福建省莆田市第六中学2022年高考化学晶胞的相关计算专项训练专项练习附答案

福建省莆田市第六中学2022年高考化学晶胞的相关计算专项训练专项练习附答案一、晶胞的相关计算1．2019年诺贝尔化学奖授予三位开发锂离子电池的科学家。TiS2、LiCoO2和LiMnO2等都是他们研究锂离子电池的载体。回答下列问题：（1）基态Ti原子的价层电子排布图为____。（2）在第四周期d区元素中，与Ti原子未成对电子数相同的元素名称________。（3）金属钛的原子堆积方式如图所示，则金属钛晶胞俯视图为______。（4）已知第三电离能数据：I3（Mn）＝3246kJ·mol-1，I3（Fe）＝2957kJ·mol-1。锰的第三电离能大于铁的第三电离能，其主要原因是______。（5）据报道，在MnO2的催化下，甲醛可被氧化成CO2，在处理含HCHO的废水或空气方面有广泛应用。HCHO中键角________CO2中键角（填“大于”“小于”或“等于”）。（6）Co3+、Co2+能与NH3、H2O、SCN-等配体组成配合物。①1mol[Co（NH3）6]3+含______molσ键。②配位原子提供孤电子对与电负性有关，电负性越大，对孤电子对吸引力越大。SCN-的结构式为[S＝C＝N]-，SCN-与金属离子形成的配离子中配位原子是_______（填元素符号）。（7）工业上，采用电解熔融氯化锂制备锂，钠还原TiCl4（g）制备钛。已知：LiCl、TiCl4的熔点分别为605℃、－24℃，它们的熔点相差很大，其主要原因是________。（8）钛的化合物晶胞如图所示。二氧化钛晶胞如图1所示，钛原子配位数为______。氮化钛的晶胞如图2所示，图3是氮化钛的晶胞截面图（相邻原子两两相切）。已知：NA是阿伏加德罗常数的值，氮化钛晶体密度为dg·cm-3。氮化钛晶胞中N原子半径为________pm。2．铬是一种应用广泛的金属材料。请回答下列问题：(1)基态铬的价电子排布式为_____________，其单电子数目为______________。(2)Cr(NH3)3F3中所含非金属元素的电负性由大到小的顺序是_______________。(3)NH3中N的价层电子对数为____________，已知Cr(NH3)3F3中Cr的配位数为6，Cr的配位原子是_____________，NH3与Cr3+成键后，N的杂化类型为____________。(4)Cr(NH3)3F3固体易升华，其熔沸点均较NaCl低很多，其原因是________________。(5)将Cr(NH3)3F3在充足氧气中灼烧有Cr2O3生成，从Cr2O3晶体中取出的具有重复性的六棱柱结构如图所示，已知Cr2O3的摩尔质量为Mg/mol，晶体的密度为ρg/cm3，六棱柱的体积为Vcm3。六棱柱结构内部的小白球代表________(填“铬离子”或“氧离子”)阿伏加德罗常数NA=___________mol-1(用含M，V，ρ的代数式表示)。3．我国秦俑彩绘和汉代器物上用的颜料被称为“中国蓝”、“中国紫”，直到近年来人们才研究出来其成分为BaCuSi4O10，BaCuSi2O6。（1）“中国蓝”、“中国紫”中均具有Cun＋离子，n＝___，基态时该阳离子的价电子排布式为______。（2）在5500年前，古代埃及人就己经知道如何合成蓝色颜料—“埃及蓝”CaCuSi4O10，其合成原料中用CaCO3代替了BaCO3，其它和“中国蓝”一致。CO32一中键角∠OCO为___。根据所学，从原料分解的角度判断“埃及蓝”的合成温度比“中国蓝”更___（填“高”或“低”）。（3）配离子Cu（CN）32-中，中心离子的杂化类型是___________，该配离子的空间构型为___________；CN-中配位原子是___________（填名称）。（4）CaCux合金可看作由如图所示的（a）、（b）两种原子层交替堆积排列而成。（a）是由Cu和Ca共同组成的层，层中Cu—Cu之间由实线相连；（b）是完全由Cu原子组成的层，Cu—Cu之间也由实线相连。图中虚线构建的六边形，表示由这两种层平行堆积时垂直于层的相对位置；（c）是由（a）和（b）两种原子层交替堆积成CaCux合金的晶体结构图。在这种结构中，同一层的Ca—Cu距离为294pm，相邻两层的Ca—Cu距离为327pm。①该晶胞中Ca有___________个Cu原子配位（不一定要等距最近）。