（新课标）2018高考化学一轮复习 物质结构与性质 第36讲 晶体结构与性质夯基提能作业（选修3）.doc

第36讲晶体结构与性质a组基础题组1.周期表中第a族元素及其化合物有广泛应用。回答下列问题:(1)硼钢具有优质抗冲击性能。基态硼原子511b的l层有个空轨道。(2)硼氢化钠(nabh4)在有机合成中常作还原剂,硼氢化钠熔化时克服的作用力类型是;na3alf6作冶炼铝的助熔剂,配体符号是。(3)nh4bf4是合成特殊材料的原料,它由nh4f和bf3合成。1个bf3分子中硼原子价层有个孤电子对。1 mol nh4bf4含个配位键,bf4-的空间构型是。(4)氮化镓是第三代半导体材料。氮化镓的晶胞如图所示。镓原子的杂化轨道类型是。氮原子的配位数为。1个氮化镓晶胞中含个镓原子和个氮原子。2.(2016广西一模)铬、钒、镨、铈等金属在工农业生产中有广泛的应用。(1)铬是一种硬而脆、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,最高能级上的电子数为。(2)用cr2o3作原料,铝粉作还原剂的铝热法是生产金属铬的主要方法之一,该反应是一个自发放热反应,由此可判断cro键和alo键中键更强。研究发现气态氯化铝(al2cl6)是具有配位键的化合物,可溶于非极性溶剂,分子中原子间成键的关系如下图所示。由此可知该分子是(填“极性”或“非极性”)分子。请在图中是配位键的斜线上加上箭头。(3)v2o5是一种常见的催化剂,在合成硫酸、硝酸、邻苯二甲酸酐、乙烯、丙烯中,均使用五氧化二钒作催化剂。五氧化二钒的结构式如图所示,则1个v2o5分子中含有个键和个键。丙烯(ch3chch2)分子中碳原子的杂化方式为和。(4)pro2的晶体结构与caf2相似,晶胞中pr原子位于面心和顶点,则pro2的晶胞中有个氧原子。ce(铈)单质为面心立方晶体,其晶胞参数为a=516 pm,晶胞中ce原子的配位数为,列式表示ce单质的密度gcm-3。3.(2016课标,37,15分)砷化镓(gaas)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题:(1)写出基态as原子的核外电子排布式。(2)根据元素周期律,原子半径gaas,第一电离能gaas。(填“大于”或“小于”)(3)ascl3分子的立体构型为,其中as的杂化轨道类型为。(4)gaf3的熔点高于1 000 ,gacl3的熔点为77.9 ,其原因是 。(5)gaas的熔点为1 238 ,密度为 gcm-3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为,ga与as以键键合。ga和as的摩尔质量分别为mga gmol-1和mas gmol-1,原子半径分别为rga pm和ras pm,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。4.已知肼(n2h4)和强氧化剂过氧化氢常用作火箭燃料,火箭部分构件采用钛合金材料。请回答下列问题:(1)n2h4、h2o2的组成元素中第一电离能最大的是。(2)钛元素基态原子的核外电子排布式为。(3)1 mol n2h4分子中所含极性键的数目为。(4)h2o2受热易分解为h2o,h2o的空间构型为,其中心原子的杂化轨道类型为。(5)h2s和h2o2的主要物理性质如下表所示:物质熔点/k沸点/k水中溶解度(标准状况)h2s187202每升水中溶解2.6 lh2o2272423以任意比互溶造成上述物理性质差异的主要原因是 。(6)氧化镁和氮化硼均可用作返回舱的热屏蔽材料,晶格能:氧化镁(填“大于”或“小于”)氧化钙。(7)立方氮化硼的晶胞如图所示。处于晶胞顶点的原子的配位数为。若晶胞边长为a cm,则立方氮化硼的密度是gcm-3。(只要求列出算式,设阿伏加德罗常数的值为na)b组提升题组5.元素周期表中,金属和非金属分界线附近的元素性质特殊,其单质及其化合物应用广泛,成为科学研究的热点。请回答下列问题:(1)锗(ge)可以作半导体材料,写出基态锗原子的核外电子排布式:。(2)推测丁硅烷(si4h10)中硅原子杂化轨道类型为;硅烷的通式为sinh2n+2,随着硅原子数增多,硅烷的沸点逐渐升高,其主要原因是。(3)根据元素周期律推测镓、锗、砷、硒的第一电离能大小顺序为。(4)根据价层电子对互斥理论推测ascl3的vsepr模型名称为,aso43-的立体构型为。(5)钋(po)是一种放射性金属,其晶胞的堆积模型为简单立方堆积,如图所示。钋的摩尔质量为209 gmol-1,晶胞的密度为 gcm-3,则晶胞的边长(a)为pm。