2024高考化学一轮复习限时规范训练第十一章第3讲晶体结构与性质含解析新人教版

PAGEPAGE7晶体结构与性质A组(20分钟)1．在说明下列物质性质的改变规律与物质结构间的因果关系时，与氢键或化学键的强弱无关的改变规律是()A．H2O、H2S、H2Se、H2Te的热稳定性依次减弱B．熔点：Al＞Mg＞Na＞KC．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低D．CF4、CCl4、CBr4、CI4的熔、沸点渐渐上升解析：选D。D项中四种物质熔、沸点渐渐上升，是由于随着相对分子质量增大范德华力依次增大。2．已知铜的晶胞结构如图所示，则在铜的晶胞中所含铜原子数及配位数分别为()A．14、6 B．14、8C．4、8 D．4、12解析：选D。(1)晶胞中所含原子的计算方法，晶胞顶点上的原子占eq\f(1,8)，棱上的原子占eq\f(1,4)，面上的原子占eq\f(1,2)，体心上的原子为1，依据以上规律就可计算晶胞所含的原子数。(2)金属晶体中金属原子的配位数即为距离该原子最近的金属原子的数目。在Cu的晶胞中，顶角原子为8个晶胞共用，面上的铜原子为两个晶胞共用，因此，金属铜的一个晶胞的原子数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。在Cu的晶胞中，与每个顶点的Cu原子距离相等的铜原子共有12个，因此其配位数为12。3．最近发觉一种由M、N两种原子构成的气态团簇分子，如图所示。实心球●表示N原子，空心球○表示M原子，则它的化学式为()A．M4N4 B．MNC．M14N13 D．M4N5解析：选C。关键点是该物质为气态团簇分子，故属于分子晶体。与离子晶体、原子晶体不同，它不存在共用与均摊问题，因此该物质的化学式就是其分子式，由14个M原子和13个N原子组成，故应选C。4．萤石(CaF2)是一种难溶于水的固体。下列试验事实能说明CaF2肯定是离子晶体的是()A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱B．CaF2的熔点较高，硬度较大C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度微小解析：选C。难溶于水，其水溶液的导电性极弱，不能说明CaF2肯定是离子晶体；熔、沸点较高，硬度较大，也可能是原子晶体，B项不能说明CaF2肯定是离子晶体；固体不导电但熔融状态下可以导电，肯定有自由移动的离子生成，C项说明CaF2肯定是离子晶体；CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度微小，只能说明CaF2是极性分子，不能说明CaF2肯定是离子晶体。5．关于如图所示积累模型的说法不正确的是()A．此种最密积累为面心立方最密积累B．该种积累方式空间利用率为74%C．该种积累方式可用符号“…ABCABC…”表示D．金属Mg就属于此种最密积累解析：选D。从图示可以看出，该积累模型的第一层和第四层重复，可用符号“…ABCABC…”表示，属于面心立方最密积累，空间利用率为74%，而Mg属于六方最密积累，所以D项不正确。6．在金刚石的晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上随意两个C—C键间的夹角是()A．6个120° B．5个108°C．4个109°28′D．6个109°28′解析：选D。依据金刚石的晶体结构特点可知，最小的环上有6个碳原子。由于每个碳原子都是形成4个相同的共价键，所以基本构型是正四面体，键角是109°28′，故选D。7．下列关于化学键的叙述中，正确的是()A．金属晶体内部都有“自由电子”，都存在金属键B．因为离子键无方向性，故阴、阳离子的排列是没有规律的，随意的C．协作物[Cu(NH3)4]Cl2的配位数是6D．因为离子键无饱和性，故一种离子四周可以吸引随意多个带异性电荷的离子解析：选A。金属晶体是由金属阳离子和“自由电子”构成的，都存在金属键，A项正确；为了使物质的能量最低，体系最稳定，阴、阳离子的排列也是有规律的，不是随意的，B项错误；C项中该协作物的配位数是4而不是6，错误；离子键无饱和性，体现在一种离子四周可以吸引尽可能多的带异性电荷的离子，但不是随意多，受阳离子与阴离子半径比的限制，D项错误。8．依据下表中给出的有关数据，推断下列说法中错误的是()AlCl3SiCl4晶体硼金刚石晶体硅熔点/℃190－682300＞35501415沸点/℃17857255048272355A.SiCl4是分子晶体B．晶体硼是原子晶体C．AlCl3是分子晶体，加热能升华D．金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键弱解析：选D。SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在未熔化的温度下它就能汽化，故AlCl3加热能升华，A、C正确；晶体硼的熔、沸点高，所以晶体硼是原子晶体，B正确；由金刚石与晶体硅的熔、沸点相对凹凸可知：金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键强。B组(30分钟)9．1915年诺贝尔物理学奖授予HenryBragg和LawrenceBragg，以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。