②同一层中，Ca原子之间的最短距离是___________pm，设NA为阿伏加德罗常数的值，CaCu晶体的密度是___________g/cm3（用含m、n的式子表示）。4．金属铜是被人们认识和利用较早的金属之一，西汉《淮南万毕术》中有“曾青得铁则化为铜”的记载，“曾青”是CuSO4溶液。回答下列问题：（1）一些铜盐在灼烧时会产生特殊的颜色，原因是___。（2）CuSO4溶液中，金属阳离子的最高能层符号为___；其中未成对电子数为___。（3）CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4SO4]H2O，其结构如图所示：①[Cu(H2O)4]2+中O原子的杂化类型为___。1mol[Cu(H2O)4]2+中含有σ键的个数为___(NA表示阿伏加德罗常数的值）。②CuSO4·5H2O结构中含有的化学键的类型有___，所含元素的电负性大小顺序为___。（4）金属铜的晶胞结构如图所示。①该晶胞结构中含有由Cu原子构成的正八面体空隙和正四面体空隙，则正八面体空隙数和正四面体空隙数的比为___。②科研发现硫化铜可以作为一种极为重要的P型半导体，其晶胞结构可以理解为铜晶胞中互不相邻的正四面体形成的空隙被S2-占据，若该晶体的密度为ag·cm-3，则两个最近的S2-之间的距离为___pm(NA表示阿伏加德罗常数的值）。5．碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物，而且还能形成多种无机化合物，同时自身可以形成多种单质，碳及其化合物的用途广泛。（1）分子的晶体中，在晶胞的顶点和面心均含有一个分子，则一个晶胞的质量为_______。（2）干冰和冰是两种常见的分子晶体，下列关于两种晶体的比较中正确的是_____（填字母）。a.晶体的熔点：干冰>冰b.晶体中的空间利用率：干冰>冰c.晶体中分子间相互作用力类型相同（3）金刚石和石墨是碳元素形成的两种常见单质，下列关于这两种单质的叙述中正确的是______（填字母）。a.金刚石中碳原子的杂化类型为杂化，石墨中碳原子的杂化类型为杂化b.晶体中共价键的键长：金刚石中<石墨中C．晶体的熔点：金刚石>石墨d.晶体中共价键的键角：金刚石>石墨e.金刚石晶体中只存在共价键，石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力f.金刚石和石墨的熔点都很高，所以金刚石和石墨都是原子晶体（4）金刚石晶胞结构如下图，立方结构与金刚石相似，在晶体中，原子周围最近的原子所构成的立体图形为_______，原子与原子之间共价键与配位键的数目比为_______，一个晶胞中原子数目为___________。（5）已知单质的晶体密度为，的相对原子质量为，阿伏加德罗常数为，则的原子半径为_________。6．氮和磷元素的单质和化合物在农药生产及工业制造业等领域用途非常广泛，请根据提示回答下列问题：（1）科学家合成了一种阳离子为“N5n+”，其结构是对称的，5个N排成“V”形，每个N原子都达到8电子稳定结构，且含有2个氮氮三键；此后又合成了一种含有“N5n+”化学式为“N8”的离子晶体，其电子式为___，其中的阴离子的空间构型为___。（2）2001年德国专家从硫酸铵中检出一种组成为N4H4(SO4)2的物质，经测定，该物质易溶于水，在水中以SO42-和N4H44+两种离子的形式存在。N4H44+根系易吸收，但它遇到碱时会生成类似白磷的N4分子，不能被植物吸收。1个N4H44+中含有___个σ键。（3）氨(NH3)和膦(PH3)是两种三角锥形气态氢化物，其键角分别为107°和93.6°，试分析PH3的键角小于NH3的原因___。（4）P4S3可用于制造火柴，其分子结构如图1所示。①P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为___。②每个P4S3分子中含孤电子对的数目为___。（5）某种磁性氮化铁的晶胞结构如图2所示，该化合物的化学式为___。若晶胞底边长为anm，高为cnm，则这种磁性氮化铁的晶体密度为__g·cm−3(用含a、c和NA的式子表示)（6）高温超导材料，是具有高临界转变温度(Te)能在液氮温度条件下工作的超导材料。高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu3+。