高三年级化学基础知识复习第11章课时3考点二五类常见晶体模型与晶胞计算

...wd......wd......wd...考点二五类常见晶体模型与晶胞计算(考点层次B→共研、理解、整合)1．典型晶体模型(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)①金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1molC的金刚石中，形成的共价键有2mol。②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧〞四面体中，处于中心的是Si原子，1molSiO2中含有4molSi—O键。(2)分子晶体①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。②冰的构造模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol“氢键〞。(3)离子晶体①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。(4)石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。(5)常见金属晶体的原子堆积模型构造型式常见金属配位数晶胞面心立方最密堆积Cu、Ag、Au12体心立方堆积Na、K、Fe8六方最密堆积Mg、Zn、Ti122.晶胞中微粒的计算方法——均摊法(1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是eq\f(1,n)(3)图示：eq\a\vs4\al()提醒：在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。3．几种常见的晶胞构造及晶胞含有的粒子数目A．NaCl(含4个Na＋，4个Cl－)B．干冰(含4个CO2)C．CaF2(含4个Ca2＋，8个F－)D．金刚石(含8个C)E．体心立方(含2个原子)F．面心立方(含4个原子)4．有关晶胞各物理量的关系对于立方晶胞，可简化成下面的公式进展各物理量的计算：a3×ρ×NA＝n×M，a表示晶胞的棱长，ρ表示密度，NA表示阿伏加德罗常数的值，n表示1mol晶胞中所含晶体的物质的量，M表示摩尔质量，a3×ρ×NA表示1mol晶胞的质量。教材高考1．(LK选修3·P914改编)如图为甲烷晶体的晶胞，每个晶胞含有4个甲烷分子，此晶体在常温常压下不能存在的原因为甲烷晶体为分子晶体，分子之间相互作用较弱，熔沸点低，容易气化。2．(溯源题)(1)[2016·课标全国Ⅰ，37(6)]晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(eq\f(1,2)，0，eq\f(1,2))；C(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，0)。则D原子的坐标参数为________。②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。Ge单晶的晶胞参数a＝565.76pm，其密度为________g·cm－3(列出计算式即可)。(2)[2016·新课标全国Ⅱ，37(4)]某镍白铜合金的立方晶胞构造如以以下列图。①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。②假设合金的密度为dg·cm－3，晶胞参数a＝________nm。答案(1)①(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,4))②eq\f(8×73,6.02×565.763)×107(2)①3∶1②eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(251,6.02×1023×d)))eq\s\up12(\f(1,3))×107【试题分析】T2(2016·课标全国Ⅰ，37整体分析)考点物质构造与性质知识点核外电子排布式、原子构造、电负性及熔沸点比较、杂化轨道、晶胞密度求算等。能力解读以典型物质的性质和构造为载体，考察学生对原子、分子、晶体构造、构造与性质关系的理解应用能力，以及空间想象能力。难度(区分度)中等，区分度约为0.51。(难易比例1∶2)评价此题考察的知识点比较稳定和根基，且覆盖面广，在知识上以1～36号元素的核外电子排布，杂化方式、化学键特点、晶体构造、电负性、电离能、熔沸点等的大小比较知识热点和重点。学习启示对于信息量大，考察点多，考察角度不同的综合题，应加强思维转化训练；另外对于排布式、电离能电负性变化特点及原因、杂化、晶体构造(除计算晶胞外，还要关注离子所占空间比及晶胞体积)等重点知识应加强落实。探源：该高考题组源于教材LK选修3P80“交流·研讨〞及其拓展，考察的是对晶胞的分析和计算。[拓展性题组]题组一晶胞中原子个数的计算1.右图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞构造，其中R为＋2价，G为－2价，则Q的化合价为________。解析R：8×eq\f(1,8)＋1＝2G：8×eq\f(1,4)＋8×eq\f(1,4)＋4×eq\f(1,2)＋2＝8Q：8×eq\f(1,4)＋2＝4R、G、Q的个数之比为1∶4∶2，则其化学式为RQ2G4答案＋3价2.Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体构造单元如右图所示。则该化合物的化学式为________。解析根据晶胞构造可以判断：Cu(eq\a\vs4\al(●))：2×eq\f(1,2)＋12×eq\f(1,6)＋3＝6；H(eq\a\vs4\al(○))：6×eq\f(1,3)＋1＋3＝6，所以化学式为CuH。答案CuH【方法总结】晶胞计算的思维方法晶胞计算是晶体考察的重要知识点之一，也是考察学生分析问题、解决问题能力的较好素材。