(用na表示阿伏加德罗常数的值,用代数式表示晶胞边长)6.(2016河北石家庄一模)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的第11列。请回答:(1)z的基态原子m层的电子排布式为。(2)w的简单氢化物分子中w原子的轨道与h原子的轨道重叠形成hw 键。(填轨道名称)(3)比较y的含氧酸的酸性:hyo2hyo(填“”或“snchzd.so42-与po43-互为等电子体,空间构型均为正四面体(5)某离子型氢化物xh2的晶胞结构如图所示:h-的配位数为。xh2是一种储氢材料,遇水会缓慢反应,该反应的化学方程式为。若该晶胞的密度为 gcm-3,则晶胞的体积为nm3。7.(2014课标,37,15分)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同族;e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。回答下列问题:(1)b、c、d中第一电离能最大的是(填元素符号),e的价层电子轨道示意图为 。(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为;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)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是;酸根呈三角锥结构的酸是。(填化学式)(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1,则e离子的电荷为。(5)这5种元素形成的一种11型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。该化合物中,阴离子为,阳离子中存在的化学键类型有;该化合物加热时首先失去的组分是,判断理由是。答案全解全析a组基础题组1.答案(1)2(2)离子键f-(3)026.021023正四面体(4)sp3466解析(1)硼原子有5个核外电子,核外电子排布式为1s22s22p1,基态硼原子有1个未成对电子,l层有2个空轨道。(2)硼氢化钠是离子晶体,熔化时克服离子键。na3alf6的配体是氟离子。(3)bf3分子中硼原子为中心原子,价层电子对数为3,成键电子对数为3,孤电子对数为0。nh4bf4中每个nh4+、bf4-都含1个配位键,故1 mol nh4bf4含有2 mol配位键。bf4-中硼原子杂化类型为sp3,bf4-的空间构型为正四面体。(4)观察氮化镓晶胞知,每个镓原子与周围4个氮原子形成共价键,所以镓原子的杂化类型为sp3。每个氮原子与4个镓原子形成共价键,氮原子的配位数为4。分析氮化镓的晶胞结构图,它是六棱柱结构,一个晶胞中有12个镓原子位于顶点、2个镓原子位于面心、3个镓原子位于体内,6个氮原子位于侧棱上、4个氮原子位于体内。对于六棱柱晶胞,顶点贡献率为16,面心贡献率为12,体内贡献率为1,侧棱上贡献率为13。1个氮化镓晶胞中,镓原子个数=1216+212+31=6,氮原子个数=613+41=6。2.答案(1)n161(2)alo非极性(3)64sp3sp2(4)81241406.021023(51610-10)3解析(1)cr基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,故其占据最高能层的符号为n,该能层上具有的原子轨道数为16。(2)cr2o3与铝粉反应生成铬和氧化铝,而且该反应是一个自发放热反应,由此可判断cro键比alo键弱。根据气态氯化铝的结构与性质(可溶于非极性溶剂)知其是非极性分子。(3)根据v2o5分子的结构式,可以看出分子中含有4个双键、2个单键;每个双键中含有1个键和1个键,单键全部是键;故1个v2o5分子中含有6个键、4个键。在丙烯(ch3chch2)分子中,双键碳原子为sp2杂化,甲基中的碳原子为sp3杂化。(4)晶胞中pr原子位于面心和顶点,通过均摊法知晶胞中含4个pr原子,再结合pro2的化学式可知,此晶胞中应有8个氧原子;ce(铈)单质为面心立方晶体,以晶胞顶点的铈原子为例,与之距离最近的铈原子分布在经过该顶点的所有立方体的面心上,这样的面有12个,晶胞中铈原子位于顶点和面心,数目为818+612=4,该晶胞的体积为a3,该晶胞的质量m=4mna,根据=mv可知,=4mnaa3=41406.021023(51610-10)3 gcm-3。3.