（江苏专用版）2020版高考化学总复习专题十第3讲晶体结构与性质练习（含解析）.docx

第3讲晶体结构与性质一、单项选择题1.二茂铁(C5H5)2Fe的发现是有机金属化合物研究中具有里程碑意义的事件,它开辟了有机金属化合物研究的新领域。已知二茂铁熔点是173 (在100 时开始升华),沸点是249 ,不溶于水,易溶于苯、乙醚等非极性溶剂。下列说法不正确的是()A.二茂铁属于分子晶体B.在二茂铁结构中,C5H5-与Fe2+之间形成的化学键类型是离子键C.已知:环戊二烯的结构式为,则其中仅有1个碳原子采取sp3杂化D.C5H5-中一定含键答案B碳原子提供孤电子对,铁原子提供空轨道,两者形成配位键,B项错误。2.下列有关晶体的叙述中,不正确的是()A.氯化钠和氯化铯晶体中,阳离子的配位数均为6B.金刚石为空间网状结构C.金属钠晶体采用体心立方堆积,每个晶胞含2个原子,配位数为8D.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子答案ANaCl和CsCl晶体中,阳离子的配位数分别为6和8,A项错误;金刚石为空间网状结构,B项正确;金属钠的晶体采用体心立方堆积,每个晶胞含(1+812)个原子,配位数为8,C项正确;干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子,D项正确。二、非选择题3.(2018淮阴中学高三上检测)金属钛性能优越,被誉为继Fe、Al后应用广泛的“第三金属”。(1)Ti基态原子的核外电子排布式为。(2)钛能与B、C、N、O等非金属元素形成稳定的化合物。第一电离能:N(填“”或“(3)正四面体sp3CCl4或ClO4-或S2O32-或PO43-(4)12解析(1)Ti基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或Ar3d24s2。(2)N的p轨道为半充满状态,较稳定,第一电离能NO。(3)SO42-中S的价层电子对数=6+22=4,SO42-的空间构型为正四面体形,S原子为sp3杂化。(4)晶胞中Ti的个数为818=1,白球个数为1,小黑球个数为612=3,则白球代表Ca原子,小黑球代表O原子。该晶体中与一个Ti原子距离最近且相等的O原子有12个。4.硼和镁的化合物在超导方面有重要应用,如图所示是化合物的晶体结构单元。镁原子间形成正六棱柱,且棱柱的上下底的中心各有一个镁原子;六个硼原子位于棱柱内。则该化合物的晶体结构单元中硼和镁原子的最简单整数比为。答案21解析位于棱柱内的B是整个结构单元含有的B,共6个,每一个顶点上的Mg均被6个结构单元共用,而上下底的Mg被2个结构单元共用,则整个结构单元中的Mg的个数为1216+212=3,则N(B)N(Mg)=63=21。5.下列反应可用于合成CH3OH:CO+2H2 CH3OH(1)基态Mn2+核外电子排布式为。(2)与NO3-互为等电子体的分子为(写化学式)。(3)CO32-的空间构型是(用文字描述)。(4)1 mol CH3OH中含有键的数目为mol。CH3OH与H2O可以任意比互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为。(5)锰元素的一种硫化物晶体的晶胞结构如图所示,该硫化物的化学式为。答案(1)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5(2)SO3或BF3(其他合理答案也可)(3)平面三角形(4)5CH3OH与H2O分子之间可以形成氢键(5)MnS解析(1)Mn为25号元素,基态原子核外电子排布式为Ar3d54s2,故基态Mn2+的核外电子排布式为Ar3d5。(2)与NO3-互为等电子体的分子应由4个原子构成,最外层电子总数为24,SO3或BF3均符合条件。(3)CO32-中C原子的杂化方式为sp2,配位原子数为3,故空间构型为平面三角形。(4)CH3OH的结构式为,1个CH3OH分子中含有5个键。