人教版高考化学一轮复习考点练29晶体结构与性质含答案

考点规范练29晶体结构与性质一、选择题1.某学者研究发现,当用激光脉冲照射NaI使Na+和I-的核间距为1.0~1.5nm时,该化学键呈共价键。根据他的研究成果能得出的结论是()。A.NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物B.离子晶体可能含有共价键C.NaI晶体中既有离子键,又有共价键D.共价键和离子键没有绝对的界限答案:D解析:由题中信息可知,当核间距改变时,键的性质会发生改变,这说明离子键和共价键没有绝对的界限。2.下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中,不正确的是()。A.金属键是金属阳离子与“自由电子”之间的较强作用,金属键无方向性和饱和性B.共价键是相邻原子之间通过共用电子形成的化学键,共价键有方向性和饱和性C.范德华力是分子间存在的一种作用力,分子的极性越大,范德华力越大D.氢键不是化学键,而是一种分子间作用力,所以氢键只存在于分子与分子之间答案:D解析:氢键是一种分子间作用力,比范德华力强,但是比化学键弱,氢键既可以存在于分子间,又可以存在于分子内,D项错误。3.某实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的共价晶体。下列关于CO2的共价晶体的说法正确的是()。A.CO2的共价晶体和分子晶体互为同素异形体B.在一定条件下,CO2的共价晶体转化为CO2的分子晶体是物理变化C.CO2的共价晶体和CO2的分子晶体具有相同的物理性质和化学性质D.在CO2的共价晶体中,每个C原子结合4个O原子,每个O原子与2个C原子相结合答案:D解析:同素异形体的研究对象是单质,CO2是化合物,故A项错误。二氧化碳的共价晶体和二氧化碳的分子晶体属于不同物质,所以在一定条件下,CO2的共价晶体转化为CO2的分子晶体是化学变化,故B项错误。二氧化碳的分子晶体和二氧化碳的共价晶体的构成粒子不同,空间结构不同,所以其物理性质和化学性质不同,故C项错误。利用知识迁移的方法分析,把二氧化硅结构中的硅原子替换成碳原子,在二氧化碳的共价晶体中,每个C原子结合4个O原子,每个O原子跟2个C原子相结合,故D项正确。4.要使金属晶体熔化,必须破坏其中的金属键。金属晶体的熔点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱,而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷数及离子半径有关。由此判断下列说法正确的是()。A.金属镁的熔点高于金属铝B.碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐增大的C.金属铝的硬度大于金属钠D.金属镁的硬度小于金属钙答案:C解析:影响金属晶体熔点的主要因素是金属键。镁离子比铝离子的半径大且镁离子所带的电荷数少,所以金属镁比金属铝的金属键弱,其熔点和硬度都比金属铝小,A项错误。碱金属单质从Li到Cs,金属离子的半径是逐渐增大的,金属阳离子所带电荷数相同,金属键逐渐减弱,熔点和硬度都逐渐减小,B项错误。铝离子的半径比钠离子的小且铝离子所带电荷数比钠离子的多,金属铝比金属钠的金属键强,所以金属铝的硬度比金属钠的硬度大,C项正确。镁离子的半径比钙离子的半径小,镁离子、钙离子所带电荷数相同,金属镁比金属钙的金属键强,所以金属镁的硬度比金属钙的硬度大,D项错误。5.钴的一种化合物的晶胞结构如图所示,已知A点的原子坐标参数为(0,0,0),B点为(12,0,1A.化合物中Co2+价电子排布式为3d7B.钴的配位数为6C.C点的原子坐标参数为(12D.该物质的化学式为TiCoO2答案:D解析:化合物中Co2+价电子个数为7,价电子排布式为3d7,故A项正确。由晶胞结构图可知,钴周围有6个O2-,配位数为6,故B项正确。C点的原子处于晶胞的体心,坐标参数为(12,12,12),故C项正确。此晶胞中O2-的个数为6×12=3,Ti4+的个数为8×18=1,Co2+6.金属钠晶体的晶胞如图所示,实验测得钠的密度为pg·cm-3。已知钠的相对原子质量为a,设NA为阿伏加德罗常数的值。假定金属钠原子为等径的刚性球且处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r为()。A.32B.3·C.34D.13答案:C解析:该晶胞中实际含两个钠原子(顶点8×18+体内1),晶胞边长为4r3,则p=2×aNA×7.(2023湖北卷)镧La和H可以形成一系列晶体材料LaHn,在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn属于立方晶系,晶胞结构和参数如图所示。高压下,LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构,即得到晶体LaHx。下列说法错误的是()。A.LaH2晶体中La的配位数为8B.晶体中H和H的最短距离:LaH2>LaHxC.在LaHx晶胞中,H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼D.LaHx单位体积中含氢质量的计算式为40(4.84答案:C解析:LaH2中顶点La和面心La的配位数都是8,A项正确;LaH2的晶胞边长大于LaHx,且LaHx中存在以一个H为中心与另外4个H形成类似于甲烷结构,导致氢原子密度大,距离近,故H和H的最短距离:LaH2>LaHx,B项正确;LaHx中共40个氢原子,其中一部分H在形成的立方体结构内,并不是40个顶点,C项错误;每个LaHx晶胞中有40个氢原子,晶胞体积为(4.84×10-8)3cm3,故含氢质量为40(4.84×108.下图为冰的晶体模型,大球代表O,小球代表H。下列有关说法正确的是()。A.该晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构B.该晶体具有空间网状结构,是共价晶体C.水分子间通过H—O键形成冰晶体D.冰融化后,水分子之间的空隙增大答案:A解析:冰晶体属于分子晶体,冰晶体中的水分子主要是靠氢键结合在一起,氢键不是化学键,而是一种分子间作用力,故B、C两项均错误。每个水分子可以与4个水分子形成氢键,从而形成四面体结构,A项正确。水在4℃时密度最大,故冰融化后水分子之间空隙先减小后增大,D项错误。二、非选择题9.由于荧光探针的高灵敏度、特异性、快速响应和技术简便性,已成为检测成像和疾病诊断的强大工具。基于光感应电子转移的传感和诊疗探针的传感机理如图:回答下列问题:(1)Cu位于元素周期表区。

