%.（5)CO2的结构式为OCO，CO双键中有1个σ键、1个π键，因此CO2中σ键与π键的数目之比为2∶2=1∶1，A项正确；不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，故游离态和化合态锂元素均可由特征发射光谱检出，B项正确；叔丁基锂（C4H9Li)中碳原子的杂化轨道类型为sp3杂化,C项错误.2。(2016湖南郴州四模)（20分）氮及其化合物与生产、生活联系密切。回答下列问题：(1）基态15N中有个运动状态不相同的电子,砷元素在元素周期表中位于第四周期且和氮元素同主族,基态砷原子的电子排布式为。

(2)元素C、N、O的第一电离能由大到小排列的顺序为（用元素符号表示），NF3分子的空间构型为。

（3）氨基乙酸(H2N-CH2—COOH)分子中,碳原子的杂化轨道类型有；1molH2N—CH2—COOH中含有σ键的数目为,二氧化碳为氨基乙酸分解的产物之一，写出二氧化碳的一种等电子体(填化学式)。

（4)三氟化硼与氨气相遇,立即生成白色固体,写出该白色固体的结构式:(标注出其中的配位键）;利用“卤化硼法"可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，图1为该晶体的晶胞结构,该功能陶瓷晶体的化学式为。

(5)铁和氨气在640℃时可发生置换反应，其中一种产物的晶胞结构如图2所示，该反应的化学方程式为。已知该晶胞的边长为anm，则该晶体的密度为g·cm-3(设NA为阿伏加德罗常数的数值）。〚导学号16980394〛

答案：（1）71s22s22p63s23p63d104s24p3（2）N>O>C三角锥形(3）sp3、sp29NAN2O或等(4)BN（5)8Fe+2NH32Fe4N+3H2解析：(1)基态15N的核外有7个电子,所以有7个运动状态不同的电子,砷元素位于第四周期且和氮元素同主族,为33号元素，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。（2)同周期元素从左向右,第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族和第ⅤA族元素由于存在全满或半满状态，是一种稳定结构,第一电离能高于同周期相邻元素,所以C、N、O的第一电离能由大到小排列的顺序为N〉O〉C，NF3分子中氮原子的价层电子对数为3+=4，有1对孤电子对,所以分子的空间构型为三角锥形.(3)氨基乙酸（H2N—CH2—COOH）中，—CH2—中的碳原子周围有四个σ键,杂化类型为sp3杂化，羧基中的碳原子周围有三个σ键，没有孤电子对,杂化类型为sp2杂化,1molH2N-CH2—COOH中含有9molσ键，所以σ键的数目9NA，一个二氧化碳分子中有三个原子，价电子数为16,与之互为等电子体的为N2O、等。(4）三氯化硼和三氟化硼常温下都是气体，所以它们固态时的晶体类型为分子晶体,硼元素具有缺电子性，其化合物可与具有孤电子对的分子或离子形成配合物,BF3能与NH3反应生成BF3·NH3,B与N之间形成配位键,氮原子含有孤电子对,所以氮原子提供孤电子对,BF3·NH3结构式为。根据图1，利用均摊法可知，晶胞中含有硼原子数为4，晶胞中含有氮原子数为8×+6×=4，所以化学式为BN。（5)该晶胞中铁原子个数=8×+6×=4，氮原子个数是1，所以氮化铁的化学式是Fe4N，铁和氨气在640℃可发生置换反应生成氢气和氮化铁,所以该反应的化学方程式为8Fe+2NH32Fe4N+3H2,该晶胞的边长为anm，则晶胞的体积为（a×10-7)3cm3，所以密度为g·cm-3=g·cm—3。3。（20分）氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂(主要成分Na2B4O7）为起始物,经过一系列反应可以得到BN和火箭高能燃料及有机合成催化剂BF3的过程如下：（1)BF3中B原子的杂化轨道类型为杂化,BF3分子空间构型为。

(2）在硼、氧、氟、氮中第一电离能由大到小的顺序是（用元素符号表示）。

(3）已知:硼酸的电离方程式为H3BO3+H2O-+H+，试依据上述反应写出-的结构式：，并推测1molNH4BF4(氟硼酸铵）中含有个配位键。

图1（4)由12个硼原子构成如图1所示的结构单元,硼晶体的熔点为1873℃，则硼晶体的1个结构单元中含有个B—B键.

