高三化学一轮复习专题8第38讲晶体结构与性质练习含解析苏教版

第38讲晶体结构与性质1.(1)BeO立方晶胞如下图所示。①BeO晶体中,O2-的配位数为。

②若BeO晶体的密度为dg·cm-3,则晶胞参数a=(列出计算式即可)。

(2)氟化亚铁晶胞属于四方晶系,其晶胞结构如下图所示,根据图中所示数据计算该晶体密度ρ=g·cm-3(列出计算式即可)。

(3)NaCl晶体的结构如下图所示。已知:NaCl晶体的密度为ag·cm-3,则NaCl晶体中最近两个Na+的距离的数学表达式为cm(用含a、NA的式子表示)。

(4)如下图所示为NiO晶体的晶胞结构示意图。①该晶胞中占有阴、阳离子总数是。

②已知在NiO晶体中Ni2+的半径为apm,O2-的半径为bpm,它们在晶体中是紧密接触的,则在NiO晶体中原子的空间利用率为(用含字母a、b的计算式表达)。

2.(2018·广州第一次调研)铬、钛及其化合物在工业上有重要用途,回答下列问题:(1)Cr基态原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为。

(2)氮化铬(CrN)在超级电容器领域具有良好的应用前景,可由CrCl3·6H2O与尿素[(NH2)2CO]反应先得到配合物Cr[OC(NH2)2]6Cl3,然后在通有NH3和N2混合气体的反应炉内热分解制得。尿素构成元素中电负性由大到小的顺序为,中心碳原子的杂化类型为;Cr[OC(NH2)2]6Cl3含有的化学键类型有。

(3)氮化铬的晶体结构类型与氯化钠的相同,氮化铬熔点(1282℃)比氯化钠的高,主要原因是。

(4)钙钛矿(CaTiO3)型的结构可看作氧化物超导相结构的基本单元。①图A为立方钙钛矿(CaTiO3)结构的晶胞,晶胞边长为anm。Ca处于晶胞的顶点,则Ti处于位置,O处于位置;与Ca紧邻的O个数为,Ti与O间的最短距离为nm。

②在图B中画出立方钙钛矿晶胞结构的另一种表示(要求:Ti处于晶胞的顶点;△、●、○所代表的原子种类与图A相同)。图A图B3.(2019·广东汕头期末)钒(23V)是我国的丰产元素,广泛应用于催化及钢铁工业,有“化学面包”、金属“维生素”之称。回答下列问题:(1)钒原子的核外电子排布式为,在元素周期表中的位置为。

(2)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓为形;气态SO3以单分子形式存在,其分子的立体构型为形;固体SO3的三聚体环状结构如图1所示,该结构中S—O键长有a、b两类,b键的键长大于a键的键长的原因为。

图1图2图3(3)V2O5溶解在NaOH溶液中,可得到钒酸钠(Na3VO4),该盐阴离子中V的杂化轨道类型为;也可得到偏钒酸钠,其阴离子呈如图2所示的无限链状结构,则偏钒酸钠的化学式为。

(4)钒的某种氧化物晶胞结构如图3所示。该氧化物的化学式为,若它的晶胞参数为xnm,则晶胞的密度为g·cm-3。

4.(2018·广东汕头二模)以氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)为代表的第三代半导体材料目前已成为全球半导体研究的前沿和热点,如砷化镓灯泡寿命是普通灯泡的100倍,而耗能仅为10%,推广砷化镓等发光二极管(LED)照明,是节能减排的有效举措。(1)镓为元素周期表第31号元素,基态镓原子的电子排布式为,核外电子占据最高能层符号为。

(2)氮化镓与金刚石具有相似的晶体结构,氮化镓中氮原子与镓原子之间以键相结合,氮化镓属于晶体。

(3)下列说法正确的是(填字母)

A.第一电离能:As<GaB.砷和镓都属于p区元素C.电负性:As<GaD.半导体GaP、SiC与砷化镓为等电子体(4)①砷化镓是将(CH3)3Ga和AsH3用MOCVD(金属有机物化学气相沉积)方法制备得到的,该反应在700℃进行,反应方程式为。

