2019年高考化学考点96晶体结构与性质必刷题.docx

考点96 晶体结构与性质1第四周期中某些元素的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛应用（1）现代化学中，常利用_上的特征谱线来鉴定元素。Ga的外围电子排布式为：_，基态Ga原子核外有_种运动状态不同的电子。（2）锗、砷、硒、溴的第一电离能由大到小的顺序为_（用元素符号表示）；其中锗的化合物四氯化锗可用作光导纤维掺杂剂，其熔点为-49.5，沸点为83.1，则其晶体类型为_，中心原子的杂化类型为_；砷酸的酸性弱于硒酸，从分子结构的角度解释原因_。（3）铁能形成Fe(Bipy)2C12ClO4等多种配合物（Bipy结构如下图A）。该配合物中中心原子的化合价为_；与中心原子形成配位键的原子是_。与ClO4-互为等电子体的一种非极性分子是_(举1例)。1 mol Bipy中所含键_mol。（4）钛（Ti）被誉为“21世纪金属”，Ti晶体的堆积方式是六方最密堆积如图B所示，晶胞可用图C表示。设金属Ti的原子半径为a cm，空间利用率为_。设晶胞中A点原子的坐标为（1，0，0），C点原子的坐标为（0，1，0），D点原子的坐标为（0，0，1），则B点原子的坐标为_。【答案】 原子光谱 4s24p1 31 BrAsSeGe 分子晶体 sp3 H2SeO4的非羟基氧原子多，Se的正电性更高，羟基中的O原子的电子向Se偏移程度大，更容易电离出H+ +3 N 、Cl CCl4 （SiF4 等） 8 或74% (，)【解析】试题分析：现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。原子核外电子的运动状态互不相同，有几个电子，就有几种运动状态。同一周期元素的第一电离能呈逐渐增大趋势，第IIVA和第VA元素因其原子结构较稳定，故其第一电离能高于同周期相邻的两种元素。（1）现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。Ga的外围电子排布式为4s24p1，Ga是31号2铜是人类最早使用的金属之一，金属铜及其化合物在工业生产及生活中用途非常广泛。回答下列问题：（1）基态+2价铜离子M能层电子排布式是_；第4周期中基态原子未成对电子数与铜原子相同的元素有_种。（2）Cu+能与SCN-形成CuSCN沉淀。请写出一种与SCN-互为等电子体的微粒_。SCN-对应的酸有硫氰酸（H-S-CN）和异硫氰酸（H-N=C=S），这两种酸熔点更高的是_（填名称），原因是_。（3）Cu2+能与NH3形成平面正方形的Cu(NH3)42+。NH3分子的空间构型为_；Cu(NH3)42+中Cu采取dspx杂化，x的值是_。（4）已知Cu2O 熔点为1235 ，K2O 熔点为770，前者熔点较高，其原因是_。（5）Cu3N 的晶胞（立方）结构如下图所示： 距离最近的两个Cu+间的距离为_nm。（保留两位小数）Cu3N 晶体的密度为_ gcm-3。（NA表示阿伏伽德罗常数的值，列出计算式，不必计算出结果）【答案】 3s23p63d9 4 CO2 或 CS2 或 N2O 异硫氰酸 异硫氰酸分子间形成氢键 三角锥形 2 二者都是离子晶体， Cu+离子半径比K+小，晶格能大 0.27 或为 gcm-3或 gcm-3。3N 是一种重要的元素，其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。（1）基态N 原子的核外电子排布式是_；最高能级的电子云轮廓图形状为_；N原子的第一电离能比O原子的大，其原因是_。（2）在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮，晶体结构如图所示。晶体中每个氮原子与另外三个氮原子结合形成空间网状结构。氮原子的杂化轨道类型为_。这种高聚氮N-N 键的键能为160kJ/mol，而N2 的键能为942kJ/mol，其可能潜在的应用是_。（3）南京理工大学团队成功合成了能在室温稳定存在的五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl，经X射线衍射测得晶体结构，其局部结构如图所示(其中N5-的立体结构是平面五元环)。下列说法正确的是_。A所有N 原子的价电子层均有孤对电子 B两种阳离子均含有配位键 C两种阳离子不是等电子体 D阴阳离子之间只存在离子键（4）NH3 与F2 反应生成NF3 和NH4F，这四种物质中，沸点由高到低的顺序是_；NF3中氮元素显_价；属极性分子的有_。