广东新高考化学人教 课时规范练37 晶体结构与性质

课时规范练37晶体结构与性质

基础巩固

1.(2020河南周口月考)太阳能电池板材料除单晶硅外，还有氮、硼、硒、钛、钻、钙等化学元素。

(1)基态钙原子的电子排布式为，金属钻的堆积方式与镁相似，都属于六方最密堆积,其配位

数是o

(2)晶体硼的结构单元是正二十面体,每个单元中有12个硼原子，其中有两个原子为")B,其余为"B,则

该结构单元有种不同的结构类型，该结构单元含有个B—B键。

(3)六方相氮化硼的结构与石墨相似,B的杂化方式是，其不导电的原因

是S

(4)人工氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如图所示。

①该晶体中与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有个，与Ti原子距离最近且相等的N原

子有个,这几个N原子形成的空间形状是。

②该晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点,其原因

是。

(5)钻晶体的一种晶胞是一种体心立方堆积(如图所示)，若该晶胞的边长为anm,密度为夕g-cnP/VA表

示阿伏加德罗常数的值，则钻的相对原子质量可表示为。

2.(2020四川广安调研)现有A、X、Y、Z、W五种元素,它们的原子序数依次增大。A元素原子的核

外电子总数与其周期序数相同;X基态原子的L层中有3个未成对电子;Y基态原子的2P轨道上有一

个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反;Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后

不能再容纳外来电子;W基态原子的最外层电子数为1,其余各电子层均充满电子。请回答下列问题:

(1)这五种元素中，电负性最大的元素基态原子的电子排布式是,W位于元素周期表的

(填“s”“p”“d”或“ds”)区。

(2)已知X2Y分子中Y原子只与一个X原子相连，请根据等电子原理写出X2Y的电子

式:，其中心原子的杂化轨道类型

是,1molX2Y含有的兀键数目为。

图1

(3)W可以形成配合物。A、X、Y、Z、W五种元素形成的一种1：1型离子化合物中,阴离子呈正四

面体结构,该阴离子的化学式为；其阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图1所示)，该阳离

子的化学式为；该化合物加热时首先失去的成分是，判断理由

是______________________________________________________________________________________

图2

(4)W、X形成的某种化合物的晶胞结构为如图2所示的立方晶胞(其中X显3价)，则其化学式

为。设阿伏加德罗常数的值为NA,距离最近的两个W的核间距为acm,则该晶体的密

度为g-cm\(用含有a和NA的代数式表示)

3.锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题：

(l)Zn原子核外价电子排布式为o

(2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能/i(Zn)"Cu)(填“大

于,，或“小于原因是

(3)ZnF2具有较高的熔点(872℃),其化学键类型是;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2>ZnBn、

Znl2能够溶于乙醇、乙醛等有机溶剂,原因是。

(4)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCCh)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3

