高考化学第12章物质结构与性质（选修3）第38讲晶体结构与性质课后达标检测新人教版.docx

第38讲晶体结构与性质1(1)SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为_，微粒间存在的作用力是_，SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是_。(2)氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为_(填元素符号)。MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是_。(3)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成键和键，SiO2中Si与O原子间不形成键。从原子半径大小的角度分析，C、O原子间能形成键，而Si、O原子间不能形成键的原因是_。SiO2属于_晶体，CO2属于_晶体，所以熔点：CO2_(填“”)SiO2。(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2 4种晶体的构成微粒种类分别是_，熔化时克服的微粒间的作用力分别是_。解析：(1)SiC与晶体硅结构相似，晶体硅中一个硅原子与周围四个硅原子相连，呈正四面体结构，所以杂化方式是sp3，则SiC晶体中C原子杂化方式为sp3；因为SiC的键长小于SiSi，所以熔、沸点高低顺序为SiCSi。(2)SiC电子总数是20，则该氧化物为MgO；晶格能与离子晶体中离子所带电荷数成正比，与离子半径成反比，MgO与CaO的离子所带电荷数相同，Mg2半径比Ca2小，故MgO的晶格能大，熔点高。(3)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，pp轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的键。SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，所以熔点：SiO2CO2。(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，构成微粒为原子，熔化时破坏共价键；CO2为分子晶体，由分子构成，以分子间作用力结合。答案：(1)sp3共价键SiCSi(2)MgMg2半径比Ca2小，MgO的晶格能大(3)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，pp轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的键原子分子Mg2，离子半径：Mg2Ca2，所以熔点：TiNMgOCaOKCl；MgO晶体中一个Mg2周围与它最邻近且等距离的Mg2有12个。答案：(1)28(2)2CuH3Cl22CuCl22HCl(3)F(4)TiNMgOCaOKCl123铬的同位素有 Cr、Cr、Cr、Cr。铬及其化合物在生活、生产中有广泛应用。回答下列问题：(1)基态 Cr的价层电子排布图为_。(2)交警用“酒精仪”查酒驾，其化学反应原理为2K2Cr2O73CH3CH2OH8H2SO43CH3COOH2Cr2(SO4)32K2SO411H2O。CH3CH2OH、CH3COOH的沸点高于对应的CH3OCH3(二甲醚)、HCOOCH3(甲酸甲酯)，主要原因是_。CH3COOH分子中碳原子的杂化类型是_；CH3COOH分子中键和键的数目之比为_。K2SO4晶体中阴离子的立体构型是_。该反应中，只含极性键的极性分子有_(填分子式)。(3)CrF3晶体、CrBr3晶体的熔点分别为1 100 以上、79 ，其可能的原因是_。(4)晶体铬的晶胞结构如图甲所示，其堆积模型为_；铬原子的配位数为_。(5)铬的一种氧化物晶胞如图乙所示。六棱柱边长为a nm，高为b nm，NA代表阿伏加德罗常数的值。该晶体的化学式为_；该晶体的密度_ gcm3(列出计算式即可)。解析：(1)基态铬原子的价层电子排布式为3d54s1。(2)乙醇、乙酸分子间存在氢键，氢键比范德华力强，所以，乙醇的沸点高于二甲醚，乙酸的沸点高于甲酸甲酯。