高中化学练习【物质的聚集状态与物质性质】

物质的聚集状态与物质性质

1.卜一图为几种晶体或晶胞的示意图:

请回答下列问题:

(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是

⑵冰、金刚石、MgO、CaCh、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为

⑶NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能(填“大于”或“小

于")MgO晶体，原因是

(4)每个Cu晶胞中实际占有个Cu原子，CaCb晶体中Ca2+的配位数为

⑸冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个

重要的原因是o

解析(2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关，离子半径越小，

离子所带电荷数越大，则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体，熔点最高，

冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。(4)铜晶胞实际占

有铜原子数用均摊法分析：8x1+6x|=4,氯化钙类似于氟化钙，Ca2+的配位

OZ

数为8,C1配位数为4。

答案(1)金刚石晶体

(2)金刚石＞MgO＞CaC12＞冰＞干冰

(3)小于MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；且4Mg2+)V

r(Na+)、r(O2-)<r(Cr)

(4)48(5)H2O分子之间能形成氢键

2.第四周期中的18种元素具有重要的用途，在现代工业中备受青睐。

(1)铭是一种硬而脆、抗腐蚀性强的金属，常用于电镀和制造特种钢。基态Cr原

子中，电子占据最高能层的符号为，该能层上具有的原子轨道数为

,电子数为o

⑵第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，3oZn

与3iGa的第一电离能是否符合这一规律？(填“是”或“否”)，原因

是__________________________________________________________________

如果前一问填“是”，此问可以不答)。

(3)钱与第VA族元素可形成多种新型人工半导体材料，神化线(GaAs)就是其中

一种，其晶体结构如下图所示(白色球代表As原子)。在GaAs晶体中，每个Ga

原子与个As原子相连，与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构

型为o

(4)与As同主族的短周期元素是N、P。As%中心原子杂化的类型_______；一

定压强下将AsH3和NH3、PH3的混合气体降温时首先液化的是,理由

是___________________________________________________________________

⑸铁的多种化合物均为磁性材料，氮化铁是其中一种，某氮化铁的晶胞结构如

图所示，则氮化铁的化学式为;设晶胞边长为acm,阿伏加德罗常数

的值为NA,该晶体的密度为g-cm-3(用含a和NA的式子表示)。

5

泮江河OFe

N

°^O°。°

解析(5)Fe：8x1+6x1=4,N：1,所以氮化铁的化学式是Fe4N。

O乙

a3-pWA=M(Fe4N),

238

P一不而。

答案(1)N161

⑵否3oZn的4s能级处于全充满状态，较稳定

(3)4正四面体

(4)sp3NH3因为氨分子间存在氢键，分子间作用力更大，沸点更高，降温时

先液化

3

(5)Fe4N238/(a7VA)

3.A、B、C、D是元素周期表中前36号元素，它们的核电荷数依次增大。第

二周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍且有3个能级，B

原子的最外层p轨道的电子为半充满结构，C是地壳中含量最多的元素。D是第

四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均充满。

请回答下列问题：

(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序是(用对应的元素符号表

示)；基态D原子的电子排布式为-

(2)A的最高价氧化物对应的水化物分子中，其中心原子采取杂化；

BCI的空间构型为(用文字描述)。

(3)1molAB」中含有的兀键个数为。

(4)如图是金属Ca和D所形成的某种合金的晶胞结构示意图，则该合金中Ca和

D的原子个数比o

(5)镜J锲合金与上述合金都具有相同类型的晶胞结构XY”，它们有很强的储氢能

力。已知锢银合金LaNi”晶胞体积为9.0X10-23cm?,储氢后形成LaNLMis合金

(氢进入晶胞空隙，体积不变)，则LaNi”中〃=(填数值)；氢在合金中的

密度为o

解析根据题中已知信息，第二周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电

子数的2倍且有3个能级可知，A为碳元素。B、C、D元素的判断较容易，B

为氮元素，C为氧元素，D为铜元素。晶胞的原子个数计算主要注意D原子个

数计算，在晶胞上、下两个面上共有4个D原子，在前、后、左、右四个面上

共有4个D原子，在晶胞的中心还有一个D原子。故Ca与D的个数比为

8x1：(4X^+4x1+l)=l：5o1mol晶胞的体积为6.02X1023X9.0X10

23cm3,

4.5g_

所以032)=6.02X1023x9ox10-23cm3=0,083g-cm'

