(统考版)2023版高考化学一轮复习课时作业36晶体结构与性质

课时作业36晶体结构与性质一、选择题1．根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法中，错误的是()物质NaClMgCl2AlCl3SiCl4单质B熔点/℃810710190－682300沸点/7572500注：AlCl3熔点在2.5×105Pa条件下测定。A．SiCl4是分子晶体B．单质B是原子晶体C．AlCl3加热能升华D．MgCl2所含离子键的强度比NaCl大2．离子晶体熔点的高低取决于晶体中晶格能的大小。判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是()A．KCl>NaCl>BaO>CaOB．NaCl>KCl>CaO>BaOC．CaO>BaO>NaCl>KClD．CaO>BaO>KCl>NaCl3．某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是()A．3∶9∶4B．1∶4∶2C．2∶9∶4D．3∶8∶44.磁光存储的研究是Williams等在1957年使Mn和Bi形成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开始的。如图是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式可表示为()A．Mn2BiB．MnBiC．MnBi3D．Mn4Bi3二、非选择题5．(1)金属镍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FeO________NiO(填“<”或“>”)；②铁有δ、γ、α三种同素异形体，各晶胞如下图，则δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为________。(2)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。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La1－xAxMnO3(x<0.1)，此时一部分锰转变为＋4价。导致材料在某一温度附近有反铁磁—铁磁、铁磁—顺磁及金属—半导体的转变，则La1－xAxMnO3中三价锰与四价锰的物质的量之比为________。③下列有关说法正确的是________。A．镧、锰、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．锰的电负性为1.59，Cr的电负性为1.66，说明锰的金属性比铬强D．铬的堆积方式与钾相同，则其堆积方式如图2所示(3)Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半径分别为rGapm和rAspm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。6．磁性材料氮化铁镍合金可用Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、丁二酮肟、氨气、氮气、氢氧化钠、盐酸等物质在一定条件下反应制得。(1)Fe3＋的电子排布式是___________________________________________________。(2)NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))和NH3中氮原子的杂化方式为__________________________________。(3)NH3的沸点高于PH3，其主要原因是__________________________________。(4)与N3－具有相同电子数的三原子分子的空间构型是________。(5)向Ni(NO3)2溶液中滴加氨水，刚开始时生成绿色Ni(OH)2沉淀，当氨水过量时，沉淀会溶解，生成[Ni(NH3)6]2＋蓝色溶液，则1mol[Ni(NH3)6]2＋含有的σ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________g·cm－3(不必化简)。7．铁、钴、镍并称铁系元素，性质具有相似性。(1)基态钴原子的核外电子排布式为______。(2)铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液可以检验Fe2＋。1molCN－中含有π键的数目为________，与CN－互为等电子体的分子有________，铁氰化钾晶体中各种微粒间的相互作用不包括________。a．离子键b．共价键c．配位键d．金属键e．氢键f．范德华力(3)纳米结构氧化钴可在室温下将甲醛(HCHO)完全催化氧化。甲醛分子的立体构型为________，碳原子的杂化类型为________。(4)NiO、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NiO________FeO(填“<”或“>”)，判断依据是______________________________________。(5)某氮化铁的晶胞结构如图所示：①原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中，原子坐标参数A为(0，0，0)；B为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))；C为(0，1，1)。则D原子的坐标参数为________。②若该晶体的密度是ρg·cm－3，则晶胞中两个最近的Fe的核间距为________cm(用含ρ的代数式表示，不必化简)。8．CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：(1)Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4空间构型为________，其固体的晶体类型为________。(2)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为________(填化学式，下同)，还原性由强到弱的顺序为______，键角由大到小的顺序为________。(3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2＋配合物的结构如图所示，1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有________mol，该螯合物中N的杂化方式有________种。(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如表所示。坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一个晶胞中有________个Sn，找出距离Cd(0，0，0)最近的Sn________(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有________个。课时作业36晶体结构与性质1．解析：三类不同的晶体由于形成晶体的粒子和粒子间的作用力不同，因而表现出不同的性质。原子晶体具有高的熔、沸点，硬度大、不能导电；而离子晶体也具有较高的熔、沸点、较大的硬度，在溶液中或熔化状态下能导电；分子晶体熔、沸点低，硬度小、不导电，熔化时无化学键断裂，据这些性质可确定晶体类型。根据上述性质特点及表中数据进行分析，NaCl的熔、沸点均比MgCl2高，所以NaCl晶体中的离子键应比MgCl2强，故D不正确。答案：D2．