(1)科学家通过X射线探明，NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相像，其中三种晶体的晶格能数据如下表：晶体NaClKClCaO晶格能/(kJ·mol－1)7867153401四种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的依次是________，Na、Mg、Al第一电离能I1从小到大的排列依次是________。(2)科学家通过X射线推想胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简洁表示如图，其中配位键和氢键均采纳虚线表示。①试验证明，用蒸汽密度法测得的H2O的相对分子质量比用化学式计算出来的相对分子质量要大，其缘由是__________________________________________________________________________________________________。②SOeq\o\al(2－,4)中S原子的杂化类型是________，与其互为等电子体的分子有________(任写一种)。③Cu2＋还能与NH3、Cl－等形成配位数为4的协作物，[Cu(NH3)4]2＋中存在的化学键类型有________(填序号)。A．配位键 B．离子键C．极性共价键 D．非极性共价键④写出基态Cu原子的外围电子排布式：________________________________________________；金属铜采纳面心立方积累方式，已知Cu原子的半径为rpm，相对原子质量为M，NA表示阿伏加德罗常数，则金属铜的密度是________g/cm3(列出计算式)。解析：(1)离子半径Mg2＋＜Na＋＜O2－＜Ca2＋＜Cl－；离子电荷数Na＋＝Cl－＜O2－＝Mg2＋＝Ca2＋，离子晶体的离子半径越小，带电荷数越多，晶格能越大，则晶体的熔沸点越高，则有NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的依次是MgO＞CaO＞NaCl＞KCl；同周期从左到右第一电离能增大，但是第ⅡA与ⅢA族、第ⅤA与ⅥA族反常，则第一电离能I从小到大的排列依次是Na＜Al＜Mg；(2)①因为水分子间存在氢键，氢键会使水分子成为缔合水分子，使得体积变小，所以用蒸汽密度法测得的H2O的相对分子质量比理论计算出来的相对分子质量较大。②SOeq\o\al(2－,4)中S的价电子对数＝(6＋2)÷2＝4，形成四条杂化轨道，S原子的杂化方式为sp3，具有相同原子数和价电子数的微粒互称为等电子体，所以与SOeq\o\al(2－,4)互为等电子体的粒子有SiCl4等；③[Cu(NH3)4]2＋中Cu2＋与NH3之间的化学键为配位键，N—H为极性共价键，选AC。④铜为29号元素，其原子外围电子排布式为3d104s1，依据均摊法计算出晶胞中铜原子数为8×1/8＋6×1/2＝4，Cu原子的半径为rpm，则晶胞的边长为2eq\r(2)rpm，晶胞的体积为(2eq\r(2)r×10－10)3cm3，所以铜的密度ρ＝m÷V＝eq\f(\f(4M,NA),2\r(2)r×10－103)g/cm3＝eq\f(M,2NA\r(2)r×10－103)g/cm3。答案：(1)MgO＞CaO＞NaCl＞KClNa＜Al＜Mg(2)①水分子间有氢键发生缔合作用②sp3CCl4(SiCl4)③AC④3d104s1eq\f(M,2NA\r(2)r×10－103)10．铜的相关化合物在生产生活中具有重要的作用。回答下列问题：(1)铜元素在周期表中的位置是________，基态铜原子中，核外电子占据最高能层的符号是________，占据该最高能层的电子数为________。(2)在肯定条件下，金属相互化合形成的化合物称为金属互化物，如Cu9Al4、Cu5Zn8等。某金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互化物属于________(填“晶体”或“非晶体”)。(3)铜能与类卤素[(SCN)2]反应生成Cu(SCN)2,1mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为________。(SCN)2对应的酸有硫氰酸(H—S—C≡N)、异硫氰酸(H—N=C=S)两种。理论上前者沸点低于后者，其缘由是________________________________________________。(4)铜晶体中铜原子的积累方式为面心立方积累，每个铜原子四周距离最近的铜原子个数为________。(5)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图所示，其晶胞边长为anm，该金属互化物的密度为________(用含a、NA的代数式表示)g·cm－3。解析：(3)类卤素(SCN)2的结构式为N≡C—S—S—C≡N，1mol(SCN)2中含σ键的数目为5NA。异硫氰酸(H—N=C=S)分子中N原子与H原子形成共价键，分子间能形成氢键，故沸点高。(4)铜晶体中铜原子的积累方式为面心立方积累，每个铜原子四周距离最近的铜原子个数为12。(5)依据均摊法，铜与金形成的金属互化物晶胞中Cu的个数为6×eq\f(1,2)＝3，Au的个数为8×eq\f(1,8)＝1，该金属互化物的化学式为Cu3Au，该金属互化物的密度为eq\f(\f(3×64＋1×197,NA),a×10－73)g·cm－3＝eq\f(3.89×1023,a3NA)g·cm－3。