2023届新高考化学选考一轮总复习检测-专题九晶体结构与性质专题检测

专题九晶体结构与性质1.共价键、金属键、离子键和分子间作用力是微观粒子间的不同相互作用,含有上述两种相互作用的晶体是()A.SiC晶体B.CCl4晶体C.KCl晶体D.Na晶体答案BCCl4晶体是分子晶体,分子之间存在分子间作用力,在分子内部C、Cl之间以共价键结合;SiC、KCl和Na的晶体中分别只存在共价键、离子键和金属键一种作用,故选B。2.下列说法正确的是()A.晶体在受热熔化过程中一定存在化学键的断裂B.共价晶体的原子间只存在共价键,而分子晶体内只存在范德华力C.区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验D.非金属元素的原子间只形成共价键,金属元素的原子与非金属元素的原子间只形成离子键答案CA项,分子晶体受热熔化时破坏的是分子间作用力而不是化学键,错误;B项,有的分子晶体中存在氢键,错误;D项,金属元素原子与非金属元素原子间也可能形成共价键,如AlCl3,错误。3.下列说法中错误的是()A.根据CH4、NH4+、SO42-为正四面体结构,可推测PB.1mol金刚石晶体中,平均含有2molC—C键C.水的沸点比硫化氢的高,是因为H2O分子间存在氢键,H2S分子间不能形成氢键D.某气态团簇分子结构如图所示,该气态团簇分子的分子式为EF或FE答案DD项,该物质是气态团簇分子,即是一个大分子,因此不能用均摊法计算,可直接找出分子中原子个数,即得分子式为E4F4或F4E4,故D错误。4.硅酸盐与二氧化硅一样,都是以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以用投影图表示成,其中表示氧原子,中心黑点表示硅原子。硅氧四面体通过不同的连接方式可以组成各种不同的硅酸根离子。试确定在无限长单链阴离子中(见图),硅原子与氧原子的个数之比为()A.1∶2B.1∶3C.2∶5D.2∶7答案B无限长单链阴离子中,重复出现的结构单元是,其中Si原子数目=2,O原子数目=5+2×12=6,硅原子与氧原子的个数之比=2∶6=1∶3,故选B。5.现有四种晶体,其构成粒子(均为单原子核粒子)的排列方式如图所示,其化学式正确的是()答案C利用均摊法确定粒子个数比。A项,化学式为AB或BA;B项,化学式为FE或EF;C项,化学式为XY3Z;D项,化学式为AB或BA;故C正确。6.高温下,超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价部分为0,部分为-2。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞。下列说法正确的是()A.超氧化钾的化学式为KO2,每个晶胞中含有4个K+和8个OB.晶体中每个K+周围有8个O2-,每个O2-周围有C.晶体中与每个K+距离最近且相等的K+有8个D.晶体中0价氧与-2价氧的个数之比为3∶1答案D晶胞中含有K+的个数为8×18+6×12=4,O2-的个数为12×14+1=4,A项错误。晶体中每个K+周围有6个O2-,每个O2-周围有6个K+,B项错误。晶体中与每个K+距离最近且相等的K+的个数为3×8÷2=12,C项错误。设晶体中0价氧与-2价氧的个数分别为x、y,7.硼化镁晶体的理想模型中,镁原子和硼原子分层排布,彼此分层间隔。单层硼原子(半径为a)和单层镁原子(半径为b)在平面上的投影如图1。下列说法不正确的是()A.白球代表镁原子,其电子排布式为1s22s22p63s2B.该晶体的化学式为MgB2C.硼化镁晶体的晶胞结构可用图2表示D.晶胞边长为(a+b)答案D镁是12号元素,且半径大于硼,A项正确;由图1知,1个Mg原子周围有6个B原子,1个B原子周围有3个Mg原子,故化学式为MgB2,B项正确;根据均摊法,图2中1个晶胞含有8×18=1个Mg原子,2个B原子,晶体的化学式为MgB2,与图1相符,C项正确;由图2可知,边长为2个白球的圆心距,将图1中3个距离最近的白球连成1个等边三角形,在等边三角形中作辅助线(如图,a、b、c为白球球心,d为黑球球心),ac即为晶胞边长,设边长为x,则ae=x2,ad=a+b,12xa+b=328.Cu2ZnSnS4是太阳能薄膜电池的重要成分,其晶胞结构(棱边夹角均为90°)如图所示。下列说法错误的是()A.第一电离能:Cu<ZnB.1个晶胞中含有Cu2ZnSnS4单元数为2个C.距离每个Zn原子最近的S原子数为2个D.四种元素基态原子中,核外电子空间运动状态最多的为Sn原子答案CZn价层电子为全满稳定结构,故第一电离能:Zn>Cu,A项正确;由均摊法知,1个晶胞含有4个Cu原子、2个Sn原子、2个Zn原子、8个S原子,故含有Cu2ZnSnS4单元数为2个,B项正确;由结构知,Zn原子位于面上,该晶胞中有2个S原子离其最近,共用Zn原子的另一个晶胞中也有2个S原子离其最近,故距离每个Zn原子最近的S原子数为4个,C项错误;四种元素中,Sn原子的核外电子数最多,占据的原子轨道也最多,故电子空间运动状态最多,D项正确。