2019届一轮世纪金榜课时梯级作业-四十三-12.3高中化学.doc

圆学子梦想 铸金字品牌温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时梯级作业 四十三晶体结构与性质 (45分钟100分)非选择题(本题包括7小题,共100分)1.(16分)(2018内江模拟)铁氰化钾,化学式为K3Fe(CN)6,主要应用于制药、电镀、造纸、钢铁生产等工业。其煅烧分解生成KCN、FeC2、N2、(CN)2等物质。(1)基态钾原子核外电子排布式简写为_。K3Fe(CN)6中所涉及的元素的基态原子核外未成对电子数最多的是_,各元素的第一电离能由大到小的顺序为_。(2)(CN)2分子中存在碳碳键,则分子中键与键数目之比为_。KCN与盐酸作用可生成HCN,HCN的中心原子的杂化轨道类型为_。(3)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物熔点为253K,沸点为为376K,其固体属于_晶体。(4)如图是金属单质常见的两种堆积方式的晶胞模型。铁采纳的是a堆积方式,铁原子的配位数为_,该晶体中原子总体积占晶体体积的比值为_(用含的最简代数式表示)。常见的金属铝采纳的是b堆积方式,铝原子的半径为r pm,则其晶体密度为_gcm-3(用含有r、NA的最简代数式表示)。【解析】(1)钾(K)为19号元素,原子核外共有19个电子,由于3d和4s轨道能级交错,第19个电子填入4s轨道而不填入3d轨道,基态钾原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1简写为Ar4s1;铁原子的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,碳原子的基态电子排布式为1s22s22p2,氮原子的基态电子排布式为1s22s22p3,则K、Fe、C、N基态原子核外未成对电子数依次为1、4、2、3,所以K3Fe(CN)6中所涉及的元素的基态原子核外未成对电子数最多的是Fe(铁)。第一电离能是原子失去最外层的一个电子所需能量,第一电离能主要体现的是元素失电子的能力,C、N为非金属元素都较难失电子,C、N同周期,氮原子序数大于C,且N最外层2p能级容纳3的电子,为半满稳定状态,能量较低,第一电离能也高于同周期相邻元素;K、Fe是金属元素都较易失电子,且K比Fe活泼,故K的第一电离能小于Fe的第一电离能,综上分析,各元素的第一电离能由大到小的顺序为NCFeK。(2)(CN)2分子中存在碳碳键,结构式为,共价单键是键,共价三键中含有2个键1个键,则分子中键与键数目之比为34。HCN的结构式为,所以碳为中心原子,形成4个共价键,没有孤电子对,碳的价层电子对为2,sp杂化。(3)Fe(CO)5的熔点为253K,沸点为376K,熔沸点比较低,属于分子晶体。(4)铁的a堆积方式为体心立方堆积,与一个铁原子最近的铁原子距离为立方体边长的32,这样的原子有八个,所以铁的配位数为8;如图所示:,晶胞中铁原子数为818+11=2,体心立方晶胞中r=34a,所以铁原子总体积=243r3=24334a3=38a3,晶胞体积=a3,则该晶体中原子总体积占晶体体积的比值为38。铝的b堆积方式为面心立方堆积,晶胞中含有铝原子数为818+612=4,则晶胞质量为g;该晶胞结构侧面可用如图表示:,铝原子半径r pm=r10-10cm,设晶胞边长为a cm,晶胞边长a与铝原子的半径为r的关系为2a2=(4r10-10)2,解得a=22r10-10,所以晶胞体积为(22r10-10)3cm3,根据密度=质量体积,则晶体密度为=gcm-3。答案:(1)Ar4s1Fe(铁)NCFeK(2)34sp(3)分子(4)838 2.(15分)(2017全国卷)钾和碘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)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为_nm(填标号)。A.404.4B. 553.5C.589.2D.670.8 E.766.5(2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是_,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是_。(3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在I3+离子。I3+离子的几何构型为_,中心原子的杂化形式为_。