（5）立方氮化硼称为超硬材料。晶胞结构如图所示: 硼原子的配位数是_。若晶胞参数为anm，则晶体的密度为_gcm3 (用NA 表示阿伏伽德罗常数的值，列出代数式)。【答案】 1s22s22p3 哑铃形(纺锤形) N原子的2P轨道电子处半充满状态，比较稳定 sp3 制炸药(或高能燃料) BC NH4FNH3NF3F2 + NH3NF3 4 11023/NAa34碳和硅是自然界中大量存在的元素，硅及其化合物是工业上最重要的材料。粗硅的制备有二种方法：方法一：SiO2+2CSi+2CO 方法二：SiO2+2MgSi+2MgO (可能用到的相对原子质量：B-11 P-31)（1）基态硅原子中存在_对自旋相反的电子，基态Mg的最外层电子所占据的能级的电子云能廓图是_。（2）上述反应中所有元素第一电离能最小的元素是_(填元素符号)。（3）试比较C(金刚石)，晶体Si，CO三种物质的熔沸点从高到低的顺序_，试解释原因：_。（4）CO在配合物中可作为配体，在Cr(CO)6配合物中配原子是_(填元素符号)1mol该配合物中含有键的数目_。（5）SiO2晶跑(如下图)可理解成将金刚石晶胞(如下图)中的C原子置换成Si原子，然后在Si-Si之间插入O原子而形成。推测SiO2晶胞中Si采用_杂化，O-Si-O的键角_。SiO2晶跑中，含有Si原子_个和O原子_个。假设金刚石晶胞的边长为apm，试计算该晶胞的密度_g/cm3(写出表达式即可)。【答案】 6 球形 Mg CSiCO 金刚石和晶体硅都是原子晶体且晶体结构相似，C的原子半径小于硅的原子，所以金刚石中C-C键长短，键能大，所以金刚石的熔沸点比晶体硅小，CO是分子晶体熔沸点最小 C 12NA Sp3 109028 8 16 5铜及其化合物的用途非常广泛，回答下列问题：（1）基态铜原子有种不同运动状态的电子，二价铜离子的电子排布式为_。（2）铜能与类卤素(CN)2反应生成Cu(CN)2 1mol(CN)2分子中含有键的数目为_。（3）CuCl2溶液与乙二胺（H2N-CH2-CH2-NH2）可形成配离子Cu(En)22+（En是乙二胺的简写），结构如图所示，则Cu2+的配位数为_，该配离子中所含的非金属元素的电负性由大到小的顺序是_；乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为_，乙二胺和三甲胺N(CH3)3均属于胺，但相对分子质量相近，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因是_。（4）铜晶体中铜原子的堆积方式为面心立方堆积，每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为_。（5）某M原子的外围电子排布是为3s23p5,铜与M形成化合物的晶胞如图所示（黑球代表铜原子）。已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0,则铜与M形成的该种化合物属于_ (填“离子”或“共价”)化合物。已知该晶体的密度为gcm-3，阿伏加德罗常数为NA，则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为_pm(只写计算式)。【答案】 1s22s22p63s23p63d9Ar3d9 4NA 4 NCH sp3 乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键 12 共价 的摩尔体积为= cm3/mol，晶胞的边长为cm，根据晶胞的结构可知，铜原子和M原子之间的最短距离为立方体对角线长的，而体对角线为晶胞边长的倍，所以铜原子和M原子之间的最短距离为： cm=pm。答案为：共价 ， 。6C、N、O、Si、P、Ge、As及其化合物在科研和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：（1）基态氮原子核外电子占据的原子轨道数目为_。（2）图1表示碳、硅和磷三种元素的四级电离能变化趋势，其中表示磷的曲线是_(填标号)。（3）NH3的沸点比PH3高，原因是_。（4）根据等电子原理，NO电子式为_。（5）Na3AsO4中AsO43-的空间构型为_，As4O6的分子结构如图2所示，则在该化合物中As的杂化方式是_。