9.对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4),下列叙述正确的是()A.SiX4呈空间网状结构,硬度大B.NaX的熔点一般高于SiX4C.NaX易水解D.SiX4由原子构成,熔化时破坏共价键答案BSiX4属于分子晶体,其硬度较小,不呈空间网状结构,A错误;NaX属于离子晶体,离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点,B正确;除NaF外,其他NaX不水解,C错误;SiX4为分子晶体,熔化时破坏分子间作用力,D错误。10.观察下列空间模型并结合有关信息,判断有关说法正确的是()B12结构单元SF6分子S8HCN空间结构模型示意图备注熔点1873K—易溶于CS2—A.单质硼属于共价晶体B.SF6是由极性键构成的极性分子C.固态硫S8属于共价晶体D.HCN的结构式为H∶C∶∶N答案ASF6空间结构高度对称,是由极性键构成的非极性分子,B错误;根据S8易溶于CS2可知,固态硫S8属于分子晶体,C错误;HCN的结构式应为,D错误。11.常见的铜的硫化物有CuS和Cu2S两种。已知:晶胞中S2-的位置如图1所示,铜离子位于硫离子所构成的四面体中心,它们的晶胞具有相同的侧视图如图2所示。Cu2S的晶胞参数apm,阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是()图1图2A.S2-是体心立方堆积B.Cu2S晶胞中,Cu+填充了晶胞中一半四面体空隙C.CuS晶胞中,S2-配位数为8D.Cu2S晶胞的密度为640NA×a答案D在面心立方晶胞中,每个顶点都能与三个面心原子形成一个四面体空隙,因此晶胞内能形成8个四面体空隙,CuS晶胞中,Cu2+填充了晶胞中4个四面体空隙,对称分布。由图1可知S2-是面心立方最密堆积,A项错误。Cu2S晶胞中,Cu+填充了晶胞中8个四面体空隙,所以,两种晶胞的侧视图是相同的,B项错误。CuS晶胞中,S2-配位数为4,Cu2S晶胞中,S2-配位数为8,C项错误。Cu2S晶胞中含有4个Cu2S,故Cu2S晶胞的密度为640NA×a3×1012.工业上一种从海水中制备碘的方法为取净化除氯后的含碘海水,加入AgNO3溶液,富集得到AgI悬浊液,进而制得粗碘。从AgI悬浊液中回收I2的流程如图1所示。图1图2下列有关说法正确的是()A.Fe粉与AgI悬浊液反应的离子方程式为:Fe+2Ag+Ag+Fe2+B.可在含碘海水中直接通入Cl2制备粗碘C.如图2所示I2的晶胞中有14个I2分子D.流程中沉淀可进一步转化,实现AgNO3的循环使用答案DA项,Fe粉与AgI悬浊液反应的离子方程式为Fe+2AgI(s)2Ag+Fe2++2I-,错误;B项,由题图可知,先将含碘海水中的碘转化为AgI,再转化为FeI2,进行I-的富集后,再通入Cl2制备粗碘,错误;C项,I2的晶胞中含有的I2分子数为8×18+6×12=4,错误;D项,题给流程中沉淀为Ag和Fe,加入一定量的稀硝酸可将Ag转化为AgNO3,实现AgNO3的循环使用,13.自然界中原生铜的硫化物经氧化、淋滤后变成CuSO4溶液,遇到闪锌矿(ZnS)可慢慢转变为铜蓝(CuS)。已知:Ksp(ZnS)=2×10-22,Ksp(CuS)=6×10-36。下列说法正确的是A.1个ZnS晶胞(见右图)中含4个S2-B.Cu2+基态核外电子排布式为[Ar]3d84s1C.反应ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq)正向进行,需满足c(Zn2+)D.生成铜蓝后的溶液中一定存在:c(S2-)=Ksp(CuS)c(答案AA项,1个ZnS晶胞中,S2-的个数为8×18+6×12=4,正确;B项,Cu的基态核外电子排布式为[Ar]3d104s1,则Cu2+基态核外电子排布式为[Ar]3d9,错误;C项,该反应的K=c(Zn2+)c(Cu2+)=c(Zn2+)·c(S2-)c(Cu2+)·c(S2-)=K14.已知:①Cu2O的晶胞如图所示;②Cu2O固体溶于稀硫酸,能得到CuSO4溶液和一种紫红色单质;③向CuSO4溶液中加入一定量NaOH溶液,能得到一种浅蓝绿色沉淀,该沉淀能溶于氨水。下列说法不正确的是()A.一个Cu2O晶胞中,Cu原子的数目为4B.②中的反应为Cu2O+H2SO4CuSO4+Cu+H2OC.③中的浅蓝绿色沉淀为CuOHD.③中沉淀溶解是因为生成了铜氨配合物答案CA项,根据均摊法,白球有:8×1/8+1=2个,黑球有4个,从化学式Cu2O中Cu、O个数比可推知黑球是Cu原子,正确;B项,Cu2O与H+发生氧化还原反应生成Cu和Cu2+,正确;C项,浅蓝绿色沉淀为Cu(OH)2,错误;D项,Cu(OH)2与NH3·H2O反应生成[Cu(NH3)4]2+,Cu2+与NH3分子间为配位键,正确。