(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为_nm,与K紧邻的O个数为_。(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于_位置,O处于_位置。【解析】(1)紫色光波长范围大约在380 nm到440 nm之间,故选A。(2)基态K原子中,最外层电子排布为4s1,核外电子占据的最高能层为第四层,符号是N,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为球形。K和Cr都属于金属晶体,Cr的价电子数多,半径小,金属键强,所以K的熔点、沸点等都比金属Cr低。(3)根据计算公式,I3+的价层电子对数=(7+21-1)/2=4,结构如下:,中心碘原子形成了两个键,有两对孤电子对,因此杂化方式为sp3,构型为V形。(4)根据晶胞结构,位于顶角的K和位于相邻面心的O之间的距离最短,且刚好等于晶胞面对角线长度的一半,因此最短距离=2a/21.4140.446/20.315(nm)。求与K紧邻的O个数,即求顶角周围面心的个数,其实也就是面心立方密堆积的配位数为12。(5)若将体心的位置设定为顶角,原本顶角的位置变成了体心,面心的位置变成了棱心。因此K位于体心位置,O位于棱心位置。答案:(1)A(2)N球形K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱(3)V形sp3(4)0.31512(5)体心棱心3.(12分)(2018抚顺模拟)地球表面十公里厚的地层中,含钛元素达千分之六,比铜多61倍,金属钛(Ti)被誉为21世纪金属,其单质和化合物具有广泛的应用价值。氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体,由于具有令人满意的仿金效果,越来越多地成为黄金的代替品。以TiCl4为原料,经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米TiO2(如图)。图中的M是短周期金属元素,M的部分电离能如下表:I1I2I3I4I5电离能/(kJmol-1)7381 4517 73310 54013 630请回答下列问题:(1)TiO2为离子晶体,已知晶体中阳离子的配位数为6,阴离子的配位数为3,则阳离子的电子排布式为_。(2)金属Ti与金属M的晶体原子堆积模型相同,其堆积模型为_(填写堆积模型名称),晶体中原子在二维平面里的配位数为_。(3)室温下TiCl4为无色液体,沸点为136.4 ,由此可知其晶体类型为_,构成该晶体的粒子的空间构型为_。(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似,如图所示,已知该氮化钛的密度为 gcm-3,则该晶胞中N、Ti之间的最近距离为_pm(NA为阿伏加德常数的数值,只列算式)。该晶体中与钛原子距离相等且最近的钛原子有_个。 (5)科学家通过X射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似。且知三种离子晶体的晶格能数据如下:离子晶体NaClKClCaO晶格能/(kJmol-1)7867153 401KCl、CaO、TiN三种离子晶体硬度由低到高的顺序为_。【解析】(1)Ti是阳离子,Ti是22号元素,因此Ti4+的电子排布式为1s22s22p63s23p6。(2)根据金属M的电离能,在第二电离能到第三电离能发生突变,说明最外层有2个电子,M是短周期金属元素,根据部分电离能,推出是Mg,金属Ti与Mg的晶体原子堆积模型相同,因此堆积模型为六方最密堆积,二维平面里的配位数为6。(3)TiCl4为无色液体,且沸点较低,符合分子晶体的特点,因此TiCl4属于分子晶体,空间构型为正四面体。(4)根据晶胞的结构,最近N和Ti的位置是棱长的一半,设棱长为a pm,晶胞中Ti位于棱上和体心,个数为1214+1=4,N位于面心和顶点,个数为818+612=4,化学式为TiN,晶胞的质量为462NA g,根据密度的定义求Ti和N的最近距离是123462NA1010,根据晶胞的结构,距离Ti最近的Ti上面有四个,同一平面的有4个,下面有4个,共有12个。(5)晶格能越大,硬度越大,晶格能与阴阳离子所带电荷数以及阴阳离子的半径有关,所带电荷数越多,半径越小,晶格能越大,硬度越大,即KClCaOTiN。答案:(1)1s22s22p63s23p6(2)六方最密堆积6(3)分子晶体正四面体 (4)123462NA101012(5)KClCaON,氢元素与氧、氮元素化合时,氢元素表现正化合价,所以氢元素的电负性比氧、氮元素小,故电负性ONH。