中，阴离子空间构型为C原子的杂化形式为。

(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为。六棱柱底边边长为a

cm,高为ccm,阿伏加德罗常数的值为N\,Zn的密度为g,cm3(列出计算式)。

4.钻、铁、钱、神的单质及其化合物在生产、生活中有重要的应用。回答下列问题：

(1)写出As的基态原子的电子排布式。

(2)N、P、As为同一主族元素,其电负性由大到小的顺序为，它们的氢化物沸点最

高的是。将NaNCh和Na?。在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与SO^-

互为等电子体，则该阴离子的化学式是。

(3)Fe3\Ct?+与N3、CN等可形成络合离子。

①K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2，,配体CN中碳原子杂化轨道类型为。

②[CO(N3)(NH3)5]SO4中C。的配位数为.其配离子中含有的化学键类型为

(填“离子键”“共价键”或"配位键”),C、N、0的第一电离能最大的为，其原因

是。

(4)碎化钱晶胞结构如下图。晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的空间构型为。

已知神化钱晶胞边长为apm淇密度为g-cnP,则阿伏加德罗常数的数值为

(列出计算式即可)。

5.(2019安徽合肥高三调研)磷化锢和神化锢纳米晶具备独特的光学和电学特性，广泛应用于生物医学、

通信、太阳能电池等领域。回答下列问题：

⑴基态磷原子电子排布式为;基态As原子中未成对电子数为。

(2)PH3分子空间构型为;AsO£中As原子的杂化方式为o

(3)ASH3与NH3在水中溶解度较大的是，其原因是，

(4)酬菁钢是有机分子儆菁与金属纲形成的复杂分子，结构简式如图I所示，该分子中存在的化学键为_

(填选项字母)。

a。键b.兀键

c.离子键d.配位键

(5)神化钢的晶胞结构如图H所示，神化钢晶体的化学式为;该晶胞的棱长为acm,则神

化锢晶体的密度为______________________(用含a.NA的代数式表示)。

能力提升

6.(2020江苏镇江调研)磁性材料氮化铁银合金可用Fe(NO3)3、Ni(NO3)2,丁二酮后、氨气、氮气、

氢氧化钠、盐酸等物质在一定条件下反应制得。

⑴Fe3+的电子排布式是o

(2)N()3和NH3中氮原子的杂化方式分别为。

(3)NHj的沸点高于PFh,其主要原因

是。

(4)与M具有相同价电子数的三原子分子的空间构型是。

(5)向Ni(NCh)2溶液中滴加氨水，刚开始时生成绿色Ni(0H)2沉淀,当氨水过量时，沉淀会溶解，生成含

[Ni(NH3)6产的蓝色溶液，则1mol[Ni(NH3)6产中含有的°键的物质的量为mol。

(6)铁元素对应的单质在形成晶体时,采用如图所示的堆积方式。则这种堆积模型的配位数

为，如果Fe的原子半径为acm,阿伏加德罗常数的值为NA,则计算此单质的密度表达式为一

g-cm3(不必化简)。

拓展深化

7.(2020湖北孝感联考)磷及其化合物与人们的健康和生产生活密切相关。请回答下列问题：

(1)基态磷原子价电子排布图(轨道表示式)为，其第一电离能比硫的

(填“大”或“小”)。

(2)羟基磷灰石[Ca(PO4)3OH]是牙齿中的重要矿物质，其中羟基(一OH)中氧原子的杂化方式

为,PO/的空间构型为，该化合物中所含元素电负性最大的

是。

(3田4。6的分子结构中只含有单键,且每个原子的最外层都满足8电子稳定结构，则该分子中含有的共

价键数目是。

(4)磷酸和亚磷酸(H3Po3)是磷元素的两种含氧酸。亚磷酸与NaOH反应只生成Na2HPO3和NaH2P。3

两种盐，则H3P03的结构式为，其为元酸,原因是。

(5)磷酸分子间脱水可生成多磷酸，其某一钙盐的结构如下图所示：

由图推知该多磷酸钙盐的通式为o

(6)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，晶胞如下图所示，其密度为pg-cn?,设心是阿伏加德罗常数的值，

则磷原子的配位数为，晶胞参数为pm。

课时规范练37晶体结构与性质

1.答案(l)ls22s22P63s23P64s2或[Ar]4s212(2)330

(3)sp2杂化层状结构中没有自由移动的电子

(4)①126正八面体②氮化钛晶体中阴、阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体

中阴、阳离子的电荷数，氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能

(5)5/0^x1022

解析:⑴基态钙原子核外有20个电子，电子排布式为Is22s22P63s23P64s2或[Ar]4s2。镁、

钻晶体是六方最密堆积，其配位数为12。(2)晶体硼的结构类型取决于两个"B原子的相

对位置，两个i°B可以相邻、相间或相对，所以共有3种结构类型;1个硼原子形成5个

B—B键，则1个硼原子占有的B—B键为5、尹2.5,该结构单元含有B—B键的数目为

2.5x12=30。(3)六方相氮化硼中1个硼与3个氮原子结合，硼原子的杂化类型为sp2杂化;