15.研究低温超导体材料的性能对解决能源危机有重要意义。金属K与C60形成的一种低温超导材料的立方晶胞结构如图所示,晶胞边长都为apm,K原子位于晶胞的棱上与内部。下列说法正确的是()A.该材料的化学式为KC60B.C60周围等距且最近的C60的个数为4个C.体心K原子与顶点C60的距离为22D.C60与C60的最短距离是22答案D利用“均摊法”,C60个数为8×18+6×12=4,K原子的个数为12×14+1+8=12,则该材料的化学式为K3C60,A项错误;由晶胞结构可知,C60周围等距且最近的C60的个数为3×82=12,B项错误;由晶胞结构可知,体心K原子与顶点C60的距离为体对角线长度的12,则体心K原子与顶点C60的距离为32apm,C项错误;C60与C60的最短距离是面对角线长度的12,则C6016.下列叙述正确的是()A.0.5mol氢的质量是0.5gB.摩尔是用来衡量微观粒子多少的一种物理量C.1mol氖气和1mol氧气体积相同D.同质量的H2与Cl2相比,H2的分子数多答案DA项,未指明微粒的种类(氢原子、氢分子、氢离子),错误;B项,摩尔不是物理量,而是物质的量的单位,错误;C项,氖气和氧气所处的状态不一定相同,在不同温度和压强下,气体摩尔体积不同,错误;D项,因H2的摩尔质量小于Cl2,故同质量的H2与Cl2相比,H2的物质的量大,分子数多,正确。17.氨硼烷H3N-BH3是一种有效、安全的储氢材料,可由硼烷B2A.氨硼烷为分子晶体B.其沸点比乙烷高得多C.氨硼烷难溶于水D.加热时可缓慢释放出H2答案CA项,氨硼烷的结构与乙烷相似,为分子晶体,正确;B项,氨硼烷能形成分子间氢键,其沸点比乙烷高,正确;C项,氨硼烷和水分子间形成氢键,易溶于水,错误;D项,根据氨硼烷是有效、安全的储氢材料可知,正确。18.足球烯(C60)分子形成的晶体是碳的一种单质形态。下列说法错误的是()A.形成该单质的微粒间作用力为范德华力B.足球烯晶体的熔沸点低于金刚石晶体C.足球烯、石墨均可作为生产耐高温的润滑剂材料D.足球烯在苯中的溶解度比在酒精中的溶解度大答案CA项,足球烯是分子晶体,该单质的微粒间作用力是分子间作用力,为范德华力,正确;B项,足球烯是分子晶体,金刚石是原子晶体,分子晶体熔沸点低于原子晶体,正确;C项,足球烯是分子晶体,熔沸点不高,不可作为生产耐高温的润滑剂材料,错误;D项,足球烯是非极性分子,苯是非极性溶剂,酒精是极性溶剂,根据相似相溶原理,足球烯在苯中的溶解度比在酒精中的溶解度大,正确。19.下列有关物质的结构与性质的叙述错误的是()A.Na的半径比Na-的大,则Na的还原性比Na-强B.邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的低,与氢键有关C.F的电负性比Cl的大,可推断CF3COOH的酸性强于CCl3COOHD.N与N形成的π键比P与P的强,可推断的稳定性比的高答案ANa的半径比Na-的小,且Na的还原性比Na-弱,A项错误;邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键,对羟基苯甲醛能形成分子间氢键,故邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的低,B项正确;F的电负性比Cl的大,则CF3COO-的吸电子能力更强,H+易电离出去,因此CF3COOH的酸性更强,C项正确;N与N形成的π键比P与P的强,键能越大稳定性越高,因此的稳定性比的高,D项正确。20.磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池的正极材料,具有安全性高、热稳定性强等优点。工业上以FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺()等为原料制备磷酸亚铁锂。下列说法错误的是()A.该反应中苯胺作还原剂B.NH4+和C.1mol苯胺分子中含有9molσ键D.LiCl、苯胺和甲苯的熔点由高到低的顺序是LiCl>苯胺>甲苯答案CFeCl3中Fe3+被还原为Fe2+,NH4H2PO4和LiCl中元素化合价不变,则还原剂是苯胺,A项正确;NH4+和PO43-中心原子价电子对数都是4,且无孤电子对,空间构型都是正四面体形,B项正确;从苯胺的结构简式知,1mol苯胺分子中含有14molσ键,C项错误;LiCl属于离子晶体,熔点高于分子晶体,苯胺和甲苯均为分子晶体,21.加热CoCO3制备Co3O4时有部分Co2+转化为Co3+。取1molCoCO3在空气中加热,反应温度对反应产物的影响如图1所示。参与该反应的物质还有(写化学式)。Co3O4晶体中包含A、B两种结构单元,如图2所示(、表示两种不同价态的Co原子,表示O原子)。其中Co原子的配位数分别为、。

