高考A计划新高考化学一轮复习 12.3 晶体结构与性质课时训练.doc

第三节晶体结构与性质非选择题(共100分)1.(16分)(2015西安高新一中等校联考)1967年舒尔滋提出金属互化物的概念,其定义为固相金属间化合物拥有两种或两种以上的金属元素,如cu9al4、cu5zn8等。回答下列问题:(1)某种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,该金属互化物属于晶体(填“晶体”或“非晶体”)。(2)基态铜原子有1个未成对电子,二价铜离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或ar3d9,在cuso4溶液中滴入过量氨水,形成配合物的颜色为深蓝色。(3)铜能与类卤素(scn)2反应生成cu(scn)2,1 mol(scn)2分子中含有键的数目为5na;类卤素(scn)2对应的酸有两种,理论上硫氰酸(hscn)的沸点低于异硫氰酸(hncs)的沸点,其原因是异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能。(4)zns的晶胞结构如图1所示,在zns晶胞中s2-的配位数为4。(5)铜与金形成的金属互化物结构如图2,其晶胞边长为a nm,该金属互化物的密度为 (用含a、na的代数式表示)。【解析】本题考查晶体结构、核外电子排布、配合物以及晶胞的计算等知识。(1)晶体中粒子在三维空间里呈周期性有序排列,有自范性;而非晶体中原子排列相对无序,无自范性。(2)cu为29号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,只有4s轨道上的电子未成对,cu2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,在cuso4溶液中滴入过量氨水,形成的配合物为cu(nh3)42+,为深蓝色。(3)(scn)2分子的结构式为ncsscn,1 mol该分子中含有键的数目为5na,异硫氰酸(hncs)分子中n原子上连接有h原子,分子间能形成氢键,故沸点较高。(4)根据题图1,距离s2-最近的zn2+有4个,即s2-的配位数为4。(5)cu原子位于晶胞面心,数目为612=3,au原子位于晶胞顶点,数目为818=1,晶胞体积v=(a10-7)3 cm3,密度=mv=643+197naa310-21 gcm-3=389naa310-21 gcm-3。2.(14分)(2015南京、盐城二模)利用工业废铁粉(主要成分为fe3o4、fe)与硫酸反应可制备硫酸盐。(1)fe2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或ar3d6。(2)feso4隔绝空气受热分解生成so2、so3、fe2o3。so2分子的空间构型为v形,其中s原子的杂化类型为sp2杂化。与so3互为等电子体的离子与分子分别为no3-(或co32-)、bf3(或cocl2)(填化学式)。(3)苯酚可以与fe3+发生显色反应。1 mol苯酚中含有键的数目为13na。(4)fe3o4具有反尖晶石结构。某化合物mgxalyoz与反尖晶石结构相仿,其结构如图所示,它是由下列a、b方块组成。该化合物的化学式为mgal2o4。【解析】(1)铁是26号元素,则fe2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或ar3d6。(2)so2中s原子价层电子对数为3,所以采取sp2杂化,该分子中含有一对孤电子对,所以其空间构型是v形;原子总数和价电子总数相等的粒子互为等电子体,与so3互为等电子体的有no3-、co32-、bf3、cocl2等。(3)苯分子中含有6个cc键、6个ch键和1个大键,单键均为键,故苯酚分子中含有键的数目为13na。(4)由均摊法知该晶胞中al原子个数为4,o原子个数为(4+4)=8,mg原子的个数为818+1=2,所以化学式为mgal2o4。3.(17分)(2015贵州八校联考).砷化镓为第三代半导体,以其为材料制造的灯泡寿命长,耗能少,已知砷化镓的晶胞结构如图所示。请回答下列问题:(1)下列说法正确的是bc(填序号)。a.砷化镓晶胞结构与nacl相同b.第一电离能:asgac.电负性:asgad.原子半径:asga(2)砷化镓可由(ch3)3ga和ash3在700 下反应制得,反应的化学方程式为(ch3)3ga+ash3gaas+3ch4。(3)ash3空间形状为三角锥形;已知(ch3)3ga为非极性分子,则其中镓原子的杂化方式为sp2。.金属铜的导电性仅次于银,居金属中的第二位,大量用于电气工业。(4)请解释金属铜能导电的原因:铜为金属晶体,由铜离子与自由电子构成,自由电子在外加电场的作用下可以发生定向移动;cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9。(5)在硫酸铜溶液中通入过量的氨气,小心蒸发,最终得到深蓝色的cu(nh3)4so4h2o晶体,晶体中含有的化学键除普通共价键外,还有离子键和配位键。【解析】(1)a项,gaas晶体中as分布于晶胞体心,ga分布于顶点和面心,而nacl中阴阳离子分别位于晶胞的顶点、面心以及棱和体心,二者结构不同,错误;b项,同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,则第一电离能:asga,正确;c项,同周期元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性:asga,正确;d项,同周期自左而右原子半径减小,故原子半径:asos(用元素符号表示)。(2)b与c形成的二元化合物中,属于非极性分子的是so3(填化学式);该分子中心原子的杂化类型为sp2。(3)a、c元素形成的常见含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为4的酸是h2so3、h2so4(填化学式,下同);酸根呈平面三角形的酸是hno3。