②反应物AsH3分子的几何构型为,(CH3)3Ga中镓原子杂化方式为。

(5)实验测得AsH3沸点比NH3低,其原因是。

(6)下图是氮化镓的晶胞模型,氮化镓为立方晶胞,密度为dg·cm-3。列式计算氮化镓晶胞边长a的表达式:a=cm。

5.(2019·长沙长郡中学)微量元素硼对植物生长及人体健康有着十分重要的作用,也广泛应用于新型材料的制备。(1)基态硼原子的价电子轨道表达式是。与硼处于同周期且相邻的两种元素和硼的第一电离能由大到小的顺序为。

(2)晶体硼单质的基本结构单元为正二十面体,其能自发地呈现多面体外形,这种性质称为晶体的。

(3)B的简单氢化物BH3不能游离存在,常倾向于形成较稳定的B2H6或与其他分子结合。①B2H6分子结构如下图,则B原子的杂化方式为。

②氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一,分子中存在配位键,提供孤电子对的成键原子是,写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子:(填化学式)。

(4)以硼酸(H3BO3)为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂。BH4-的键角是,(5)磷化硼(BP)是受高度关注的耐磨材料,可作为金属表面的保护层,其结构与金刚石类似,晶胞结构如下图所示。磷化硼晶胞沿z轴在平面的投影图中,B原子构成的几何形状是;已知晶胞边长为458pm,则磷化硼晶体的密度是g·cm-3(列式并计算,结果保留两位有效数字,已知3=96.07)。

6.(2018·广东东莞二模)A、B、C、D、E代表原子序数依次增大的前四周期元素,其中A和C为同一主族,C常用于制作半导体器件和集成电路,B的简单氢化物的水溶液呈碱性,E元素的正三价离子的3d亚层为半充满,D被称为“未来金属”,其重量轻、强度高、耐腐蚀,其在周期表中位于第4周期ⅣB族。(1)A、B、C三种元素的第一电离能由小到大的顺序为,电负性由小到大的顺序为。

(2)B的简单氢化物易液化的原因是;BH4+中B原子的杂化方式为,(3)E元素基态原子的电子排布式为。

(4)B和C形成的化合物常用作高温耐火材料,化学性质稳定,据此推测它应属于晶体。

(5)D有多种氧化物,其中一种氧化物的晶胞结构如图1所示,则该晶体中D的配位数为;图2为E的一种面心立方晶胞结构,若晶胞的边长为acm,NA表示阿伏加德罗常数的值,则E的密度为g·cm-3(用含a和NA的代数式表示)。