图1答案O246解析加热CoCO3制备Co3O4时有部分Co2+被氧化为Co3+,而该反应在空气中进行,故反应物还有O2。单元结构A中距离Co原子最近的是四个顶角的O原子,故配位数为4;单元结构B中距离Co原子最近的是上、下、左、右、前、后6个O原子,故配位数为6。22.钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。回答下列问题:(1)基态钛原子价电子排布式为;与钛同周期且未成对电子数相同的元素有(填元素名称)。

(2)氨合硼氢化钛[Ti(BH4)3·5NH3]中[BH4]-的空间结构为,键角HBHHNH(填“大于”“小于”或“等于”),原因是。

(3)二氧化钛纳米材料是一种高效催化剂,如图反应:化合物乙中采取sp3杂化方式的三种元素的电负性由大到小的顺序为,化合物存在对映异构体种数甲乙(填“多于”“少于”或“等于”)。

(4)电解TiCl4的稀盐酸溶液可制得较稳定的紫色TiCl3·6H2O晶体。已知该晶体的配位数为6,两种配体的个数比为5∶1,该配合物的化学式为。

(5)氮化钛晶体的晶胞结构如图所示,该晶体结构中与Ti原子距离最近且相等的N原子有个;已知该晶体的密度为dg/cm3,两个Ti原子之间的最近距离为apm,则阿伏加德罗常数的数值NA可表示为。