（6）锗的某种氧化物晶胞结构如图3所示，该物质的化学式为_。已知该晶体密度为7.4g/cm3，晶胞边长为4.3110-10m。则锗的相对原子质量为_(保留小数点后一位)。（已知：O的相对原子质量为16，4.313=80，NA=6.021023mol-1）【答案】 5 b NH3分子间存在较强的氢键作用，而PH3分子间仅有较弱的范德华力 正四面体 sp3 GeO 73.1【解析】(1)N为7号元素，基态氮原子核外电子排布式为1s22s22p3，占据5个原子轨道，故答案为：5；(2)同主族自上而下第一电离能减小，P元素3p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故Si的第一电离能最小，由图中第一电离能可知，c为Si，P原子第四电离能为失去4s2能中1个电子，为7根据下列五种短周期元素的电离能数据(单位：kJmol-1)，回答下列问题。（1）在这五种元素中，最可能处于同一族的两种元素是_(填元素符号)，S元素最可能是_区元素。（2）基态Q元素原子的价电子排布式是_。Q和T同周期，化合物QT中T元素的化合价为_；第一电离能介于Q、T之间的同周期元素有_种。（3）化合物RT3中含有的化学键类型为_，RT3中阴离子的几何构型为_。（4）下列元素中，化学性质和物理性质与U元素相似的是_(填序号)。A硼 B铍 C锂 D氦 E碳（5）R的某种氧化物X的晶胞结构如图所示，晶胞参数a=0.566nm，X的化学式为_：晶体X的密度是_(gcm-3)。【答案】 B和Al p 2s22p1 -3 3 离子键、共价键 直线型 D Na2O 2.27g/cm38A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种元素，位于元素周期表的前四周期。B元素原子含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同；D的原子核外有8种运动状态不同的电子；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差3，且E元素的基态原子3d轨道上有4个未成对电子。请回答下列问题:（1）写出D基态原子的价电子排布图_，F基态原子的外围电子排布式_。（2）下列说法不正确的是_(填序号)。A二氧化硅的相对分子质量比二氧化碳大，所以沸点:SiO2CO2B第一电离能由小到大的顺序:BCN2与CO为等电子体，结构相似D稳定性:H2OH2S，水分子更稳定的原因是水分子间存在氢键（3）F元素位于周期表中_区，其离子是人体内多种酶的辅因子，人工模拟酶是当前研究的热点。向F的硫酸盐溶液中通入过量的C与A形成的气体X可生成F(X)42+，该离子的结构式为_(用元素符号表示)。（4）某化合物与F(I)(I表示化合价为+1)结合形成图1所示的离子，该离子中碳原子的杂化方式为_。（5）B单质的一种同素异形体的晶胞如图2所示，则一个晶胞中所含B原子的个数为_。（6）试从分子的立体构型和原子的电负性、中心原子上的孤电子对等角度解释与D的简单氢化物结构十分相似的OF2的极性很小的原因是_。（7）D与F形成离子个数比为1:1的化合物，晶胞与NaCl类似，设D离子的半径为apm。F离子的半径bpm，则该晶胞的空间利用率为_。【答案】 3dl04s1 ABD ds sp2、sp3 8 OF2和H2O的立体结构和似，同为V形，但是从电负性上看，氧与氢的电负性差大于氧与氟的电负性差，OF2中氧原子上有两对孤电子对，抵消了F-O键中共用电子对偏向F而产生的极性 【解析】试题分析：A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种元素，位于元素周期表的前四周期。B元素原子含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同，则B为碳元素；D的原子核外有8种运动状态不同的电子，则D为氧元素、C为氮元素；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差3，且E元素的基态原子3d轨道上有4个未成对电子，则E为26号铁元素、F为29号铜元素。9磷和砷的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：(1)基态As原子的核外电子排布式为Ar_；As原子的逐级电离能(kJ/mol)数据如下：第一电离能第二电离能第三电离能第四电离能第五电离能第六电离能947.0179827354837604312310第五电离能与第六电离能相差显著的原因:_。