(2)BTCu分子中,B原子的杂化轨道类型是,1molBTCu分子中含有mol配位键。

(3)BTCu-Cu2+中第二周期元素原子的第一电离能由小到大的顺序为。(4)磷锡青铜是有名的弹性材料,广泛用于仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等。磷锡青铜晶胞结构如图所示。NA代表阿伏加德罗常数的值,铜、磷原子最近距离为0.5apm。①磷锡青铜的化学式为,铜与铜原子最近距离为pm。

②磷锡青铜晶体密度为g·cm-3(用代数式表示)。

答案:(1)ds(2)sp31(3)B<C<O<N<F(4)①SnCu3P22②64解析:(1)铜元素的原子序数为29,价电子排布式为3d104s1,位于元素周期表的ds区。(2)由BTCu分子的结构示意图可知,硼原子以单键与4个原子相连接,则硼原子的杂化方式为sp3杂化;硼原子的价电子数为3,最多可形成3个共价键,则硼原子形成的4个共价键中有1个为配位键。(3)BTCu-Cu2+离子中B、C、N、O、F为第二周期元素,同周期元素,从左到右第一电离能有增大的趋势,但氮原子的2p轨道为半充满结构,第一电离能比相邻的元素大,则五种元素的第一电离能由小到大的顺序为B<C<O<N<F。(4)①由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点的Sn原子个数为8×18=1,位于面心的Cu原子个数为6×12=3,位于体心的P原子个数为1,则晶体的化学式为SnCu3P;设铜与铜原子最近距离为xpm,由磷原子位于铜原子形成的正方形的面心上可得2x2=(2×0.5a)2,解得x=22a;②设晶胞的密度为dg·cm-3,由晶胞的质量公式可得d×(a×10-10)3=1×(119+310.黄铜矿是工业炼铜的原料,含有的主要元素是硫、铁、铜,请回答下列问题。(1)Fe2+的电子排布式是。

(2)CuCl熔点为426℃,熔融时几乎不导电;CuF的熔点为908℃。两者都是+1价的铜的卤化物,熔点相差这么大的原因是

。

(3)乙硫醇(C2H5SH)是一种重要的合成中间体,分子中硫原子的杂化类型是。乙硫醇的沸点比乙醇的沸点(填“高”或“低”),原因是。(4)黄铜矿主要成分X的晶胞结构及晶胞参数如图所示,X的化学式是,其密度为g·cm-3(NA表示阿伏加德罗常数的值)。