答案(1)3d24s2镍、锗、硒(2)正四面体大于N原子有孤电子对,其对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力(3)O>N>C少于(4)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O(5)6248解析(1)钛是22号元素,基态钛原子价电子排布式为3d24s2;钛在元素周期表的第四周期,未成对电子数是2,与钛同周期且未成对电子数相同的元素有镍、锗、硒。(2)[BH4]-中B原子价电子对数为4,是sp3杂化,空间结构为正四面体;N原子有孤电子对,其对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力,故键角HBH大于HNH。(3)化合物乙中采取sp3杂化方式的三种元素分别是O、N、C,电负性:O>N>C;甲分子中有1个手性C原子,乙分子中有2个手性C原子,故化合物存在对映异构体种数甲少于乙。(4)该晶体的配位数为6,两种配体的个数比为5∶1,结合TiCl3·6H2O可知,配体中5个是H2O,1个的是Cl-,故该配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O。(5)从晶胞结构图中可知,与Ti原子距离最近的N原子在其前后左右上下位置,距离是棱长的一半,共有6个;两个Ti原子之间的最近距离为apm,则面对角线的长度为2apm,棱长为2apm,该晶胞中有4个Ti原子,4个N原子,晶胞密度是dg/cm3,则d=(14×4+48×4)N23.研究表明TiO2-aNb、Cu(In1-xGaxSe2)是光学活性物质。请回答下列问题:(1)基态Ti原子核外电子占据的最高能级符号为,价电子中未成对电子有个;Ga、In、Se的第一电离能从大到小顺序为。

(2)SeO32-的立体构型为;SeO2中硒原子采取的杂化类型是(3)31Ga可以形成GaCl3·xNH3(x=3、4、5、6)等一系列配位数为6的配合物,向上述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成;过滤后,充分加热滤液有氨气逸出,且又有沉淀生成,两次沉淀的物质的量之比为1∶2。则该溶液中溶质的化学式为。

(4)Cu2+与NH3形成的配离子为[Cu(NH3)4]2+,在该配离子中,氮氢键的键角比独立存在的气态氨气分子中键角略大,其原因是。向[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇能够析出深蓝色的晶体,试分析加入乙醇的作用:

。

(5)TiO2通过氮掺杂反应生成TiO2-aNb(如图),则TiO2-aNb晶体中a=,b=。

答案(1)4s2Se>Ga>In(2)三角锥形sp2(3)[Ga(NH3)4Cl2]Cl(4)NH3中的孤电子对与Cu2+配位,受到Cu2+吸引,对N—H键成键电子对斥力减弱,故N—H键键角变大减小溶剂极性,降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度(5)7/161/8解析(1)基态Ti原子核外电子排布式为[Ar]3d24s2,占据的最高能级符号为4s,价电子中未成对电子有2个;第一电离能Ga>In、Se>Ga,即Se>Ga>In。(2)SeO32-中Se原子价电子对数为4,有1对孤电子对,立体构型为三角锥形;SeO2中硒原子价电子对数为3,杂化类型是sp2。(3)加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成,说明有电离出的Cl-;过滤后,充分加热滤液使配位键全部断裂,生成氨气和游离态的Cl-,再次生成沉淀,两次沉淀的物质的量之比为1∶2,则形成配位键的Cl-与电离出的Cl-的个数比为2∶1,Ga3+配位数为6,故该溶液中溶质的化学式为[Ga(NH3)4Cl2]Cl。(4)乙醇的分子极性小,加入乙醇后溶剂极性减小,降低了[Cu(NH3)4]SO4的溶解度。(5)1个TiO2-aNb晶胞中Ti原子数为8×18+4×12+1=4,N原子数为12,O原子数为7×14+7×12+1=254,Ti、N、O个数比为4∶12∶254=1∶124.石墨插层化合物在电池材料、超导性等方面具有广泛的应用前景。回答下列问题:Ⅰ.某种锂离子电池以石墨(平面结构如图1所示)作负极材料,LiNiO2作正极材料。图1石墨的层状结构(1)石墨中碳的杂化类型是,在层中碳原子的配位数为。