(2)红磷是巨型共价分子，无定型结构。能证明红磷是非晶体的最可靠方法是_。A质谱 B原子发射光谱 C核磁共振谱 DX射线衍射(3)黑磷是新型二维半导体材料，具有类似石墨一样的片层结构(如图)，层与层之间以_结合。从结构上看，单层磷烯导电性优于石墨烯的原因是_。(4)白磷(P4)分子是正四面体结构，3.1g白磷中键的数目为_；白磷(P4)易溶于二硫化碳，难溶于水，其原因是_。(5)GaAs的熔点为1238，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga原子的杂化方式为_，每个As原子周围最近的As原子数目为_。已知GaAs的密度为dg/cm3，摩尔质量为Mg/mol，则晶胞中最近的As和Ga原子核间距为_(阿伏加德罗常数值用NA表示，列出算式即可)nm。【答案】 3d104s24p3 As原子最外层有五个电子，失去的第六个电子来自全满的次外层，所需能量较高 D 范德华力 石墨烯同层碳原子中，1个碳原子和周围3个碳原子结合后，还剩1个价电子 ，单层磷烯同层磷原子中，1个磷原子和周围3个磷原子结合后，还剩2个价电子 0.15NA 二硫化碳和白磷都是非极性分子，水是极性分子，由相似相溶原理可知，白磷易溶于二硫化碳，难溶于水 原子晶体 sp3 12 107【解析】 (1) As为第四周期第VA族元素，基态As原子的核外电子排布式为Ar 3d104s24p3；As原子最外层有五个电子，失去的第六个电子来自全满的次外层，所需能量较高，使得As原子的第五电离能与第六电10因瓦合金是铁和镍的合金，由于其膨胀系数极小，又称不变合金，适合做测量元件。回答下列问题：(1)基态镍原子的价电子轨道表达式为_;铁的基态原子核外未成对电子数为_个。(2)在稀氨水介质中，Ni2+与丁二酮肟(分子式为C4H8N2O2)反应可生成鲜红色沉淀,其分子结构如下图所示,该结构中碳原子的杂化方式为_；已知丁二酮肟分子结构中C-C键与N-O键的键长和键能数据如下表所示,请从原子结构角度解释N-O键的键能小于C-C键：_。化学键键长(10-12m)键能(kJ/mol)C-C154332N-O146230(3)铁、镍易与CO作用形成羰基配合物Fe(CO)5、N(CO)4。1个Fe(CO)5分子中含有键数目为_;已知Ni(CO)4分子为正四面体构型，下列溶剂能够溶解Ni(CO)4的是_(填写字母)。A四氯化碳 B苯 C水 D液氨(4)镍晶胞为面心立方,其中镍原子的配位数为_。氯化亚铁的熔点为674,而氯化铁的熔点仅为282，二者熔点存在差异的原因是_。(5)Fe3O4晶体中,O2-的重复排列方式如右图所示,该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O2-围成的正四面体空隙和3、6、7、8、9、12的O2-围成的正八面体空隙。Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中,则Fe3O4晶体中，正四面体空隙数与O2-数之比为_。Fe3O4晶胞中有8个图示结构单元,晶体密度为5.18g/cm3,则该晶胞参数a=_cm(写出计算表达式即可)。【答案】 4 sp2、sp3 C-C键中的C原子无孤电子对，而N-O键中的N、O原子均有孤电子对，且N-O键键长短，N、O原子孤电子对之间的相互排斥导致N-O键的键能小于C-C键 10 A、B 12 氯化亚铁为离子晶体，熔化时需要破坏离子键；而氯化铁为分子晶体，熔化时需要破坏分子间作用力 21 11乙酸锰可用于制造钠离子电池的负极材料。可用如下反应制得乙酸锰：4Mn（NO3）26H2O+26（CH3CO）2O=4（CH3COO）3Mn+8HNO2+3O2+40CH3COOH（1）Mn3+基态核外电子排布式为_。（2）NO3-中氮原子轨道的杂化类型是_。（3）与HNO2互为等电子体的一种阴离子的化学式为_。（4）配合物Mn（CH3OH）62+中提供孤对电子的原子是_。（5）CH3COOH能与H2O任意比混溶的原因，除它们都是极性分子外还有_。（6）镁铝合金经过高温淬火获得一种储钠材料，其晶胞为立方结构（如图所示），图中原子位于顶点或面心。该晶体中每个铝原子周围距离最近的镁原子数目为_。