(5)该晶胞中白球:818+612=4;黑球:1214+1=4,故化学式为MnS。6.元素X、Y、Z为前四周期元素,X的基态原子核外电子有21种运动状态,元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍,Z与X、Y不在同一周期,且Z原子核外p电子比s电子多5个。(1)X基态原子的核外电子排布式为。(2)X是石油化工中重要的催化剂之一,如催化异丙苯()裂化生成苯和丙烯。1 mol苯分子中含有键mol。异丙苯分子中碳原子轨道的杂化类型为。(3)XZ3易溶于水,熔点为960 ,熔融状态下能够导电,据此可判断XZ3晶体属于(填晶体类型)。(4)元素Ce与X同族,其与Y形成的化合物晶体的晶胞结构如下,该化合物的化学式为。答案(1)Ar3d14s2或1s22s22p63s23p63d14s2(2)12sp2、sp3(3)离子晶体(4)CeO2解析(1)X核外有21种运动状态不同的电子,则X中的质子数为21,为Sc,价层电子数为21-18=3,核外电子排布式为Ar3d14s2或1s22s2p63s23p63d14s2。(2)1 mol苯分子中含有12 mol 键;苯环上的碳原子为sp2杂化,甲基和亚甲基上的碳原子为sp3杂化。(3)熔融状态下能够导电的晶体一定为离子晶体。(4)从晶胞图知,Ce个数为818+612=4,O个数为8,化学式为CeO2。7.过渡元素铁可形成多种配合物,如:Fe(CN)64-、Fe(OCN)64-等。(1)Fe2+基态核外电子排布式为。(2)尿素与氯化铁形成FeCO(NH2)26Cl3配合物是一种高效有机催化剂。C、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序为,该配合物中键和键的个数比为。(3)研究表明用TiO2作光催化剂可将CN-、CO、N2O、C2H4等氧化为N2、CO2。下列说法正确的是(选填序号)。a.N2O呈直线形b.N的第一电离能比C小c.CO2和N2均属于非极性分子d.C2H4沸点比N2H4低得多,主要是因为C2H4相对分子质量小(4)铁可形成多种功能性材料。下图为铁的一种高韧性、高耐磨性合金的晶体结构,其化学式为。答案(1)1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6(2)ONC18(3)ac(4)FeNi3C解析(1)Fe为26号元素,价层电子数为26-18=8,排布式为Ar3d64s2,失去电子时,先失4s能级的电子,则Fe2+的电子排布式为Ar3d6。(2)非金属性:ONC,与元素电负性的强弱顺序一致。配合物FeCO(NH2)26Cl3中内、外界为离子键,在内界,Fe为中心离子,CO(NH2)2的结构式为,它与Fe之间形成配位键,单键均为键,1个双键中含1个键,N与Fe形成的配位键属于键,共48 mol 键,键为6 mol,配合物中键和键之比为648=18。(3)b项,N的2p轨道中的电子为半满状态,较稳定,其电离能比C大,错误;d项,N2H4分子间存在氢键,其沸点较大,错误。(4)Fe位于顶点,有818=1个,镍位于面心,有612=3个,碳原子位于体心,有1个,化学式为FeNi3C。8.(1)Zn晶体属于六方堆积,其晶胞结构见图1,则P点原子被个晶胞所共用。ZnO的熔点比ZnS的熔点高,其原因是。(2)金属钾、铜晶体的晶胞结构如下图2、3(请先判断对应的图)所示,钾、铜两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为。(3)氮化铝(其晶胞如图4所示)可由氯化铝与氨经气相反应制得。氮化铝的化学式为。答案(1)12O2-半径小于S2-,氧化锌晶格能比硫化锌晶格能大(2)23(3)AlN解析(1)根据图示知夹角为60,在同一平面有六个晶胞共用P点原子,同时上一个平面还有六个晶胞共用P点原子。ZnO和ZnS为离子晶体,因O2-半径小于S2-,故氧化锌晶格能比硫化锌晶格能大,熔点高。