晶体构造的计算常常涉及如下数据：晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法〞的原理，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的构造特征，并能融会贯穿，举一反三。题组二晶胞密度、微粒间距等量的计算4.用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果：Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如右图)，该晶体的密度为9.00g·cm－3，晶胞中该原子的配位数为________；Cu的原子半径为________________________________________cm(阿伏加德罗常数的值为NA，要求列式计算)。解析设晶胞的边长为acm，则a3·ρ·NA＝4×64a＝eq\r(3,\f(4×64,ρ·NA))，面对角线为eq\r(2)a，面对角线的eq\f(1,4)为Cu原子半径，则r＝eq\f(\r(2),4)×eq\r(3,\f(4×64,9.00×6.02×1023))≈1.27×10－8cm。答案12eq\f(\r(2),4)×eq\r(3,\f(4×64,9.00×6.02×1023))≈1.27×10－85.Cu与F形成的化合物的晶胞构造如右图所示，假设晶体密度为ag·cm－3，则Cu与F最近距离为________pm。(阿伏加德罗常数用NA表示，列出计算表达式，不用化简；图中eq\a\vs4\al(○)为Cu，eq\a\vs4\al(●)为F)解析设晶胞的棱长为xcm，在晶胞中，Cu：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；F：4，其化学式为CuF。a·x3·NA＝4M(CuF)，x＝eq\r(3,\f(4M〔CuF〕,a·NA))。最短距离为小立方体对角线的一半，小立方体的体对角线为eq\r(〔\f(x,2)〕2＋〔\f(x,2)〕2＋〔\f(x,2)〕2)＝eq\f(\r(3),2)x。所以最短距离为eq\f(\r(3),2)x·eq\f(1,2)＝eq\f(\r(3),4)·eq\r(3,\f(4×83,a·NA))×1010pm。答案eq\f(\r(3),4)eq\r(3,\f(4×83,a·NA))×1010【练后反思】晶体构造的相关计算1．晶胞质量＝晶胞占有的微粒的质量＝晶胞占有的微粒数×eq\f(M,NA)。2．空间利用率＝eq\f(晶胞占有的微粒体积,晶胞体积)。3．金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)(1)面对角线长＝eq\r(2)a。(2)体对角线长＝eq\r(3)a。(3)体心立方堆积4r＝eq\r(3)a(r为原子半径)。(4)面心立方堆积4r＝eq\r(2)a(r为原子半径)。晶体的类型及晶体熔、沸点上下的判断1．[2016·全国卷Ⅲ，37(4)]GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是____________________________________________________________。解析根据晶体类型比较熔点。一般来说，离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点。答案GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体2．(2015·四川理综)X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素；Z和U位于第ⅦA族；X和Z可形成化合物XZ4；Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等；T的一种单质在空气中能够自燃。请答复以下问题：X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是________(填化学式)；Z和U的氢化物中沸点较高的是________(填化学式)；Q、R、U的单质形成的晶体，熔点由高到低的排列顺序是________________(填化学式)。解析X位于第二周期，该周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是HNO3；HF分子间存在氢键，所以HF的沸点高于HCl的；Mg为金属单质，Si单质为原子晶体，Cl2为分子晶体，故熔点Si＞Mg＞Cl2。答案HNO3HFSi、Mg、Cl2晶胞的计算3．[2015·新课标全国Ⅰ理综，37(5)]碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体构造如以以下列图：(1)在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。(2)在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。解析(1)由石墨烯晶体构造图可知，每个碳原子连接3个六元环，每个六元环占有的碳原子数为eq\f(1,3)×6＝2。(2)观察金刚石晶体的空间构型，以1个碳原子为标准计算，1个碳原子和4个碳原子相连，则它必然在4个六元环上，这4个碳原子中每个碳原子又和另外3个碳原子相连，必然又在另外3个六元环上，3×4＝12，所以每个碳原子连接12个六元环；六元环中最多有4个碳原子在同一平面。答案(1)32(2)1244.[2016·全国卷Ⅲ，37(5)]Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半径分别为rGapm和rAspm，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________。解析根据晶胞构造示意图可以看出，As原子与Ga原子形成了空间网状构造的晶体，结合GaAs的熔点知GaAs是原子晶体。首先用均摊法计算出1个晶胞中含有As原子的个数：8×1/8＋6×1/2＝4，再通过观察可知1个晶胞中含有4个Ga原子。