六方相氮化硼不导电的原因是层状结构中没有自由移动的电子。(4)①与Ti原子距离最

近且相等的Ti原子有12个，与Ti原子距离最近且相等的N原子有6个(在Ti原子的上、

下、左、右、前、后)。②氮化钛晶体中阴、阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴、

阳离子的电荷数，氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能，因此氮化钛晶体的熔点

高于NaCl晶体的熔点。(5)该晶胞中C。原子的个数为8x%l=2,则该晶胞的质量为梁

85

3733x22

g=pg-cmx(£l(xiocm),Afr=5ap7VA10o

2.答案:⑴Is22s22P4ds(2)：N：,N：：0：sp2NA

2+

(3)SO2-[CU(NH3)4(H2O)2]H20

H20与CW+形成的配位键比NH3与C#+形成的配位键弱

//isXT206

(4)CU3NNAX(@)3

解析:A、X、Y、Z、W五种元素的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与

其周期序数相同，故A为H;X基态原子的L层中有3个未成对电子，故X为N;Y基态原

子的2p轨道上有一个电子的自旋状态与2p轨道上其他电子的自旋状态相反，故Y为

O；Z基态原子的3P轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子，故Z为S;W基态原子

的最外层电子数为1,其余各电子层均充满电子，故W为Cu。(1)电负性最大的元素为O,

其基态原子的电子排布式为Is22s22P4。Cu为29号元素，在元素周期表中位于ds区。

(2)N2O分子中O原子只与一个N原子相连,N2O与CO2互为等电子体，故N2O的电子式

为N.N；。：,中心原子N的杂化类型为sp,l分子N2O中的兀键数目为2,故1molN2O中含

有的兀键数目为2叫。(3)五种元素形成的1：1型离子化合物中，阴离子呈正四面体结构,

则阴离子为SO,结合题图可知该阳离子结构中含有1个Cu2+、4个NH3及2个H2O,故

阳离子的化学式为[CU(NH3)4(H2O)2产。加热化合物时根据配位键强弱来确定首先失去

的成分。(4)由题图的晶胞结构可知N原子的数目为8x^1,Cu原子的数目为12x^3,所

o4

以其化学式为CU3NO设晶胞边长为8cm,则2、(界=/乃=企见故该晶体的密度

206,

Cm

^NAx(V2a)3g-°

3.答案：3d"4s2(2)大于Zn的3d能级与4s能级为全满稳定结构，较难失电子

(3)离子键ZnF2为离子化合物,ZnCb、ZnBn、Znb的化学键以共价键为主、极性

较小

(4)平面三角形sp2

(5)六方最密堆积(A3型)-65X1

NAX6X竽xa2c

解析：(3)由ZnF2的熔点较高可知ZnF2是离子晶体，化学键类型是离子键;根据相似相溶

原理，由ZnCL、ZnBmZnL的溶解性可知，这三种物质为分子晶体，化学键以共价键为

主、极性较小。

(4)C0：的价层电子对数为号=3,故C原子是sp2杂化,CO/空间构型是平面三角形。

(5)由题图可知，堆积方式为六方最密堆积(A3型);晶胞中Zn原子碌为

12x1+2x孑S=6,根据/=?，可得Z〃的密度为-65x?-g-cm3o

62VNAX6X苧xa2c

4.答案：(l)[Ar]3di。4s24P3(2)N>P>AsNH3NO：

(3)①sp②6共价键、配位键N氮原子2P能级中的电子为半充满，相对稳定，

更不易失去电子

⑷正四面体湍慈

解析：(l)As的原子序数为33,由构造原理可知电子排布式为[Ar]3d。4s24P3。(2)As、P、

N元素属于同一主族元素，其原子序数逐渐减小,则其电负性逐渐增大，即N>P>As;它们