(2)LiNiO2中电负性最大的元素是。

(3)基态Ni3+核外电子排布式为,其未成对电子数为。

Ⅱ.下表列举了部分碳族晶体的熔点、硬度数据:晶体熔点/℃硬度(数值越大,晶体的硬度越大)金刚石(C)大于350010碳化硅(SiC)28309晶体硅(Si)14127(4)请解释金刚石、碳化硅、晶体硅的硬度逐渐变小的原因是

。

Ⅲ.钾(K)的石墨插层化合物具有超导性,图2为其晶胞图。其中K层平行于石墨层,该晶胞垂直于石墨层方向的原子投影如图3所示。(5)该插层化合物的化学式是,判断K层与石墨层之间的化学键类型为(填“离子键”“共价键”);若晶胞参数分别为anm、anm、bnm,则该石墨插层化合物的晶体密度为g·cm-3。(用含a、b、NA的代数式表示,NA为阿伏加德罗常数的值)

答案(1)sp23(2)O(3)1s22s22p63s23p63d73(4)三种物质都属于共价晶体,原子半径越小,共价键的键长就越短,该化学键的键能就越大,物质的硬度就越大。由于键长:C—C键<C—Si键<Si—Si键,所以键能:C—C键>C—Si键>Si—Si键,故物质的硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅(5)KC8离子键1解析(1)在石墨中碳原子形成3个σ共价键,故C的杂化类型是sp2杂化;石墨是层状结构,在层中C原子与相邻的3个C原子形成共价键,在层间C原子之间以分子间作用力结合,故在层中C原子的配位数是3。(2)LiNiO2中含有Li、Ni、O三种元素,其中O是非金属元素,Li、Ni是金属元素,非金属元素的电负性大于金属元素的,故三种元素中电负性最大的元素是O。(3)Ni是28号元素,根据构造原理可知基态Ni原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2,Ni原子失去最外层的2个4s电子和1个3d电子,就得到Ni3+,则基态Ni3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7;3d能级有5个轨道,每个轨道最多可容纳2个自旋方向相反的电子,故其中有3个未成对的电子。(4)金刚石、碳化硅、晶体硅都是共价晶体,原子半径越小,共价键键长就越短,该化学键的键能就越大,物质的硬度就越大。(5)根据题图2、3可知,晶胞中K原子8个位于顶点,6个位于面上,4个位于内部,晶胞中K原子数目=8×18+6×12+4=8,晶胞中每层石墨烯部分结构中有4条边(8个C原子)处于晶胞面上,其他C原子处于晶胞内部,C原子数目=12×4+8×4×12=64,K、C原子数目之比为1∶8,则该插层化合物的化学式是KC8,该化合物为离子化合物,K层与石墨层之间的化学键类型为离子键;1个晶胞中含有8个K原子,64个C原子,则晶胞质量m=(39×8+12×64)g·mol-1NA·mol-1=1080NAg,25.锗(Ge)在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题:(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar],有个未成对电子。

(2)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、三键,但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析,原因是

。

(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因。

GeCl4GeBr4GeI4熔点/℃-49.526146沸点/℃83.1186约400(4)光催化还原CO2制备CH4反应中,带状纳米ZnGeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是。

(5)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为,微粒之间存在的作用力是。

(6)晶胞有两个基本要素:①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(12,0,12),C为(12,12,0)。则D②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm,其密度为g·cm-3(列出计算式即可)。

答案(1)3d104s24p22(2)Ge原子半径大,原子间形成的σ单键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次升高,原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间作用力逐渐增强(4)O>Ge>Zn(5)sp3共价键(6)①(14,14,14)②解析(1)Ge是32号元素,位于第四周期第ⅣA族,基态Ge原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2,根据其核外电子排布可知核外有2个未成对电子。(4)元素非金属性:Zn<Ge<O,一般元素的非金属性越强,吸引电子的能力越强,元素的电负性越大,故电负性:O>Ge>Zn。(5)Ge单晶具有金刚石型结构,Ge原子与周围4个Ge原子形成正四面体结构,Ge原子形成4个σ键,采取sp3杂化;Ge单晶属于共价晶体,Ge原子靠共价键聚集。(6)①D与周围4个原子形成正四面体结构,D与顶点A的连线距离为晶胞体对角线的14,根据正四面体的几何特性可知,D在xy平面上的投影应为AC的一半,在xz平面上的投影为AB的一半,A为坐标原点,B为(12,0,12),C为(12,12,0),则D为(14,14,14);②根据均摊法,该晶胞中Ge原子的数目为8×18+6×12+4=8,则晶胞质量m=8×73NAg,晶胞的体积V=a3pm3=565.763×10-3026.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:(填标号)。