4个As原子和4个Ga原子的总体积V1＝4×(eq\f(4,3)π×10－30×req\o\al(3,As)＋eq\f(4,3)π×10－30×req\o\al(3,Ga))cm3；1个晶胞的质量为4个As原子和4个Ga原子的质量之和，即(eq\f(4MAs,NA)＋eq\f(4MGa,NA))g，所以1个晶胞的体积V2＝eq\f(4,ρNA)(MAs＋MGa)cm3。最后由V1/V2即得结果。答案eq\f(4π×10－30NAρ〔req\o\al(3,Ga)＋req\o\al(3,As)〕,3〔MGa＋MAs〕)×100%5．[2015·新课标全国Ⅱ理综，37(5)]氧和钠能够形成化合物F，其晶胞构造如以以下列图，晶胞参数a＝0.566nm，F的化学式为________；晶胞中氧原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度(g·cm－3)________。解析由晶胞图知，小黑球有8个，大黑球有8×1/8＋6×1/2＝4，所以化学式为Na2O。小黑球为Na，大黑球为O。A为O，由晶胞构造知，面心上的1个O连有4个钠，在相邻的另1个晶胞中，O也连有4个钠，故O的配位数为8。1个晶胞中含有4个Na2O，根据密度公式有ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(4×62,NA·a3)＝eq\f(4×62,6.02×1023×〔0.566×10－7〕3)＝2.27(g·cm－3)。答案Na2O8eq\f(4×62g·mol－1,〔0.566×10－7cm〕3×6.02×1023mol－1)＝2.27g·cm－3揭秘：物质的聚集状态与物质性质考察集中在晶体的类型与化学键的关系，不同类型晶体的性质比较以及晶体中微粒数目的计算和判断。本讲是高考重点考察的内容，要求熟悉常见晶体构造与性质的关系，从宏观和微观两个方面理解应用晶体知识的能力，预测2018高考会以新颖的情境，考察基本的应用。课时跟踪训练1．以以以下列图为几种晶体或晶胞的示意图：请答复以下问题：(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是________。(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为________________________。(3)NaCl晶胞与MgO晶胞一样，NaCl晶体的晶格能______(填“大于〞或“小于〞)MgO晶体，原因是________________________________________________。(4)每个Cu晶胞中实际占有________个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为________。(5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是____________________________________。解析(2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体，熔点最高，冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。(4)铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，氯化钙类似于氟化钙，Ca2＋的配位数为8，Cl－配位数为4。答案(1)金刚石晶体(2)金刚石＞MgO＞CaCl2＞冰＞干冰(3)小于MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；且r(Mg2＋)＜r(Na＋)、r(O2－)＜r(Cl－)(4)48(5)H2O分子之间能形成氢键2．(2017·贵州省普通高等学校招生适应性考试)第四周期中的18种元素具有重要的用途，在现代工业中备受青睐。(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________，电子数为________。(2)第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，30Zn与31Ga的第一电离能是否符合这一规律________(填“是〞或“否〞)，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________(如果前一问填“是〞，此问可以不答)。(3)镓与第ⅤA族元素可形成多种新型人工半导体材料，砷化镓(GaAs)就是其中一种，其晶体构造如以以以下列图所示(白色球代表As原子)。在GaAs晶体中，每个Ga原子与________个As原子相连，与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为________。(4)与As同主族的短周期元素是N、P。AsH3中心原子杂化的类型________；一定压强下将AsH3和NH3、PH3的混合气体降温时首先液化的是________，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)铁的多种化合物均为磁性材料，氮化铁是其中一种，某氮化铁的晶胞构造如以以下列图，则氮化铁的化学式为________；设晶胞边长为acm，阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为________g·cm－3(用含a和NA的式子表示)。解析(5)Fe：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，N：1，所以氮化铁的化学式是Fe4N。a3·ρ·NA＝M(Fe4N)，ρ＝eq\f(238,a3·NA)。答案(1)N161(2)否30Zn的4s能级处于全充满状态，较稳定(3)4正四面体(4)sp3NH3因为氨分子间存在氢键，分子间作用力更大，沸点更高，降温时先液化(5)Fe4N238/(a3NA)3．(2017·沈阳高三测试)A、B、C、D是元素周期表中前36号元素，它们的核电荷数依次增大。