(5）氮化硼(BN）晶体有多种相结构.六方相氮化硼（晶体结构如图2所示）是通常存在的稳定相,可作高温润滑剂。立方相氮化硼(晶体结构如图3所示)是超硬材料,有优异的耐磨性.图2图3①关于这两种晶体的说法，不正确的是（填字母)。

A.两种晶体均为分子晶体B。两种晶体中的B—N键均为共价键C。六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软D.立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大②六方相氮化硼晶体内B—N键数与硼原子数之比为,其结构与石墨相似却不导电,原因是。

③立方相氮化硼晶体中,每个硼原子连接个六元环。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实,推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是。〚导学号16980395〛

答案:（1）sp2平面正三角形(2）F〉N>O>B(3)或2NA或1.204×1024（4)30（5)①AD②3∶1六方相氮化硼晶体内无自由移动的电子③12高温、高压解析：(1）BF3中硼原子的价层电子对数为3，孤电子对数为0，故BF3分子的空间构型为平面正三角形，硼原子的杂化轨道类型为sp2杂化。(2)硼、氧、氟、氮位于同一周期,从左到右第一电离能总的变化趋势逐渐增大,但由于氮原子2p能级上半满,能量较低，第一电离能大于氧原子,所以第一电离能由大到小的顺序是F>N〉O〉B。（3)H3BO3的结构简式为,硼酸的电离方程式为H3BO3+H2O—+H+，在-中，水电离出的OH-提供一对孤电子对,H3BO3中的硼原子提供空轨道形成了一个配位键，B和Al同主族，所以-的结构简式为或;一个N中含有1个配位键，一个B中含有1个配位键,所以1molNH4BF4中含有2NA个配位键。(4）晶体硼的结构单元中有12个硼原子,每个硼原子形成5个B—B键，每个B—B键为2个硼原子所共用，故1个结构单元中B-B键的个数是=30。(5)①六方相氮化硼结构和石墨相似,属于混合型晶体,每层内B与N以共价键结合,每层间为范德华力，层间作用力小,立方相氮化硼结构和金刚石相似，属于原子晶体,B和N之间以共价键结合且都是单键,因此只存在σ键，不存在π键,故A、D不正确。②取六方相氮化硼结构中的一个六元环,该环上有6个B—N键,每个B—N键均为两个六元环所共用,所以1个六元环中实际有B—N键个数为6÷2=3,一个六元环上有3个硼原子，每个硼原子为3个六元环所共用，所以一个六元环中实际有硼原子3÷3=1(个）,因此六方相氮化硼晶体内B—N键数与硼原子数之比为3∶1.六方相氮化硼结构虽与石墨相似,但晶体内无自由移动的电子,故不导电。③由于立方相氮化硼结构与金刚石类似,因此每个硼原子连接12个六元环。4。（2016安徽合肥第二次教学质量检测)(20分）太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。其材料有单晶硅，还有铜、锗、镓、硒等化合物.(1)亚铜离子（Cu+）基态时核外电子排布式为；其电子占据的原子轨道数目为个。

(2）图甲表示碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势，其中表示磷的曲线是(填标号）。

碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势甲二氧化硅晶体结构氮化镓晶体结构乙丙(3)单晶硅可由二氧化硅制得,二氧化硅晶体结构如图乙所示,在二氧化硅晶体中,Si、O原子所连接的最小环为十二元环，则每个硅原子连接个十二元环。

（4)氮化镓(GaN)的晶体结构如图丙所示,常压下,该晶体熔点为1700℃，故其晶体类型为;判断该晶体结构中存在配位键的依据是

。

（5）与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性,因而硼酸(H3BO3）在水溶液中能与水反应生成—。-中硼原子的杂化轨道类型为;不考虑空间构型,-中原子的成键方式用结构简式表示为。

（6)某光电材料由锗的氧化物与铜的氧化物按一定比例熔合而成,其中锗的氧化物晶胞结构如图所示,该物质的化学式为。已知该晶体密度为7。4g·cm-3,晶胞边长为4.3×10-10m,则锗的相对原子质量为(保留小数点后一位）。