(2)SO42-、NH3中是以共价键结合形成的,Cu(NH3)42+和SO42-之间结合的是离子键,配合物中Cu2+和(NH3)4(4个氨分子)以配位键结合,故Cu(NH3)4SO4中化学键类型有共价键、离子键、配位键;Cu(NH3)42+中Cu2+和(NH3)4(4个氨分子)以配位键结合,所以结构简式为;中心原子的孤对电子数=12(a-xb),公式中a为中心原子的价电子数,对于主族元素即为其中心原子的最外层电子数,x为与中心原子结合的原子数,b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,H为1,其余元素为8-最外层电子数,硫酸根离子中,价层电子对数=键个数+12(a-xb)=4+12(6+2-42)=4,所以采取sp3杂化。氨分子间存在氢键,分子间作用力强,所以氨的沸点高于膦(PH3)。(3)铁和铜属于金属,所以铁铜合金晶体是由金属键形成的晶体,属于金属晶体;因为基态铁原子的价电子排布式为3d64s2,根据洪特规则,原子轨道处于全充满、半充满或全空时,原子处于较低的能量状态,所以失去3个电子后核外电子呈半充满稳定状态,因此I4远大于I3。(4)根据均摊法计算,晶胞中金原子个数为818=1,铜原子的个数为612=3,则金和铜的原子个数比为13,该合金的化学式为AuCu3(或Cu3Au)。合金的密度为d gcm-3,晶胞质量为197+643NAg=389NAg,设晶胞边长为b,则晶胞体积为b3,根据密度=质量体积,则b=3389dNAcm,该晶胞结构侧面可用如图表示,中间为铜原子,周围是金原子,晶胞边长是3389dNAcm,两个金原子间最小间隙为a pm(1 pm=10-10cm),即a10-10cm,则金原子半径为12(3389dNA-a10-10)cm,设铜原子半径为r,则在等腰直角三角形中2(3389dNA)2=2r+212(3389dNA-a10-10)2,所以23389dNA=2r+(3389dNA-a10-10),解得r=(2-123389dNA+5a10-11)cm。答案:(1)1O、N、H(2)共价键、配位键、离子键sp3 氨分子间存在氢键(3)金属晶体基态铁原子的价电子排布式为3d64s2,失去3个电子后核外电子呈半充满稳定状态,因此I4远大于I3(4)AuCu3(或Cu3Au)2-123389dNA+5a10-117.(15分)(能力挑战题)我们利用物质的结构与性质对周期表进行研究,有助于我们更好地掌握同类知识。世纪金榜导学号79100751(1)基态砷原子中,价电子占用_个原子轨道;雌黄分子式为As2S3,分子结构如图,则砷原子的杂化方式为_。(2)N2与CO互为等电子体,则1 mol CO分子中含有的键数目是_个。(3)向CuSO4溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀,继续加入过量氨水沉淀溶解,得到深蓝色透明溶液,最后向该溶液中加入一定量乙醇,析出Cu(NH3)4SO4H2O晶体;该晶体所含的非金属元素中,N、O、S第一电离能由大到小的顺序是_(填元素符号),SO42-的空间构型为_,晶体中含有的化学键有_。加入乙醇后析出Cu(NH3)4SO4H2O晶体的原因是_。(4)常温下PCl5是一种白色晶体,其立方晶系晶体结构模型如左图所示,由A、B两种微粒构成。 将其加热至148 熔化,形成一种能导电的熔体。已知A微粒与CCl4具有相同的空间构型和相似的化学键特征,则A为_, B为_。(5)磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料,右图为其立方晶胞。已知晶体中最近的硼原子和磷原子核间距为x cm,磷化硼的摩尔质量为b gmol-1,阿伏加德罗常数为NA,则磷化硼晶体密度的表达式为_gcm-3。(列出计算式即可)【解析】(1)基态砷原子中,价电子排布式为4s24p3,根据洪特规则,4p轨道的3个电子要分占不同的轨道并且自旋状态相同,所以其价电子共占用4个原子轨道;由雌黄分子结构示意图可知,每个砷原子与3个硫原子形成3个键,由于其价电子数是5个,所以该分子中砷原子有1个孤电子对,根据价层电子对互斥理论,中心原子的价电子对数为4,所以中心原子的杂化方式为sp3杂化。(2)N2与CO互为等电子体,氮气分子中有三键,三键中有1个键、2个键,等电子体之间结构相似,所以CO分子中也有2个键,则1 mol CO分子中含有的键数目是2NA(或26.021023)个。(3)一般非金属性越强的元素的第一电离能也越大,但是每个周期的A族(s轨道全满)和A族(p轨道半充满)元素因其原子结构的特殊性,其第一电离能高于相邻元素,所以N、O、S第一电离能由大到小的顺序