答案：(1)第四周期ⅠB族N1(2)晶体(3)5NA(或5×6.02×1023)异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能(4)12(5)eq\f(3.89×1023,a3NA)11．黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是生产铜、铁和硫酸的原料。回答下列问题：(1)基态Cu原子的价电子排布式为________。(2)从原子结构角度分析，第一电离能I1(Fe)与I1(Cu)的关系是：I1(Fe)________I1(Cu)(填“＞”“＜”或“＝”)。(3)血红素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物，血红素(含Fe2＋)可用于治疗缺铁性贫血。吡咯和血红素的结构如下图：①已知吡咯中的各个原子均在同一平面内，则吡咯分子中N原子的杂化类型为________。②1mol吡咯分子中所含的σ键总数为________个。分子中的大π键可用Πeq\o\al(n,m)表示，其中m代表参加形成大π键的原子数，n代表参加形成大π键的电子数，则吡咯环中的大π键应表示为________。③C、N、O三种元素的简洁氢化物中，沸点由低到高的依次为________(填化学式)。④血液中的O2是由血红素在人体内形成的血红蛋白来输送的，则血红蛋白中的Fe2＋与O2是通过__________键相结合。(4)黄铜矿冶炼铜时产生的SO2可经过SO2→SO3→H2SO4途径形成酸雨。SO2的空间构型为________。H2SO4的酸性强于H2SO3的缘由是_________________________________________________。(5)用石墨作电极处理黄铜矿可制得硫酸铜溶液和单质硫。石墨的晶体结构如图所示，虚线勾画出的是其晶胞。则石墨晶胞中含碳原子数为________个。已知石墨的密度为ρg/cm3，C—C键的键长为rcm，设阿伏加德罗常数的值为NA，则石墨晶体的层间距d＝________cm。解析：(2)Cu原子的价电子3d104s1，失去1个电子后，3d10变为全充溢状态，结构稳定，所以铜原子易失去1个电子，第一电离能较小；而铁原子价电子排布式为3d64s2，失去1个电子后，不是稳定结构，所以，铁原子不易失去1个电子，第一电离能较大，所以I1(Fe)＞I1(Cu)。(3)②依据分子结构可知1mol吡咯分子中单键均为σ键，有1个N—Hσ键，4个C—Hσ键、2个C—Nσ键、3个C—Cσ键；所以σ键总数为10NA；吡咯环分子中形成大π键的原子数4个碳＋1个氮＝5个；电子数为：氮原子中未参加成键的电子为1对，碳碳原子间除了形成σ键外，还有4个碳分别供应1个电子形成π键，共有电子数为6；所以吡咯环中的大π键应表示为Πeq\o\al(6,5)；③CH4、NH3、H2O的沸点由低到高；④血红蛋白中的Fe2＋与O2通过配位键相结合。(4)S价电子排布为3s23p4,1个3s与2个3p进行sp2杂化，SO2的空间构型为V形；SO2(OH)2(或H2SO4)中S的化合价为＋6，S的正电性强于SO(OH)2(或H2SO3)中的S，使羟基中O—H间的共用电子对更易偏向O原子，羟基更简洁电离出H＋，故酸性H2SO4强于H2SO3。(5)石墨的晶胞结构如图所示，设晶胞的底边长为acm，高为hcm，层间距dcm，则h＝2d，由图可以看出1个石墨晶胞中含有4个碳原子(4＝8×eq\f(1,8)＋4×eq\f(1,4)＋2×eq\f(1,2)＋1)。则由图可知：a/2＝r×sin60°，得a＝eq\r(3)r，ρg·cm－3＝eq\f(\f(4,NAmol－1)×MC,acm2×sin60°×hcm)＝eq\f(\f(4,NAmol－1)×12g·mol－1,\r(3)rcm2×\f(\r(3),2)×2dcm)，解得d＝eq\f(16\r(3),3ρNAr2)。答案：(1)3d104s1(2)＞(3)①sp2②10NAΠeq\o\al(6,5)③CH4＜NH3＜H2O④配位(4)V形SO2(OH)2(或H2SO4)中S的化合价为＋6，S的正电性强于SO(OH)2(或H2SO3)中的S，使羟基中O—H间的共用电子对更易偏向O原子，羟基更简洁电离出H＋，故酸性H2SO4强于H2SO3(5)4eq\f(16,\r(3)r2ρNA)或eq\f(16\r(3),3r2ρNA)12．铁、铜的单质及它们的化合物与我们的生产、生活紧密相关。(1)Cu处于周期表中________区，其最高能层的符号为________，基态铜原子的价电子排布式为________。(2)向硫酸铜溶液中逐滴滴加氨水，首先形成蓝色沉淀，接着滴加氨水。沉淀溶解，得到深蓝色透亮溶液，向深蓝色溶液中加入乙醇，析出深蓝色晶体。①写出沉淀溶解，得到深蓝色透亮溶液的离子方程式：_________________________________________________。②为什么加入乙醇，能够析出深蓝色晶体？_________________________________________________。③为什么NH3常在协作物中作配体，而NHeq\o\al(＋,4)却不能作配体？________。(3)Fe3＋可以与SCN－、CN－、H2NCONH2(尿素)等多种配体形成许多的协作物。①请写出一种与SCN－互为等电子体的分子：________。②CN－的电子式为________。③H2NCONH2(尿素)中N、C原子的杂化方式分别为________、________，组成尿素的4种元素的第一电