的氢化物中,NH3分子间可形成氢键，沸点最高;原子个数相等、价电子数相等的微粒属

于等电子体,且等电子体结构相似，与SO：互为等电子体的该阴离子是NO>(3)①CN

中C原子价层电子对个数=l6x(4+llx3户2,所以采取sp杂化;②C、N、O属于同一周

期元素且原子序数依次增大，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

趋势，但氮原子2P能级上的电子为半充满，相对稳定，更不易失去电子，所以其第一电离能

大小顺序是N>O>C。(4)Ga与周围等距离且最近的As形成空间构型为Ga在中心As

在四个顶点的正四面体结构;由题图可知一个晶胞占有4个Ga原子和4个As原子，若晶

胞的边长为apm,则晶胞体积为(qxi()io)3cnrM晶体的密度为。gtn?,则晶胞质量为

10333330A=

(axio)cmxpg-cm=paxiog,则p/xKpogX^Amol'=4xl45g，mo『,贝l]^pJ3X^Q^O°

5.答案:⑴Is22s22P63s23P33(2)三角锥形sp3

(3)NH3NH3与水分子之间易形成氢键

(4)abd(5)InAsg-cm3

解析：(1)P的原子序数为15,原子核外有15个电子,P的核外电子排布式为

1S22s22P63s23P3；As元素基态原子核外电子排布式为1S22s22P63s23P63d。4s24P3,未成对电

子数为3。(2)中心原子磷原子形成了3个O键，另外还有1对未成键孤电子对，其价层电

子对的总数是4,需要形成4个杂化轨道,故采用sp3杂化，分子的空间构型为三角锥

形;AsO：中心原子的价层电子对数为孚=4,所以As原子的杂化方式为sp3杂化。(3)因

为NH3与水分子之间易形成氢键，故AsFh与NH3在水中溶解度较大的是NH3。(4)根据

猷菁胭的结构简式可知，该分子中存在的化学键为。键、兀键和配位键。(5)由神化锢的晶

胞结构，根据均摊法可得,每个晶胞含有8X1+-6X^=4个In原子,4个As原子，珅化锢晶体

4x190

的化学式为InAs;该晶胞的棱长为。(^^则神化锢晶体的密度为0—^—8©!^^^

QQ,NA

3

g-cmo

6答案:⑴Is22s22P63s23P63d5或[Ar]3d5

(2)sp2、sp3(3)NH3分子间存在氢键(4)V形

56-2

(5R4(6)8榭

解析：(l)Fe为26号元素，则Fe3+的电子排布式为Is22s22P63s23P63d5或[Ar]3d5。

(2)NO&为平面三角形，氮原子采取sp?杂化;NH3为三角锥形的分子，氮原子采取sp3

杂化。

(4)脂价电子数为10,与脂具有相同价电子数的三原子分子为氏0,分子的空间构型

为V形。

(5)在[Ni(NH3)6]2+中,每个氮原子与3个氢原子形成。键，同时还与锲原子形成配位键,

也属于。键，因此1mol[Ni(NH3)6产中含有的。键为4moix6=24moL

(6)铁元素对应的单质在形成晶体时，采用题图所示的堆积方式，这种堆积模型为体

心立方堆积，即在立方体的中心有一个铁原子，与这个铁原子距离最近的原子位于立方体

的8个顶点，所以铁的配位数为8,每个立方体中含有的铁原子数为8x%l=2,如果Fe的

O

原子半径为。cm,则立方体的边长为王cm,则立方体的体积为G|cm)3,阿伏加德罗常数

56x2

的值为NA,所以铁单质的密度表达式为g-cm3o

3s3P

7.答案:⑴回mm]大

(2)sp3正四面体形0(或氧元素)(3)12

oo

It

HO—P—HHO—P—H

(4)3或OH-一个H3P03分子中只有两个羟基，含氧酸羟基上的氢

易电离

⑸(CaP2O6)„(6)4疆X10I。

解析：(1)P是15号元素，原子核外电子排布式为Is22s22P63s23P3,其价电子排布式为3s23P3,