CH3COOH分子中CH3中碳原子采用sp3杂化，COOH中碳原子采用sp2杂化。单键都是键，1个碳氧双键含1个键和1个键，故CH3COOH分子中键和键的数目之比为71。K2SO4的阴离子是SO，SO的立体构型是正四面体形，乙醇、乙酸分子中存在碳碳非极性键，H2O、H2SO4分子中只含极性键。(3)三氟化铬、三溴化铬的晶体类型不同，故熔点相差较大。(4)图甲为体心立方堆积，铬原子的配位数为8。(5)根据均摊法，1个晶胞含4个铬离子，含氧离子数目为121/621/236，则该晶体的化学式为Cr2O3。六棱柱的底由6个正三角形组成，每个正三角形的面积为a2。答案：(1)(2)CH3CH2OH、CH3COOH分子间存在氢键sp2、sp371正四面体形H2O、H2SO4(3)CrF3是离子晶体，CrBr3是分子晶体，离子键比分子间作用力强(4)体心立方堆积8(5)Cr2O34尿素是含氮量极高的氮肥，在适当条件下NH3与CO2作用可转化为尿素：2NH3CO2CO(NH2)2H2O。(1)写出基态氮原子的价电子排布图：_，上述反应涉及元素中，电负性最大的是_，C、N、O属于同一周期，其中_两种元素第一电离能之差最大。(2)上述反应中，碳原子的杂化轨道类型变化为_；NH3、CO2、H2O三种分子中共价键的键角由大到小的顺序为_；CO2分子中存在极性键，但它是非极性分子，其原因是_。(3)已知尿素的熔点为132.7 ，则其晶体类型为_，研究表明，尿素晶体存在分子间氢键，请表示出尿素晶体中的两类氢键：_。(4)碳元素能形成多种同素异形体，其中金刚石的晶胞结构如图所示。则一个晶胞的质量是_，该晶胞的空间利用率为_(用含的式子表示)。解析：(1)非金属性越强，电负性越大，故电负性最大的元素是氧元素，C、N、O三种元素的第一电离能大小顺序为NOC，故氮、碳元素的第一电离能之差最大。(2)CO2中碳原子为sp杂化，尿素中碳原子为sp2杂化。NH3、CO2、H2O三种分子中，CO2属于直线形分子，键角为180，另外两种分子的中心原子均为sp3杂化，但水分子中有2对孤电子对，故键角小于NH3分子中的键角。CO2分子是直线形分子，其正负电荷中心重合，故为非极性分子。(3)由尿素的熔点知其是分子晶体。尿素分子中的两个氮原子、一个氧原子上均有孤电子对，且尿素分子中有4个氢原子，所以氢键类型为NHN、NHO。(4)每个晶胞中，8个顶点、6个面上各有一个原子，晶胞内有4个原子，故一个金刚石晶胞中共有8个碳原子，物质的量为 mol，质量为 g。设晶胞参数为a，则晶胞面对角线长度为a，设碳原子半径为r，则晶胞体对角线长度为8r，a2(a)2(8r)2，ra，8个碳原子的总体积为8r3，晶胞的体积为a3，由此求出空间利用率为。答案：(1)氧(或O)氮与碳(或N与C)(2)由sp杂化转化为sp2杂化CO2NH3H2OCO2分子是直线形分子，其正负电荷中心重合(3)分子晶体NHN、NHO(4) g5(2020东营质检)石墨、石墨烯及金刚石是碳的同素异形体。(1)以NiCrFe为催化剂，一定条件下可将石墨转化为金刚石。基态Fe原子未成对电子数为_。设石墨晶体中碳碳键的键长为a m，金刚石晶体中碳碳键的键长为b m，则a_(填“”“”或“”)b，原因是_。(2)比较表中碳卤化物的熔点，并分析其熔点变化的原因：_。CCl4CBr4(型)CI4熔点/22.9248.4168(分解)(3)金刚石的晶胞如图1所示。已知ZnS晶胞与金刚石晶胞排列方式相同，若图1中a与ZnS晶胞中Zn2位置相同，则S2在ZnS晶胞中的位置为_。(4)石墨烯中部分碳原子被氧化后，转化为氧化石墨烯。在图3所示的氧化石墨烯中，采取sp3杂化形式的原子有_(填元素符号)。石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号C与相邻C原子间键能的变化是_(填“变大”“变小”或“不变”)。(5)石墨烯具有很大的比表面积，有望用于制超级电容器。若石墨烯中碳碳键的键长为a m，12 g单层石墨烯单面的理论面积约为_m2(列出计算式即可)。解析：(1)基态Fe原子的核外电子排布式为Ar3d64s2，未成对电子数为4。在金刚石晶体中，C原子采用sp3杂化，碳原子之间只存在键，而石墨晶体中的C原子采用sp2杂化，碳原子之间除了键外还有大键，使得石墨晶体中的碳碳键的键长比金刚石晶体中碳碳键的键长短。