(4)e和f形成的一种化合物的晶体结构如图所示,则该化合物的化学式为nias;f的配位数为6。(5)d的离子可以形成多种配合物,由dn+、br-、c的最高价含氧酸根和a的简单氢化物形成的1115的某配合物,向该配合物的溶液中滴加agno3溶液产生淡黄色沉淀,滴加bacl2溶液无现象,则该配合物的化学式为co(so4)(nh3)5br;n值为3;dn+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。【解析】本题考查电离能、分子结构与性质、价层电子对互斥理论、晶胞结构与计算、配合物、核外电子排布等。由题给信息推知,a、b、c、d、e、f分别为n、o、s、co、ni、as。(1)同周期随原子序数增大,第一电离能呈增大趋势,但n元素2p能级为半满稳定状态,能量较低,其第一电离能高于同周期相邻元素,同主族自上而下第一电离能减小,故第一电离能:nos。(2)b与c形成的二元化合物有so2、so3,so2为v形结构,属于极性分子,so3为平面正三角形结构,属于非极性分子,其中s原子采取sp2杂化。(3)a、c元素形成的常见含氧酸为hno3、h2so3、h2so4,hno3中n原子价层电子对数为3,没有孤电子对,no3-为平面三角形结构;h2so3中s原子价层电子对数为4,有1对孤电子对,so32-为三角锥形结构;h2so4中s原子价层电子对数为4,没有孤电子对,so42-为正四面体结构。(4)由均摊法和晶胞结构可知,晶胞中含有2个as原子,含有ni原子数目为818+414=2,故该化合物化学式为nias;as的配位数为6。(5)s的最高价含氧酸根为so42-、n的简单氢化物为nh3,由con+、br-、so42-、nh3形成的1115的某配合物,由电荷守恒可知n=3,向该配合物的溶液中滴加agno3溶液产生淡黄色沉淀,滴加bacl2溶液无现象,说明so42-在内界,br-为配合物的外界,所以该配合物化学式为co(so4)(nh3)5br,co3+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。5.(18分)(2015河南宜阳实验中学月考)氮的化合物在无机化工领域有着重要的地位。请回答下列问题:(1)基态氮原子的价电子排布图为。(2)氮的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成。已知其阴离子构型为平面正三角形,则其阳离子的构型为直线形,阳离子中氮的杂化方式为sp。(3)某氮铝化合物x具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质,广泛用于陶瓷工业等领域。工业上用氮气、氧化铝和碳在一定条件下反应生成co和x(x的晶体结构如图所示),工业制备x的化学方程式为al2o3+n2+3c2aln+3co。(4)x晶体中包含的化学键类型为bc(填字母标号)。a.离子键b.共价键c.配位键d.金属键(5)已知氮化硼与x晶体类型相同,且氮化硼的熔点比x高,其原因是氮化硼与氮化铝均为原子晶体,且硼原子半径小于铝原子半径,bn键键能大于aln键键能。(6)若x的密度为 g/cm3,则晶体中最近的两个al原子的距离为 (阿伏加德罗常数用na表示,不必化简)。【解析】本题考查原子核外电子排布图、均摊法晶胞的计算、键能与性质的关系以及晶胞结构的计算等。(1)氮是7号元素,价电子排布图为。(2)氮的最高价氧化物为n2o5,其由两种离子构成,其中阴离子构型为平面正三角形,则阴离子应为no3-,则其阳离子的化学式为no2+,其中心原子价电子对数为5-12=2,故氮原子为sp杂化,为直线形。(3)根据x的晶体结构图可知,晶胞中含有的氮原子数为4,含有的铝原子数为188+126=4,所以x的化学式为aln,根据元素守恒可以写出化学方程式:al2o3+n2+3c2aln+3co。(4)根据x的结构可知,每个铝和氮原子周围都有四个共价键,都达到8电子稳定结构,而铝原子最外层只有三个电子,氮原子最外层有5个电子,所以在aln中有配位键,b、c项正确。(5)氮化硼与aln相比,硼原子半径比铝原子半径小,键能大,它们都是原子晶体,所以氮化硼的熔点比aln高。(6)al原子位于晶胞顶点和面心,所以晶体中最近的两个al原子的距离为底面对角线的12,根据晶胞的密度=427+414na晶体边长3,可以求得晶胞边长为3164na cm,底面对角线的长度为23164na cm,所以晶体中最近的两个al原子的距离为223164na cm。6.(17分)(2016吉林白城一中二模)原子序数依次增大的四种元素a、b、c、d分别处于第一至第四周期,自然界中存在多种a的化合物,b原子核外电子有6种不同的运动状态,b与c可形成正四面体形分子,d的基态原子的最外能层只有一个电子,其他能层均已充满电子。请回答下列问题:(1)这四种元素中电负性最大的元素,其基态原子的价电子排布图为。(2)c所在主族的四种元素分别与a形成的化合物,沸点由高到低的顺序是hfhihbrhcl(填化学式),呈现如此递变规律的原因是hf分子之间形成氢键,使其沸点较高,hcl、hbr、hi分子间以分子间作用力结合,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高。(3)b元素可形成多种单质,一种晶体结构如图一所示,其原子的杂化类型为sp2,另一种的晶胞如图二所示,该晶胞的空间利用率为34%(保留两位有效数字,3=1.732)。(4)d元素形成的单质,其晶体的堆积模型为面心立方最密堆积,d的醋酸盐晶体局部结构如图三,该晶体中含有的化学键是(填选项序号)。极性键非极性键配位键金属键【解析】由题意推知,a、b、c、d分别为h、c、cl、cu。(1)四种元素中电负性最大的是cl,其基态原子的价电子排布图为。(2)hf分子之间形成氢键,其熔沸点较高,hi、hbr、hcl分子之间只有范德华力,相