答案(1)C<O<NIs22s22P63s23P63/。4sl或

[Ar]3d104s'⑵sp?平面三角形(3)2NA(或2X6.02X1()23)(4)1：5(5)5

0.083gem3

4.(1)金属银及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列

问题：

①NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2+和Fe2+的离子半径分别为

69pm和78pm,则熔点FeONiO(填“V”或“>”)；

②铁有3、丫、a三种同素异形体，各晶胞如下图，则3、a两种晶胞中铁原子的

配位数之比为o

8-Fcy-Fea-Fe

(2)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，一种铜金合金晶体具有立

方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该

合金中Cu原子与Au原子数量之比为；该晶体中，原子之间的强相互

作用是o

⑶某钙钛型复合氧化物如图1所示，以A原子为晶胞的顶点，A位可以是Ca、

Sr、Ba或Pb,当B位是V、Cr、Mn、Fe等时，这种化合物具有CMR效应。

图1图2

①用A、B、O表示这类特殊晶体的化学式：

②已知La为+3价，当被钙等二价元素A替代时，可形成复合钙钛矿化合物Lai

(ArMnO3(x<0.1),此时一部分镐转变为+4价。导致材料在某一温度附近有反

铁磁一铁磁、铁磁一顺磁及金属一半导体的转变，则Lai-xArMnCh中三价车孟与

四价钱的物质的量之比为o

③下列有关说法正确的是。

A.翎、镐、氧分别位于周期表f、d、p区

B.氧的第一电离能比氮的第一电离能大

C.铸的电负性为1.59,Cr的电负性为1.66,说明镜的金属性比铭强

D.铭的堆积方式与钾相同，则其堆积方式如图2所示

解析(1)①NiO、FeO均为离子晶体，Ni2+的离子半径小于Fe?+离子半径，因此

熔点：FeO<NiO

②3—Fe是体心立方堆积，配位数是8,a—Fe是简单立方堆积，配位数为6,则

3、a两种晶胞中Fe的配位数比为4：3。

(2)晶胞中Cu原子数=6X^=3，Au原子数=8X^=1。

(3)①由图1可知：A为8X：=1个，B位为体心，含有1个，0为6X^=3,则

OZ

化学式为ABO3；

②设LairAtMnCh中三价镒与四价镒的物质的量分别为m和n,则有

3(1—X)+2x+3/n+4〃=6

"+〃=1

1---Y

解之得加=1—九，n=x,则三价镒与四价镒的物质的量之比为丁；

③B项，N的核外电子排布中2P轨道半充满，第一电离能N>0,B错误；D

项，图中堆积方式为镁型，故D项错误，A、C正确。

答案(1)①v②4:3

(2)3：1金属键

(3)①ABO3苏『③AC

5.元素周期表中第三周期包括Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar8种元素。请

回答下列问题：

(1)基态磷原子核外有种运动状态不同的电子。

⑵第三周期8种元素按单质熔点(℃)大小顺序绘制的柱形图(已知柱形T代表Ar)

如下所示，则其中“2”原子的结构示意图为，“8”原子的电子排布式为

(3)氢化镁

OMg

OH

储氢材料的晶胞结构如图所示，已知该晶体的密度为pg-cm-3,则该晶体的化

学式为，晶胞的体积为cm3(用p、NA表示，其中NA表示阿伏

加德罗常数的值)。

(4)实验证明：KC1、MgO、CaO三种晶体的结构与NaCl晶体的结构相似，己知

NaCl、KC1、CaO晶体的晶格能数据如下表：

晶体NaClKC1CaO

晶格能/(kJ・mori)7867153401

则KC1、MgO、CaO三种晶体的熔点从高到低的顺序是o其

中MgO晶体中一个Mg?'周围和它最近且等距离的Mg2+有个。

(5)Si、C和O的成键情况如下：

化学键c—0c=oSi—0Si=O

键能/(kJ・mo「)360803464640

C和O之间易形成含有双键的CO2分子晶体，而Si和O之间则易形成含有单键

的SiO2原子晶体，请结合数据分析其原因：

解析(1)P的核外有15个电子，每个电子的运动状态均不同。(2)第三周期元素

的单质，除Ar外，只有C12为气体，熔点较低，单质硅为原子晶体，熔点最

高。(3)该晶体的晶胞中含有2个“MgH2”，则晶胞的体积为签^•/)=急;