解析：离子晶体中，晶格能越大，晶体熔、沸点越高；离子所带电荷总数越多，半径越小，晶格能越大。答案：C3．解析：A粒子数为6×eq\f(1,12)＝eq\f(1,2)；B粒子数为6×eq\f(1,4)＋3×eq\f(1,6)＝2；C粒子数为1；故A、B、C粒子数之比为1∶4∶2.答案：B4．解析：由晶体的结构示意图可知：白球代表Bi原子，且均在六棱柱内，所以Bi为6个。黑球代表Mn原子，个数为：12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋1＋6×eq\f(1,3)＝6（个），则二者的原子个数比为6∶6＝1∶1。答案：B5．解析：（1）①NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高。由于Ni2＋的离子半径小于Fe2＋的离子半径，则熔点NiO>FeO。②δ、α两种晶胞中铁原子的配位数分别是8个和6个，所以δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比是4∶3。（2）①由图1可知，晶胞中A位于顶点，晶胞中含有A为8×eq\f(1,8)＝1个，B位于晶胞的体心，含有1个，O位于面心，晶胞中含有O的个数为6×eq\f(1,2)＝3，则化学式为ABO3。②设La1－xAxMnO3中三价锰与四价锰的物质的量分别为m和n，则有3（1－x）＋2x＋3m＋4n＝6、m＋n＝1，解之得m＝1－x，n＝x，则La1－xAxMnO3中三价锰与四价锰的物质的量之比为（1－x）∶x。③由金属在周期表中的位置可知镧、锰、氧分别位于周期表f、d、p区，故A正确；氮元素的2p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，因此氮元素的第一电离能大于氧元素的第一电离能，故B错误；元素的电负性越强，金属性越弱，故C正确；图中堆积方式为镁型，故D错误。（3）根据晶胞结构示意图可以看出，As原子与Ga原子形成了空间网状结构的晶体，结合GaAs的熔点知GaAs是原子晶体。首先用均摊法计算出1个晶胞中含有As原子的个数：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，再通过观察可知1个晶胞中含有4个Ga原子。4个As原子和4个Ga原子的总体积V1＝4×（eq\f(4,3)π×10－30×req\o\al(\s\up11(3),\s\do4(As))＋eq\f(4,3)π×10－30×req\o\al(\s\up11(3),\s\do4(Ga))）cm3；1个晶胞的质量为4个As原子和4个Ga原子的质量之和，即（eq\f(4MAs,NA)＋eq\f(4MGa,NA)）g，所以1个晶胞的体积V2＝eq\f(4,ρNA)（MAs＋MGa）cm3。最后V1/V2即得结果。答案：（1）①<②4∶3（2）①ABO3②（1－x）∶x③A、C（3）eq\f(4π×10－30NAρ（req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(Ga))＋req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(As))）,3（MGa＋MAs）)×100%6．解析：（2）NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))为平面三角形，氮原子为sp2杂化；NH3为三角锥形的分子，氮原子为sp3杂化。（4）N3－电子数为10，与N3－具有相同电子数的三原子分子为H2O，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σ键，同时还与镍原子形成配位键，也是σ键，因此1mol[Ni（NH3）6]2＋含有的σ键为4mol×6＝24mol。（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8×eq\f(1,8)＋1＝2，如果Fe的原子半径为acm，则立方体的边长为eq\f(4a,\r(3))cm，对应的体积为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4a,\r(3))cm))eq\s\up12(3)，阿伏加德罗常数的值为NA，所以铁单质的密度表达式为eq\f(\f(56×2,NA),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4a,\r(3))))\s\up12(3))g·cm－3。答案：（1）1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5（2）sp2、sp3（3）NH3分子间存在氢键（4）V形（5）24（6）8eq\f(\f(56×2,NA),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4a,\r(3))))\s\up12(3))7．解析：（2）CN－中C、N之间为三键，根据1个三键中含有1个σ键和2个π键知，1molCN－含有2NA个π 键。K＋、[Fe（CN）6]3－之间为离子键，Fe3＋与CN－之间为配位键，CN－中C、N之间为共价键。（3）HCHO的结构式为，C无孤电子对，立体构型为平面三角形，C的杂化轨道数为3，杂化类型为sp2杂化。（4）NiO、FeO都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni2＋半径比Fe2＋小，半径越小离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高，故熔点：NiO>FeO。（5）①D位于该晶胞侧面的面心，可知其坐标参数为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))。②该晶胞中Fe的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，N的个数为1。设两个最近的Fe核间距为xcm，晶胞的边长为acm，则eq\r(2)a＝2x，故a＝eq\r(2)x。则ρg·cm－3×（eq\r(2)xcm）3＝eq\f(56×4＋14,NA)，x＝eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(238,ρNA))。答案：（1）1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2（2）2NACO、N2def（3）平面三角形sp2杂化（4）>NiO、FeO都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni2＋半径比Fe2＋小，半径越小离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高（5）①eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))②eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(238,ρNA))8．解析：（1）Sn为元素周期表中ⅣA族元素，最外层有4个电子，故SnCl4的中心原子Sn的价电子对数为4＋eq\f(4－4×1,2)＝4，且均为成键电子对，故SnCl4的空间构型为正四面体形。由SnCl4常温常压下为液体的物理性质可知SnCl4符合分子晶体的特点，故其为分子晶体。（2）NH3中存在分子间氢键，导致其沸点比与N元素同主族的P、As元素的氢化物PH3、AsH3的沸点要高，而PH3、AsH3中均不存在分子间氢键，故影响PH3、AsH3沸点的因素为