答案：（1)1s22s22p63s23p63d1014（2）b(3)12(4)原子晶体GaN晶体中，每1个镓原子与4个氮原子结合,而镓原子只有3个价电子,故需提供1个空轨道形成配位键（5）sp3或(6）GeO72.5解析：（1）基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,失去4s轨道上的1个电子变成基态Cu+，则基态Cu+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或3d10,电子占据1个1s轨道、1个2s轨道、3个2p轨道、1个3s轨道、3个3p轨道和5个3d轨道,故电子占据轨道数目为1+1+3+1+3+5=14。(2)碳、硅和磷三种元素中，硅元素的第一电离能最小,则曲线c代表硅；碳、磷原子的价电子排布式分别为2s22p2、3s23p3,显然碳原子失去2p轨道的2个电子较易,失去2s轨道的2个电子较难，故碳元素的第一、二级电离能明显小于第三、四级电离能；磷原子失去3p轨道的3个电子相对较易，失去3s轨道的2个电子较难，故磷元素的第四级电离能明显大于第一、二、三级电离能,图中曲线a代表碳,曲线b代表磷。（3）二氧化硅晶体的结构与金刚石相似,硅原子周围有4个共价键与其相连,其中任意两个共价键向外都可以连有2个最小的环,故每个硅原子连接的十二元环的数目为3×2×1×2=12个。(4)氮化镓(GaN)的熔点为1700℃,晶体结构与金刚石类似，故氮化镓属于原子晶体。由氮化镓晶体结构可知,每个镓原子与4个氮原子相结合，而镓原子最外层有3个价电子，故需要提供1个空轨道形成配位键.(5)—离子中硼原子形成4个B—O键且不含未成键的孤电子对,则硼原子采取sp3杂化.硼原子最外层有3个电子，可与3个氧原子形成B—O键,另外1个B—O键为配位键，其中硼原子提供空轨道，氧原子提供成键电子对，故-的结构简式为（或).(6）由锗的氧化物晶胞结构可知,氧原子位于晶胞的8个顶点和6个面心,4个锗原子位于晶胞内部，则每个晶胞中含有4个锗原子,含有氧原子数目为×8+×6=4个，Ge和O原子个数之比为4∶4=1∶1，故该锗的氧化物的化学式为GeO。晶胞的边长为4.3×10-10m=4。3×10-8cm，则晶胞的体积为V=(4.3×10-8cm）3≈7。95×10—23cm3，晶体的密度为ρ=7.4g·cm—3，设Ge的摩尔质量为M，则有ρ=,M=-16g·mol—1=-16g·mol—1≈72.5g·mol-1，故其相对原子质量为72。5。5。(2016湖北黄冈3月质检)(20分）碳是地球上组成生命的最基本元素之一,可以sp3、sp2和sp杂化轨道成共价键，具有很强的结合能力,与其他元素结合成不计其数的无机物和有机化合物，构成了丰富多彩的世界.碳及其化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:（1)基态碳原子核外有种空间运动状态的电子,其价电子排布图为.

（2）光气的分子式为COCl2,又称碳酰氯,是一种重要的含碳化合物,判断其分子立体构型为,其碳原子杂化轨道类型为杂化。

(3)碳酸盐在一定温度下会发生分解，实验证明碳酸盐的阳离子不同、分解温度不同，如表所示:碳酸盐MgCO3CaCO3BaCO3SrCO3热分解温度/℃40290011721360阳离子半径/pm6699112135试解释为什么随着阳离子半径的增大,碳酸盐的分解温度逐步升高?

.

(4）碳的一种同素异形体——C60(结构如图甲）,又名足球烯，是一种高度对称的球碳分子。立方烷（分子式为C8H8，结构是立方体,结构简式为)是比C60约早20年合成出的一种对称型烃类分子,而现如今已合成出一种立方烷与C60的复合型分子晶体，该晶体的晶胞结构如图乙所示，立方烷分子填充在原C60晶体的分子间空隙中。则该复合型分子晶体的组成用二者的分子式可表示为。

（5)碳的另一种同素异形体-—石墨，其晶体结构如图丙所示，虚线勾勒出的是其晶胞。则石墨晶胞含碳原子个数为个。已知石墨的密度为ρg·cm—3,C-C键键长为rcm,阿伏加德罗常数的值为NA,计算石墨晶体的层间距为cm。

(6）碳的第三种同素异形体——金刚石，其晶胞如图丁所示.已知金属钠的晶胞（体心立方堆积)沿其体对角线垂直在纸平面上的投影图如图A所示,则金刚石晶胞沿其体对角