答案(1)ar3d104s24p3(1分)(2)大于(2分)小于(2分)(3)三角锥形(1分)sp3(1分)(4)gaf3为离子晶体,gacl3为分子晶体(2分)(5)原子晶体(2分)共价(2分)410-30na(rga3+ras3)3(mga+mas)100%(2分)解析(1)as为33号元素,位于元素周期表第四周期第a族,故其基态原子的核外电子排布式为ar3d104s24p3。(2)ga和as同属第四周期元素,且ga原子序数小于as,则原子半径ga大于as,第一电离能ga小于as。(3)ascl3中as元素价电子对数为4,as的杂化方式为sp3杂化,ascl3分子的立体构型为三角锥形。(5)gaas为原子晶体,ga和as之间以共价键键合。该晶胞中原子个数:ga为4个,as为818+612=4个,晶胞中原子所占体积为43(rga3+ras3)4 pm3;则gaas晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为43(rga3+ras3)410-304(mga+mas)na100%=410-30na(rga3+ras3)3(mga+mas)100%。4.答案(1)n(2)1s22s22p63s23p63d24s2或ar3d24s2(3)2.411024(4)v形sp3(5)h2o2分子之间存在氢键,所以h2o2的熔、沸点高于h2s,h2o2与h2o分子之间也可形成氢键,故h2o2在水中的溶解度大于h2s(6)大于(7)4100a3na解析(1)n2h4、h2o2中共含有n、h、o三种元素,由于n原子2p轨道上的电子处于半充满状态,所以第一电离能最大。(2)ti的原子核外有22个电子,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或ar3d24s2。(3)1 mol n2h4中含有4 mol极性键,数目约为2.411024。(4)水分子的中心原子为o,与氢原子形成两个键,有两个孤电子对,采取sp3杂化,h2o的空间构型为v形。(5)h2s和h2o2都属于分子晶体,且二者相对分子质量相同,应从是否存在氢键的角度考虑二者的熔、沸点及溶解度的不同。(6)氧化镁和氧化钙都是离子晶体,且阴、阳离子所带电荷数相同,但mg2+半径小于ca2+,故mgo的晶格能大。(7)距晶胞顶点上的n原子最近的b原子有4个,故晶胞顶点上的n原子的配位数为4。根据“均摊法”,一个氮化硼晶胞中含有n原子数为4,b原子数为4,1个立方氮化硼晶胞的质量为100nag,体积为a3 cm3,则密度为100a3 nagcm-3。b组提升题组5.答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2或ar3d104s24p2(2)sp3相对分子质量增大,分子间作用力增大(3)砷硒锗镓(4)四面体正四面体(5)3209na1010解析(1)锗的原子序数为32,基态锗原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或ar3d104s24p2。(2)丁硅烷类似丁烷,每个硅原子形成4个单键,硅原子采取sp3杂化。硅烷相对分子质量随硅原子的增多而增大,硅烷分子之间作用力增大,硅烷沸点升高。(3)在元素周期表中,同周期主族元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,外围电子达到半充满和全充满时稳定,第一电离能急增,所以砷的第一电离能大于硒的第一电离能。(4)ascl3分子中砷原子有4个价电子对,其中3个成键电子对、1个孤电子对,vsepr模型为四面体;aso43-中砷原子有4个价电子对,4个价电子对都是成键电子对,故aso43-的立体构型为正四面体。(5)由钋的晶胞模型可知,1个晶胞中含1个po原子。1 cm=1010pm,m(po)=209na g,则晶胞的边长为3209na1010 pm。6.答案(1)3s23p63d10(2)sp3杂化s(3)hclo2和hclo可分别表示为(ho)clo和(ho)cl,hclo2中的cl为+3价,正电性更高,导致cloh中o的电子更向cl偏移,更易电离出h+(4)bd(5)3mgh2+2h2o mg(oh)2+2h2521021na解析由题意可知w为氮元素、x为镁元素、y为氯元素、z为铜元素。(5)xh2为mgh2晶体,1个晶胞占用mg2+数目为818+1=2,占用h-数目为4,则1个晶胞的质量为262nag,晶胞的体积为262nacm3=521021na nm3。7.答案