(2)碳卤化物都是分子晶体，分子间通过范德华力相结合，对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，其分子间范德华力越强，熔点越高，由于相对分子质量：CCl4CBr4CI4，则熔点：CCl4CBr4CI4。(3)若图1中a与ZnS晶胞中Zn2位置相同，则ZnS晶胞中所含Zn2的个数为4，根据ZnS的化学式可知，S2处于顶点和面心，ZnS晶胞中S2的个数为864。(4)氧化石墨烯中所标的1号碳原子形成3个碳碳单键和一个碳氧单键，C原子为sp3杂化，氧化石墨烯中羟基上的氧原子形成一个碳氧单键和一个氧氢单键，还有2对孤电子对，所以羟基上的氧原子也为sp3杂化。石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号C与相邻C原子间的大键被氧化，变成了单键，键能减小。(5)已知石墨烯中碳碳键的键长为a m，则其所在正六边形的面积为 m2，根据均摊法可以计算出每个正六边形所占有的碳原子数为62，所以12 g(1 mol)单层石墨烯实际占有的正六边形个数为NA，则单层石墨烯单面的理论面积约为NAa2 m2。答案：(1)4石墨晶体中的碳碳键除键外还有大键，金刚石晶体中的碳碳键只有键(2)CCl4、CBr4、CI4熔点依次升高；分子组成和结构相似，随相对分子质量依次增大，范德华力依次增强(3)顶点、面心(4)C、O变小(5)NAa26(2020山东四校联考)(1)火箭使用的推进剂燃料由N、H两种元素组成，且原子个数N(N)N(H)12，其水溶液显碱性，则该物质中N原子的杂化方式为_。(2)笑气(N2O)曾被用作麻醉剂，但过度吸食会导致身体机能紊乱。预测N2O的结构式为_。(3)在电解冶炼铝过程中加入冰晶石(用“A”代替)，可起到降低Al2O3熔点的作用。冰晶石的生产原理为2Al(OH)312HF3Na2CO3=2A3CO29H2O。冰晶石的化学式为_。冰晶石由两种微粒构成，冰晶石的晶胞结构如图甲所示，位于大立方体的顶点和面心，位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，那么大立方体的体心处所代表的微粒是_(填微粒符号)。冰晶石溶液中不存在的微粒间作用力有_(填选项字母)。A离子键 B共价键C配位键D金属键E范德华力F氢键Al单质的晶体中原子的堆积方式如图乙所示，其晶胞特征如图丙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丁所示。若已知Al的原子半径为d cm，NA代表阿伏加德罗常数的值，Al的相对原子质量为M，则晶胞中Al原子的配位数为_；Al晶体的密度为_(用字母表示)gcm3。(4)配合物Fe(CO)5的熔点为20 ，沸点为103 ，可用于制备纯铁。Fe(CO)5的结构如图戊所示。Fe(CO)5晶体类型属于_晶体。关于Fe(CO)5，下列说法正确的是_。AFe(CO)5是非极性分子，CO是极性分子BFe(CO)5中Fe原子以sp3杂化方式与CO成键C1 mol Fe(CO)5含有10 mol配位键D反应Fe(CO)5=Fe5CO没有新化学键生成解析：(1)火箭燃料为N2H4，其结构可表示为H2NNH2，其中N有3个键电子对和1对孤电子对，故N2H4中N采用sp3杂化。(2)N2O与CO2互为等电子体，CO2的结构式为O=C=O，故N2O的结构式为N=N=O。(3)根据质量守恒定律分析，冰晶石的化学式为Na3AlF6。位于大立方体的顶点和面心，属于该晶胞的份额为864，位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，属于该晶胞的份额为12811，要使两种离子的个数比为13，则大立方体的体心处为Na。冰晶石溶液中存在Na、AlF、水，还有水电离出的OH和H，AlF中存在共价键和配位键，水分子中存在共价键，水分子间存在范德华力和氢键，所以不存在离子键和金属键。在晶胞中以面心的铝原子为中心，与其距离最近的等距离的铝原子有12个，即铝的配位数为12，该晶胞中铝原子个数为864，该晶胞的棱长为 cm2d cm，所以晶胞的体积为(2d)3 cm3， gcm3 gcm3。(4)配合物Fe(CO)5的熔点