第二周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍且有3个能级，B原子的最外层p轨道的电子为半充满构造，C是地壳中含量最多的元素。D是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子一样，其余各层电子均充满。请答复以下问题：(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序是________(用对应的元素符号表示)；基态D原子的电子排布式为______________________。(2)A的最高价氧化物对应的水化物分子中，其中心原子采取________杂化；BCeq\o\al(－,3)的空间构型为________(用文字描述)。(3)1molAB－中含有的π键个数为________。(4)如图是金属Ca和D所形成的某种合金的晶胞构造示意图，则该合金中Ca和D的原子个数比________。(5)镧镍合金与上述合金都具有一样类型的晶胞构造XYn，它们有很强的储氢能力。镧镍合金LaNin晶胞体积为9.0×10－23cm3，储氢后形成LaNinH4.5合金(氢进入晶胞空隙，体积不变)，则LaNin解析根据题中信息，第二周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍且有3个能级可知，A为碳元素。B、C、D元素的判断较容易，B为氮元素，C为氧元素，D为铜元素。晶胞的原子个数计算主要注意D原子个数计算，在晶胞上、下两个面上共有4个D原子，在前、后、左、右四个面上共有4个D原子，在晶胞的中心还有一个D原子。故Ca与D的个数比为8×eq\f(1,8)∶(4×eq\f(1,2)＋4×eq\f(1,2)＋1)＝1∶5。1mol晶胞的体积为6.02×1023×9.0×10－23cm3，所以ρ(H2)＝eq\f(4.5g,6.02×1023×9.0×10－23cm3)＝0.083g·cm－3。答案(1)C<O<N1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(2)sp2平面三角形(3)2NA(或2×6.02×1023)(4)1∶5(5)50.083g·cm－34．(2017·扬州模拟)(1)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请答复以下问题：①NiO、FeO的晶体构造类型均与氯化钠的一样，Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69pm和78pm，则熔点FeO________NiO(填“＜〞或“＞〞)；②铁有δ、γ、α三种同素异形体，各晶胞如以以以下列图，则δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为________。(2)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的构造，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为________；该晶体中，原子之间的强相互作用是________。(3)某钙钛型复合氧化物如图1所示，以A原子为晶胞的顶点，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，当B位是V、Cr、Mn、Fe等时，这种化合物具有CMR效应。①用A、B、O表示这类特殊晶体的化学式：___________________________________________________________________。②La为＋3价，当被钙等二价元素A替代时，可形成复合钙钛矿化合物La1－xAxMnO3(x＜0.1)，此时一局部锰转变为＋4价。导致材料在某一温度附近有反铁磁－铁磁、铁磁－顺磁及金属－半导体的转变，则La1－xAxMnO3中三价锰与四价锰的物质的量之比为________。③以下有关说法正确的选项是________。A．镧、锰、氧分别位于周期表f、d、p区B．氧的第一电离能比氮的第一电离能大C．锰的电负性为1.59，Cr的电负性为1.66，说明锰的金属性比铬强D．铬的堆积方式与钾一样，则其堆积方式如图2所示解析(1)①NiO、FeO均为离子晶体，Ni2＋的离子半径小于Fe2＋离子半径，因此熔点：FeO<NiO②δ－Fe是体心立方堆积，配位数是8，α－Fe是简单立方堆积，配位数为6，则δ、α两种晶胞中Fe的配位数比为4∶3。(2)晶胞中Cu原子数＝6×eq\f(1,2)＝3，Au原子数＝8×eq\f(1,8)＝1。(3)①由图1可知：A为8×eq\f(1,8)＝1个，B位为体心，含有1个，O为6×eq\f(1,2)＝3，则化学式为ABO3；②设La1－xAxMnO3中三价锰与四价锰的物质的量分别为m和n，则有eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(3〔1－x〕＋2x＋3m＋4n＝6,m＋n＝1))解之得m＝1－x，n＝x，则三价锰与四价锰的物质的量之比为eq\f(1－x,x)；③B项，N的核外电子排布中2p轨道半充满，第一电离能N>O，B错误；D项，图中堆积方式为镁型，故D项错误，A、C正确。答案(1)①<②4∶3(2)3∶1金属键(3)①ABO3②eq\f(1－x,x)③AC5．元素周期表中第三周期包括Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar8种元素。请答复以下问题：(1)基态磷原子核外有________种运动状态不同的电子。(2)第三周期8种元素按单质熔点(℃)大小顺序绘制的柱形图(柱形“1”代表Ar)如下所示，则其中“2”原子的构造示意图为________，“8”原子的电子排布式为________。(3)氢化镁储氢材料的晶胞构造如以以下列图，该晶体的密度为ρg·cm－3，则该晶体的化学式为________，晶胞的体积为________cm3(用ρ、NA表示，其中NA表示阿伏加德罗常数的值)。