(2)图2为体心立方,为金属钾的晶胞,一个钾原子周围有8个钾原子,所以配位数为8,图3为面心立方,一个铜原子周围有12个铜原子,所以配位数为12,两种晶体配位数之比为23。(3)晶胞中N原子数目为818+1=2,Al原子数目为414+1=2,原子个数比为11,所以化学式是AlN。9.(2018南通海门中学高三第二次调研)氮、磷、砷及其化合物在生产、生活中有着重要用途。(1)基态砷原子的核外电子排布式为。氮、磷、砷的第一电离能由大到小的顺序为(填元素符号)。(2)氯吡苯脲是一种西瓜膨大剂(植物生长调节剂),其结构简式如图所示。氯吡苯脲晶体中,氮原子的杂化轨道类型为。1 mol氯吡苯脲中含有键mol。(3)一定条件下NH3与Co2(SO4)3可以形成配合物Co(NH3)4(H2O)22(SO4)3,则该配合物的配位数为。(4)一定压强下,将AsH3、NH3和PH3的混合气体降温时首先液化的是(要求说明判断的理由)。(5)磷化铝结构与金刚石相似,其结构如下图所示,则该晶体的化学式是。答案(1)Ar3d104s24p3NPAs(2)sp2、sp328(3)6(4)NH3,NH3分子之间能形成氢键,沸点比AsH3和PH3高(5)AlP解析(1)砷位于第A族,最外层上有5个电子,故核外电子排布式为Ar3d104s24p3;同一主族元素的第一电离能自上而下逐渐减小,故第一电离能NPAs。(2)在氯吡苯脲中,形成三个单键的N原子为sp3杂化,形成一个单键和一个双键的N原子为sp2杂化;1 mol氯吡苯脲中含28 mol 键。(3)该配合物中,配体为NH3和H2O,配位数为6。(4)NH3由于形成分子间氢键,故在NH3、AsH3、PH3中沸点最高,最易液化。(5)该晶体中,大球个数为818+612=4,小球个数为4,故化学式为AlP。10.(2018苏州高三上调研)(CN)2、(OCN)2等被称为拟卤素,(CN)2在一定条件下氢化可以得到乙二胺(H2NCH2CH2NH2)。回答下列问题:(1)Fe4Fe(CN)63是较早发现的CN-配合物,其中铁元素呈现两种不同的价态。写出外界离子基态核外电子排布式:。(2)写出一种与OCN-互为等电子体的分子的化学式:。(3)1 mol (CN)2中含有键的数目为。(4)乙二胺中C原子的轨道杂化方式为。(5)乙二胺易溶于水,除因为其是极性分子外,还可能是因为。(6)含CN-的配合物常用于冶炼黄金。金的晶胞结构如下图所示,晶体中每个Au原子周围紧邻且等距的Au原子有个。答案(1)Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5(2)CO2(合理即可)(3)4 mol或2.4081024(4)sp3(5)乙二胺分子与水分子间可以形成氢键(6)12解析(1)根据该配合物的化学式Fe+34Fe(C-4N)63,可判断出外界铁元素为+3价,内界铁元素为+2价,则外界为Fe3+,其核外电子排布式为Ar3d5。(2)与OCN-互为等电子体的分子有CO2、N2O、CS2等。(3)(CN)2的结构式为,1 mol (CN)2中含有4 mol 键。(4)乙二胺中碳原子为sp3杂化。(5)乙二胺分子与水分子间可形成氢键,使乙二胺易溶于水。(6)Au的晶体采取的是面心立方最密堆积,其配位数为12。11.铁触媒常作为合成氨的催化剂,CO会使该催化剂中毒。可用CH3COOCu(NH3)2溶液吸收CO。(1)基态Cu2+核外电子排布式为。(2)C、N、O的电负性由大到小的顺序为。(3)1 mol CH3COOCu(NH3)2中含有键的数目为mol,其中C原子的杂化轨道类型是。(4)写出一种与CO互为等电子体的阴离子的化学式:。(5)Cu和Fe可以形成多种氧化物。其中FexO晶胞结构为NaCl型,由于晶体缺陷,x小于1。若FexO中的x=0.92,则该晶体化学式为(用Fea2+Feb3+O形式表示)。答案(1)Ar3d9(2)ONC(3)14sp3和sp2(4)CN-(合理即可)(5)Fe0.762+Fe0.163+O解析(1)Cu的原子序数为29,基态Cu原子的核外电子排布式为Ar3d104s1,则基态C