【答案】Ar3d4sp2HCOO-OCH3COOH分子与H2O分子间可形成氢键812甲烷在镍催化作用下可与水反应制合成气(CO和H2)，再制成甲醇代替燃油。（1）CH4和H2O所含的三种元素电负性从小到大的顺序为_。（2）CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是_和_。（3）基态Ni原子的电子排布式为_，该元素位于元素周期表的第_族。（4）金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)4，该分子呈正四面体构型。则1molNi(CO)4中含有_mol键，Ni(CO)4的晶体类型为_，Ni(CO)4易溶于下列_(填选项字母)中。a.水 b.四氧化碳 C苯 d.硫酸镍溶液（5）如图是一种镍镧合金储氢后的晶胞结构示意图。该合金中原子个数比La:Ni=_，储氢后，含1molLa的合金可吸附H2的数目为_。【答案】 HCCSi Fe3CuN sp3、sp2 Fe2+的3d轨道有6个电子，失去1个电子后3d轨道电子排布处于半充满稳定状态 3：1 12 ,所以晶胞的边长为,最近的两个N原子间距离是晶胞面对角线的,所以晶体中最近的两个N原子间距离是。15硫酸四氨合铜()是一种重要的染料及农药中间体。a、b、c、d、e是硫酸四氨合铜()中原子序数依次增大的五种元素。（1）该配合物中,配体的电子式为_;五种元素中电负性最大的是_ (填元素名称),基态b原子的价层电子排布图为_。（2）a和其它4种元素形成的二元共价化合物中，分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是_、_(填化学式,写出两种)。（3）基态e原子中,核外占据最高能层的电子的电子云轮廓图形状为_形;c、d元素形成的分子dc3中心原子杂化轨道类型为_。（4）元素d可以形成两种常见含氧酸,其通式为(HO)mdOn,请根据结构与性质的关系解释该两种含氧酸酸性强弱的原因是_。（5）与铜同周期的锌为六方最密堆积晶体,晶胞如图。锌的原子半径为r,在正四面体A1A2A4B中，点A1到A2A4B平面的距离为h,NA是阿伏加德罗常数的值。锌原子的配位数为_,晶胞参数(长、宽、高)依次为_,晶体密度的计算式为_。【答案】 氧 H2O2 N2H4 球 sp2 由通式可知,H2SO4的n值大于H2SO3,S的正电性越高,导致S-O-H中O的电子向S偏移程度大,因而更易电离出H+,酸性更强 12 2r、2r、2h 652/(8hr2NASin60)(或652/4hr2NA)(或)【解析】(1)已知硫酸四氨合铜()的化学式为Cu(NH3)4SO4，所以原子序数依次增大的五种元素a、b、c、d、16磷存在于人体所有细胞中，是维持骨骼和牙齿的必要物质，也是重要的非金属元素。回答下列问题：(1)基态磷原子的价电子排布式为_。(2)N和P同主族且相邻,PF3和NH3都能与许多过渡金属形成配合物,但NF3却不能与过渡金属形成配合物,其原因是_。(3)磷酸为三元酸,其结构式为。PO43-的空间构型为_；写出一种与PO43-互为等电子体且属于非极性分子的化学式：_。(4)将磷酸加热可发生分子间脱水生成焦磷酸(H4P2O7)、三磷酸以及高聚磷酸，焦磷酸的酸性强于磷酸的原因是_。(5)磷化硼(BP)是受到高度关注的耐磨涂料。BP中B和P原子均形成共价键，其中存在配位键,配位键中提供孤电子对的是_(填元素符号)原子;磷化硼的晶体类型是_，其中B原子的杂化方式是_杂化,1molBP中含有_molB-P键。(6)Cu3P的晶胞结构如图所示,P3-的配位数为_,Cu+的半径为apm,P3-的半径为bpm,阿伏加德罗常数的值为NA,则CuP晶体的密度为_gcm-3(用含a、b、NA的代数式表示)。【答案】 3s23p3 F原子电负性强，吸引N原子的电子,使其难以给出电子对形成配位键 正四面体形 CCl4(或SiF4) 焦磷酸中非羟基氧的数目比磷酸中非羟基氧的数目多 P 原子晶体 sp3 4 6 g/ cm317钛被称为继铁、铝之后的第三金属，在工业上有着广泛而重要的用途。（1）基态钛原子的价电子排布图为_；基态铝原子核外电子分布在_个能级上。（2）许多金属及其化合物灼烧时会产生特征焰色，产生焰色的原因是_。（3）FeCl3熔点306、沸点315,CaCl2熔点782、沸点1600，同是金属氯化物，熔沸点差别很大的原因是_。（4）煅烧铁矿石常会生成SO2，SO2为_分子(填“极性”或“非极性”)；分子中的大键可用符号n