(co?)。(4)晶格能越大，离子晶体的熔点越高，而晶格能与离子的电荷和半径有

关，可以判断晶格能：MgO>CaO>KCl,则熔点：MgO>CaO>KClo

J

答案⑴15⑵))Is22s22P63s23P2或[Ne]3s23P2(3)MgH2

(4)MgO>CaO>KCl12

(5)碳与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(803kJ.mo「X2=l606kJ-moF1)

大于形成含单键的原子晶体放出的能量(360kJ-mo「X4=l440kJ-moP1),故碳

与氧之间易形成含双键的CO2分子晶体；硅与氧之间形成含有双键的分子放出

的能量(640kJmor'X2=l280kJ.mori)小于形成含单键的原子晶体放出的能量

(464kJ-mor1X4=l856kJ-moF1),故硅与氧之间易形成含单键的SiCh原子晶体

6.下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。

⑴请写出元素d的基态原子电子排布式

(2)b元素的氧化物中b与氧元素之间的共价键类型是。其中b原子的杂

化方式是o

(3)a单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示，其晶胞特征如下图乙所示，原

子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。

若已知a的原子半径为d,NA代表阿伏加德罗常数，a的相对原子质量为M,则

一个晶胞中a原子的数目为,该晶体的密度为(用字母表示)。

解析(1)根据洪特规则的特例，d轨道半充满时更稳定，其Cr原子电子排布式

是Is22s22P63s23P63d54sl而不是Is22s22P63s23P63d44s20

(2)SiO2硅氧之间的共价键是“头对头”的方式，所以是。键，其中Si的杂化方

式是sp3杂化。

(3)由分摊法计算：8x1+6X；=4；该晶胞的质量〃Z=4X空，该晶胞的体积V

O乙/VA

=(4XdX乎)=\&j2d\晶胞密度片节=44无。

答案⑴Is22s22P63s23P63d54sl或[Ar]3d54sl(2)o键或极性共价键sp3杂化

4啦

7.金属Ti性能优越，被誉为继Fe、Al后广泛应用的“第三金属”。

(l)Ti基态原子的价电子排布式为o

⑵钛能与B、C、N、O等非金属元素形成稳定的化合物。

电负性：CB(填或"V"，下同)；第一电离能：N0,

原因是

N20的沸点(一88.49℃)比NH3的沸点(一33.34C)低，其主要原因是

(3)月球岩石——玄武岩的主要成分为钛酸亚铁(FeTiCh)。FeTiCh与80%的浓硫

酸反应生成TiSCU。SO仁的空间构型为,SO1的键角比SCT的键角小

的原因是

写出SCT的一种等电子体的化学式：0

(4)Ti的氧化物和CaO相互作用形成钛酸盐，其晶胞结构如图所示。该晶胞中

Ca2+的配位数是，该晶胞的化学式为o

OTi»

OO2

OCa2*

(5)Fe能形成多种氧化物，其中FeO晶胞结构为NaCl型。晶体中实际上存在空

位、错位、杂质原子等缺陷，晶体的缺陷对晶体的性质会产生重大影响。由于

晶体缺陷，在晶体中Fe和0的个数比发生了变化，变为Fe.Q(x<l),若测得某

Fe.Q晶体的密度为5.71g-cm-3,晶体边长为4.28X1O-10m,则Fe.Q中x=

o(结果保留两位有效数字)

解析(4)Ca2+周围有12个。2一，Ca2+的配位数为12。Ca?+位于体内，个数为

1,Ti4+位于顶点，个数为8义!=1,。2-位于棱上，个数为12义1=3,故化学式

为CaTiO3o(5)Fe.vO晶体的晶胞结构为NaCl型,则每个晶胞中含有4个Fe.Q,

­(56x+16)X4»

根据何：―$02X]0“-g=5.71g-cm*13X*(4.28X108cm)3,解传：x=

0.92o

答案(l)3d24s2

(2)>>N原子中的2P轨道处于半充满状态，更稳定

NH3分子间存在氢键

⑶正四面体形SO3中孤对电子对成键电子对的排斥作用比成键电子对对成键

电子对的排斥作用大CIO"或PCT、CC14、S2O1等其他合理答案)

(4)12CaTiOs(5)0.92

8.W、X、Y、Z为元素周期表中前四周期元素，且原子序数依次增大。W的

基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为3,X2+与W3-具有相同的电子层结

构；W与X的最外层电子数之和等于Y的最外层电子数；Z元素位于元素周期

表