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NiOFeO(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(12,12,12);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,不化简)。

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+的半径比Fe2+的小,半径越小,离子晶体的晶格能越大,熔点越高(5)①(1,12,12)解析(2)CN-中C与N之间形成三键,1个三键中含有1个σ键和2个π键,则1molCN-含有2NA个π键;与CN-互为等电子体的分子有CO、N2;K3[Fe(CN)6]中,K+与[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,铁氰化钾晶体中各种微粒间的相互作用不包括金属键、氢键、范德华力。(3)HCHO中含有碳氧双键,无孤电子对,立体构型为平面三角形,C原子的杂化轨道数为3,为sp2杂化。(5)①D位于该晶胞侧面的面心,其坐标参数为(1,12,12);②该晶胞中Fe的个数为8×18+6×12=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2a=2x,故a=2x,则有ρ×(2x)27.钛被誉为“21世纪的金属”,可呈现多种化合价。其中以+4价的Ti最为稳定。回答下列问题:(1)基态Ti原子的价电子排布式为,核外不同空间运动状态的电子有种。

(2)已知电离能:I2(Ti)=1310kJ·mol-1,I2(K)=3051kJ·mol-1。I2(Ti)<I2(K),其原因为。

(3)钛的某配合物可用于催化环烯烃聚合,其结构如下图所示:①钛的配位数为,碳原子的杂化类型有种。

②该配合物中存在的化学键有(填字母)。

a.离子键b.配位键c.金属键d.共价键e.氢键(4)钛与卤素形成的化合物熔、沸点如下表所示:TiCl4TiBr4TiI4熔点/℃-24.138.3155沸点/℃136.5233.5377分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔点和沸点呈现一定变化规律的原因是

。

(5)已知TiO2与浓硫酸反应生成硫酸氧钛,硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子,结构如图所示,该阳离子的化学式为,

阴离子的立体构型为。

(6)已知TiN晶体的晶胞结构如图所示,若该晶胞的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为pm。(用含ρ、NA的代数式表示)

答案(1)3d24s212(2)K+失去的是全充满的3p6电子,Ti+失去的是4s1电子,Ti+相对较易失去电子,故I2(Ti)<I2(K)(3)①62②bd(4)三者均为分子晶体,组成与结构相似,随着相对分子质量增大,分子间作用力增大,熔、沸点升高(5)TiO2+正四面体形(6)331ρ解析(1)Ti为22号元素,基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,则核外不同空间运动状态的电子数为1+1+3+1+3+2+1=12。(3)①由图分析知,Ti的配位数为6;甲基碳的杂化类型为sp3,双键碳的杂化类型为sp2,共2种。②该配合物中存在配位键和共价键。(5)根据均摊法可知,1个Ti原子连接2个O原子,1个O原子只有一半属于Ti,所以Ti、O原子的个数比为1∶(12×2)=1∶1,阳离子的化学式为TiO2+;硫酸氧钛的阴离子为SO42-,中心原子S的价层电子对数为4+12×(6+2-4×2)=4,没有孤电子对,故其立体构型为正四面体形。(6)一个TiN晶胞中,Ti原子数=12×14+1=4,N原子数=6×12+8×18=4,m(晶胞)=m(Ti)+m(N)=4NAmol-1×48g·mol-1+4NAmol-1×14g·mol-1=248NAg,V(晶胞)=m(晶胞)ρ(晶胞)=248NAgρg·28.C、Si、Ge、Sn是同族元素,该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要应用。请回答下列问题:(1)第四周期与基态Ge原子具有相同未成对电子数的元素有(填元素符号);1mol晶体硅与1mol碳化硅所含共价键数目之比为,晶体硅的熔点比碳化硅的熔点(填“高”或“低”)。