(4)实验证明：KCl、MgO、CaO三种晶体的构造与NaCl晶体的构造相似，NaCl、KCl、CaO晶体的晶格能数据如下表：晶体NaClKClCaO晶格能/(kJ·mol－1)7867153401则KCl、MgO、CaO三种晶体的熔点从高到低的顺序是________________。其中MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最近且等距离的Mg2＋有________个。(5)Si、C和O的成键情况如下：化学键C—OC=OSi—OSi=O键能/(kJ·mol－1)360803464640C和O之间易形成含有双键的CO2分子晶体，而Si和O之间则易形成含有单键的SiO2原子晶体，请结合数据分析其原因：______________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)P的核外有15个电子，每个电子的运动状态均不同。(2)第三周期元素的单质，除Ar外，只有Cl2为气体，熔点较低，单质硅为原子晶体，熔点最高。(3)该晶体的晶胞中含有2个“MgH2〞，则晶胞的体积为eq\f(2×26,NA)÷ρ＝eq\f(52,ρ·NA)(cm3)。(4)晶格能越大，离子晶体的熔点越高，而晶格能与离子的电荷和半径有关，可以判断晶格能：MgO＞CaO＞KCl，则熔点：MgO＞CaO＞KCl。答案(1)15(2)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2(3)MgH2eq\f(52,ρ·NA)(4)MgO＞CaO＞KCl12(5)碳与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(803kJ·mol－1×2＝1606kJ·mol－1)大于形成含单键的原子晶体放出的能量(360kJ·mol－1×4＝1440kJ·mol－1)，故碳与氧之间易形成含双键的CO2分子晶体；硅与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(640kJ·mol－1×2＝1280kJ·mol－1)小于形成含单键的原子晶体放出的能量(464kJ·mol－1×4＝1856kJ·mol－1)，故硅与氧之间易形成含单键的SiO2原子晶体6．下表是元素周期表的一局部，表中所列的字母分别代表一种化学元素。(1)请写出元素d的基态原子电子排布式___________________________________________________________________。(2)b元素的氧化物中b与氧元素之间的共价键类型是________。其中b原子的杂化方式是________。(3)a单质晶体中原子的堆积方式如以以以下列图甲所示，其晶胞特征如以以以下列图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如以以以下列图丙所示。假设a的原子半径为d，NA代表阿伏加德罗常数，a的相对原子质量为Mr，则一个晶胞中a原子的数目为________，该晶体的密度为________(用字母表示)。解析(1)根据洪特规则的特例，d轨道半充满时更稳定，其Cr原子电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2。(2)SiO2硅氧之间的共价键是“头对头〞的方式，所以是σ键，其中Si的杂化方式是sp3杂化。(3)由分摊法计算：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；该晶胞的质量m＝4×eq\f(Mr,NA)，该晶胞的体积V＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4×d×\f(\r(2),2)))eq\s\up12(3)＝16eq\r(2)d3，晶胞密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(Mr,4\r(2)d3NA)。答案(1)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1(2)σ键或极性共价键sp3杂化(3)4eq\f(Mr,4\r(2)d3NA)7．(2016·太原一模)金属Ti性能优越，被誉为继Fe、Al后广泛应用的“第三金属〞。(1)Ti基态原子的价电子排布式为________。(2)钛能与B、C、N、O等非金属元素形成稳定的化合物。电负性：C________B(填“＞〞或“＜〞，下同)；第一电离能：N________O，原因是________________________________________________________________。N2O的沸点(－88.49℃)比NH3的沸点(－33.34℃)低，其主要原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)月球岩石——玄武岩的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)。FeTiO3与80%的浓硫酸反响生成TiSO4。SOeq\o\al(2－,4)的空间构型为________，SOeq\o\al(2－,3)的键角比SOeq\o\al(2－,4)的键角小的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________。写出SOeq\o\al(2－,4)的一种等电子体的化学式：________。(4)Ti的氧化物和CaO相互作用形成钛酸盐，其晶胞构造如以以下列图。该晶胞中Ca2＋的配位数是________，该晶胞的化学式为________。(5)Fe能形成多种氧化物，其中FeO晶胞构造为NaCl型。晶体中实际上存在空位、错位、杂质原子等缺陷，晶体的缺陷对晶体的性质会产生重大影响。由于晶体缺陷，在晶体中Fe和O的个数比发生了变化，变为FexO(x＜1)，假设测得某FexO晶体的密度为5.71g·cm－3，晶体边长为4.28×10－10m，则Fex解析(4)Ca2＋周围有12个O2－，Ca2＋的配位数为12。Ca2＋位于体内，个数为1，Ti