图1图2第38讲晶体结构与性质1.(1)①4②3(2)2×56+4×19(3)22×(4)①8②2π3×(解析(1)①BeO晶胞中O2-周围有4个Be2+距离最近,故O2-的配位数为4。②该晶胞中含Be2+个数为4,O2-个数为8×18+6×12=4,则1个晶胞的质量为4×256.02×1023g,晶胞的体积为(a×10-7)3cm3,根据m=ρV,则4×256.02×1023g=dg·cm-3×(a×10-7)3cm3,解得a=316.02d。(2)一个晶胞中含Fe个数为8×18+1=2,含F个数为4×12+2=4,则一个晶胞的质量m=2×56+4×196.02×1023g,一个晶胞的体积V=(a×10-10cm)×(b×10-10cm)×(c×10-10cm)=abc×10-30cm3,则该晶体密度ρ=mV=2×56+4×196.02×1023×abc×10-30g·cm-3。(3)设晶胞边长为xcm,则晶胞体积V=x3cm3;1个NaCl晶胞中含4个Na+、4个Cl-,故1个晶胞的质量m=58.5×4NAg=234NAg,根据m=ρV,234NAg=ag·cm-3×x3cm3,则x=3234a·NA,故晶胞中最近两个Na+的距离为22×3234a·NAcm。(4)①O2-数=8×18+6×12=4,Ni2+数=12×14+1=4,则该晶胞中阴、阳离子总数是8。②V(Ni2+)=43πa2.(1)(2)O>N>C>Hsp2配位键、共价键、离子键(3)氮化铬中离子所带电荷数较多,晶格能较大(4)①体心棱心622②解析(2)(NH2)2CO中含有N、H、O、C,电负性由大到小的顺序为O>N>C>H;(NH2)2CO中碳原子形成双键,则杂化类型为sp2。(4)①由晶胞图分析,黑球为1个,白球为12×14=3个,三角为1个,黑球为Ca,则白球为O,三角为Ti,Ti与O间的最短距离是面对角线的一半,即22a3.(1)1s22s22p63s23p63d34s2第4周期ⅤB族(2)哑铃平面正三角a键含有双键的成分,键能大,键长较短;b键为单键,键能较小,键长较长(3)sp3NaVO3(4)VO2166×1解析(2)S原子电子占据最高能级是3p能级,其电子云形状是哑铃形;SO3中S原子价层电子对数=3+6-2×32=3,且不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论,判断其空间构型为平面正三角形;根据SO3的三聚体环状结构可知,该结构中硫原子形成4个键,S—O键长有a、b两类,a键含有双键的成分,键能大,键长较短,b键为单键,键能较小,键长较长,所以b键的键长大于a键的键长。(3)VO43-中,V形成4个σ键,孤电子对数为5+3-4×22=0,V的价层电子对数为4,V为sp3杂化;由链状结构可知每个V与3个O形成阴离子,且V的化合价为+5价,则形成的化合物的化学式为NaVO3。(4)由晶胞可知,V原子位于顶点和体心,V原子个数为1+8×18=2,O原子有4个位于面上、2个位于体内,则O原子个数为4×12+2=4,则该氧化物的化学式为VO2;该晶体的密度为ρ4.(1)[Ar]3d104s24p1N(2)共价原子(3)BD(4)①(CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4②三角锥形sp2(5)NH3分子间能形成氢键,而AsH3分子间不能形成氢键(6)3解析(3)同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,则第一电离能As>Ga,故A错误;砷和镓都位于周期表p区,故B正确;同周期元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性As>Ga,故C错误;GaP的价电子数为3+5=8,SiC的价电子数为4+4=8,GaAs的价电子数为3+5=8,互为等电子体。(4)②AsH3中含有3个σ键和1对孤电子对,为三角锥形;(CH3)3Ga中Ga形成3个σ键,没有孤电子对,为sp2杂化。(6)GaN晶胞中,Ga原子位于顶点和体内,所以含有Ga原子数为8×18+1=2,N原子位于棱上和体内,所以N原子数为4×14+1=2,则GaN晶胞边长a=3mρ=35.(1)C>Be>B(2)自范性(3)①sp3②NC2H6(4)109°28'正四面体(5)正方形4×42解析(1)与硼处于同周期且相邻的两种元素为Be和C,同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,但Be的2s轨道全充满,处于稳定状态,所以第一电离能大小顺序为B<Be<C。(2)晶体的自范性是晶体中的粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象,即晶体能自发地呈现多面体外形的性质。(3)①由题图可以看出,每个B结合4个H,B上不存在孤对电子,所以B的价层电子对数为4,采用sp3杂化。②NH3BH3中N提供孤对电子,B提供空轨道,从而形成配位键;NH3BH3含8个原子、14个价电子,与NH3BH3互为等电子体的分子为C2H6。(4)BH4-与CH4互为等电子体,故其空间构型为正四面体形,键角为109°28'。(5)BP晶胞沿z轴在平面投影,B原子构成的几何形状为正方形;由晶胞可知,P原子位于顶点和面心,P原子个数为6×12+8×18=4,B原子位于体内,B原子个数为g·cm-3。6.(1)Si<C<NSi<C<N(2)分子间存在氢键sp3正四面体(3)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)(4)原子(5)6224解析A、B、C、D、E代表原子序数依次增大的前四周期元素,其中A和C为同一主族,C常用于制作半导体器件和集成电路,则C为硅元素,A为碳元素;B的简单氢化物的水溶液呈碱性,则B为氮元素;E元素的正三价离子的3d亚层为半充满,则E为铁元素;D被称为“未来金属”,其重量轻、强度高、耐腐蚀,其在周期表中位于第4周期ⅣB族,则D为钛元素。(1)同一周期元素自左而右第一电离能呈增