(2)SnCl2极易水解生成Sn(OH)Cl沉淀,Sn(OH)Cl中四种元素电负性由小到大的顺序为。在碱溶液中Sn(Ⅱ)的存在形式为[Sn(OH)3]-(亚锡酸根离子),[Sn(OH)3]-中Sn的价电子对数为,该离子中存在的化学键类型有(填标号)。

a.离子键b.共价键c.配位键d.氢键(3)常温下在水中的溶解度:Na2CO3NaHCO3(填“>”或“<”),用氢键的相关知识解释其原因:。

(4)灰锡的晶体结构与金刚石相似(如图甲所示),其中A处原子的原子分数坐标为(0,0,0),则B处原子的原子分数坐标为。在图乙网格中补全灰锡的晶胞沿y轴的投影图。已知灰锡的密度为ρg·cm-3,设NA为阿伏加德罗常数的值,根据硬球接触模型,则Sn原子半径r(Sn)=pm(用代数式表示)。

图甲图乙答案(1)Ti、Ni、Se1∶2低(2)Sn<H<Cl<O4bc(3)>HCO3-中含有羟基,可与另外的HCO3-中的氧原子形成氢键,从而形成多聚体,降低溶解度(4)(34,14,14解析(1)基态Ge原子价电子排布式为4s24p2,有2个未成对电子,第四周期基态原子未成对电子数与Ge原子相同的元素有Ti、Ni、Se;晶体硅中每个Si原子形成4个共价键,每个共价键被两个Si原子共用,所以1mol晶体硅中含有2mol共价键,碳化硅中每个硅原子形成4个Si—C键,不与别的硅原子共用,1mol碳化硅中含4mol共价键,故二者所含共价键数目之比为1∶2;原子半径C<Si,Si—C键的键长小于Si—Si键,Si—C键键能更大,故晶体硅的熔点比碳化硅的熔点低。(2)Sn与C同族,价电子数为4,则[Sn(OH)3]-中Sn原子与O原子形成3个σ键,此外还有1对孤电子对,价层电子对数为4;该离子中Sn原子与O原子形成配位键,O原子和H原子形成共价键,不存在离子键,氢键不是化学键,故选bc。(4)根据坐标系和A处原子的原子分数坐标可知,B处原子的原子分数坐标为(34,14,14);顶点的Sn原子投影到大正方形的四个顶点,侧面、底面、顶面的面心的Sn原子投影到大正方形的边的中间位置,前面、后面面心的Sn原子投影到大正方形的中心,内部的四个Sn原子位于正四面体空隙,据此画出投影图;位于正四面体中心的Sn原子与周围4个Sn紧密接触,所以2r(Sn)为体对角线的四分之一,晶胞的体积为833r3(Sn)cm3,1个晶胞中Sn原子的个数为8,故119×8NAg833r29.CuInSe2晶体具有优良的光学特性,是当今光电转换领域的研究热点和太阳能电池吸收层的理想材料。回答下列问题:(1)硒(Se)是人体内必需的微量元素之一。基态Se原子的电子排布式为[Ar]。H2O、H2S和H2Se的沸点由低到高的顺序为(填化学式,下同),还原性由弱到强的顺序为,键角由小到大的顺序为。SeF2分子存在角形和直线形两种异构体,其中直线形分子的键长较长,分子的能量较大。

(2)铟(In)为ⅢA族元素,InF3和InI3的熔点分别是1170℃和210℃,熔点差异的原因是。在乙醚中InCl3和LiH反应生成LiInH4,LiInH4中阴离子的空间结构为。

(3)四方晶系CuInSe2的晶胞结构如图所示,晶胞参数为apm、apm、cpm,α=β=γ=90°。设阿伏加德罗常数的值为NA,CuInSe2的相对质量为M,则该晶体密度ρ=g·cm-3(用含有a、c、M和NA的代数式表示)。该晶胞中,原子坐标分别为1号Se原子,2号Cu原子(0,0.5,0.25),3号In原子(0,0.5,0.75)。晶体中有个Se原子距离4号Cu原子最近。

答案(1)3d104s24p4H2S、H2Se、H2OH2O、H2S、H2SeH2Se、H2S、H2O直线形(2)InF3是离子晶体,InI