答案:(1)1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6(2)CuCl为分子晶体,CuF为离子晶体,离子晶体的熔点通常比分子晶体高(3)sp3低乙醇分子间可以形成氢键,而乙硫醇分子间不能形成氢键(4)CuFeS2736a2b解析:(1)Fe是26号元素,原子核外有26个电子,铁原子失去最外层的两个电子变成Fe2+,Fe2+的电子排布式是1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。(2)由题意知CuCl熔点为426℃,熔化时几乎不导电,可以确定CuCl为分子晶体,熔点比较低;CuF的熔点为908℃,可确定CuF为离子晶体,熔点比较高。(3)乙硫醇(C2H5SH)里的S形成两个σ键,还有两个孤电子对,所以是sp3杂化。乙醇中有电负性较大的氧原子,分子间可以形成氢键,沸点比乙硫醇的高。(4)对晶胞结构分析可知,晶胞中的Cu原子数目=8×18+4×12+1=4,Fe原子数目=6×12+4×14=4,S原子数目为8,原子个数比为N(Cu)∶N(Fe)∶N(S)=1∶1∶2,所以X的化学式为CuFeS2。由上述计算可知晶胞内共含4个“CuFeS2”,晶胞的质量=4×184NAg=736NAg,晶胞的体积=a2b·10-21cm3,所以晶胞的密度=11.自然界中存在大量的元素,如钠、镁、铝、铁、铜、砷、锌、镍等在生活中有着广泛的应用。(1)请写出Fe的基态原子核外电子排布式,砷属于区元素。(2)金属A的原子只有3个电子层,其第一至第四电离能如下:电离能I1I2I3I4A93218211539021771则A原子的价层电子排布式为。

(3)锌化铜是一种金属互化物,其化学式有多种形式,如CuZn,Cu5Zn8,CuZn3等。其中所含元素铜的第二电离能(填“大于”“小于”或“等于”)锌的第二电离能。

(4)用锌还原TiCl4,经后续处理可制得绿色的晶体[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O。该晶体所含元素中,电负性最大的元素是,与Ti形成配位键的配体是,1mol该配合物中含有σ键的数目为(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。

(5)Ni2+能形成多种配离子,如[Ni(NH3)6]2+,[Ni(SCN)3]-等。NH3的空间结构为。(6)铜的化合物种类很多,如图是氯化亚铜的晶胞结构(黑色球表示Cu+,白色球表示Cl-),已知晶胞的棱长为acm,则氯化亚铜密度的计算式为ρ=g·cm-3(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。

答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2p(2)3s2(3)大于(4)OH2O、Cl-18NA或18×6.02×1023(5)三角锥形(6)4解析:(1)铁是26号元素,根据核外电子排布规律,可知其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;砷原子的价层电子排布式为4s24p3,故位于p区。(2)从表中原子的第一至第四电离能可以看出,A的第二电离能小,第三电离能较大,说明易失去2个电子,则A的化合价为+2价,应为Mg元素,价层电子排布式为3s2。(3)根据失去一个电子后的价层电子排布式确定第二电离能的大小;Cu+的价层电子排布式为3d10,处于全充满状态;而锌失去一个电子后的价层电子排布式为3d104s1,最外层处于半充满状态,故铜的第二电离能大于锌的第二电离能。(4)在晶体[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中含有Ti、Cl、H、O四种元素,元素的非金属性越强,电负性越大。由于元素的非金属性最强的元素是氧元素,所以O的电负性最大;晶体[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中内界离子是[TiCl(H2O)5]2+,中心离子是Ti3+,配体是Cl-、H2O,配位数是6。外界离子是2个Cl-,[TiCl(H2O)5]2+中含有6个配位键,也属于σ键,水分子中含有2个σ键,故1mol[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中含有18molσ键,个数为18NA。(5)NH3分子中N原子是sp3杂化,且具有一个孤电子对,则NH3的空间结构为三角锥形。(6)一个晶胞中Cu原子数目为8×18+6×12=4,Cl原子数目为4,则晶胞密度为ρ=mV=4×12.回答下列问题。(1)某二价金属离子有9个价电子,价电子的能级为3d。该元素位于周期表中的第四周期、第族。

(2)在氰酸钾(KOCN)的组成元素中,第一电离能最大的是(填元素符号,下同)、电负性最小的是;其中阴离子的空间结构是,C的杂化方式为。

(3)乙二胺能与Mg2+形成稳定环状离子:[Mg(C2H8N2)2]2+,其结构如图所示:则该环状离子中镁离子的配位数为。

(4)已知阿伏加德罗常数的值为NA,硫化锌(M=97g·mol-1)的晶胞如图所示:其晶胞棱长为δnm,则其密度为g·cm-3(用含δ的代数式表示);其中顶点位置a的S2-与其相邻位置b的Zn2+之间的距离为nm(用含δ的代数式表示)。a位置的S2-和b位置的Zn2+的分数坐标依次为、。答案:(1)ⅠB(2)NK直线形sp(3)4(4)4×97×解析:(1)该二价金属离子有9个价电子,价电子的能级为3d,原子的价电子排布式为3d104s1,为铜元素,位于周期表中的第四周期、第ⅠB族。(2)在氰酸钾(KOCN)的组成元素中,C、N、O是同一周期的元素,N的2p能级是半充满状态,结构稳定,第一电离能最大的是N;钾是金属,易失电子,吸电子能力最小,电负性最小的是K;其中阴离子的空间结构是直线形,C的价层电子对数为2+