基态时Cu3+的电子排布式为[Ar]__；化合物中，稀土元素最常见的化合价是+3，但也有少数的稀土元素可以显示+4价，观察下面四种稀土元素的电离能数据，判断最有可能显示+4价的稀土元素是___(填元素符号)。几种稀土元素的电离能(单位：kJ·mol−1)元素I1I2I3I4Sc(钪)633123523897019Y(铱)616118119805963La(镧)538106718504819Ce(铈)5271047194935477．磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。请回答下列问题：（1）基态Fe原子的价电子轨道表示式（电子排布图）为____，O2-核外电子有___种运动状态。（2）锂的紫红色焰色是一种_______光谱，LiFePO4中阴离子VSEPR模型名称为______，中心原子的杂化轨道类型为____。（3）一般情况下，同种物质固态时密度比液态大，但普通冰的密度比水小，原因是____________；H2O2难溶于CS2，简要说明理由：____________________。（4）Li2O是离子晶体，其晶体能可通过如图甲的Born-Haber循环计算得到。可知，Li2O晶格能为____kJ/mol。（5）磷化钛熔点高、硬度大，其晶胞如图乙所示。①磷化钛晶体中Ti原子周围最邻近的Ti数目为____；设晶体中Ti原子与最邻近的P原子之间的距离为r，则Ti原子与跟它次邻近的P原子之间的距离为_______。②设磷化钛晶体中Ti、P原子半径分别为apm、bpm，它们在晶体中紧密接触，则该晶胞中原子的空间利用率为_____（用a、b表示）。8．1830年，瑞典化学家塞弗斯托姆从一种铁矿石中得到了一种新元素，并以凡娜迪丝女神（）之名命名为“钒”。钒（）的用途很广，在冶金行业有“第一金属”的美誉。（1）基态钒原子能量最高的电子占据的能级符号为_________。（2）依据价电子互斥理论推测的立体构型是______________。（3）①化合物中，中心原子V的价电子与配体提供的电子数之和为18，配体不带电荷，且其提供的是大π键的电子，则配体“”中的大π键可表示为_______。（例如苯中大π键可表示为）②从电负性角度解释作配体时，配位原子是C而不是O的原因是___________________。（4）2-巯基烟酸氧钒配合物（如图甲）是有效调节血糖的新型药物的主要成分。①2-巯基烟酸氧钒配合物中键长_________（填“大于”“等于”或“小于”）V—O键长，该物质中氮原子的杂化方式是_________________。②相同条件下，2-巯基烟酸（如图乙）在水中溶解性好于2-巯基烟酸氧钒配合物的原因是____。（5）某钒的氧化物的晶胞如图。①氧的配位数为_____________。②已知上述晶胞为立方晶胞，距离最近的钒原子和氧原子间的核间距为，晶体密度为，则晶胞中底面上的两个氧原子的核间距为__________cm.9．中国的铀工业自20世纪50年代兴起，现已形成完整的和具有相当规模的科研和工业生产体系。铀是原子反应堆的原料，常见铀的化合物有UF4、UO2及(NH4)4〔UO2(CO3)3〕等。回答下列问题：(1)UF4用Mg或Ca还原可得金属铀。①基态氟原子的价电子排布图为_____________；②金属铀的一种堆积方式为体心立方堆积，该堆积方式的空间利用率为_______；③UF4用Mg或Ca还原时，其氧化产物是MgF2或CaF2，已知MgF2的熔点高于CaF2，其原因是_________________。(2)已知：(NH4)4〔UO2(CO3)3〕3UO2+10NH3↑+9CO2↑+N2↑+9H2O↑①(NH4)4〔UO2(CO3)3〕存在的微粒间作用力是_________；a.离子键b.共价键c.配位键d.金属键②NH4+的空间构型为______，与NH4+等电子体的分子或离子有_____(写一种)；③CO32－中碳原子杂化轨道类型为_________；(3)UO2的晶胞结构如图所示：①晶胞中U原子位于面心和顶点，氧原子填充在U原子堆积形成的空隙中，在该空隙中氧原子堆积形成的立体的空间构型为___________(填“立方体”、“四面体”、“八面体”)；②若两个氧原子间的最短距离为anm，则UO2晶体的密度为__________g·cm－3。(列出含a算式即可。用NA表示阿伏加德罗常数的值。)10．钛(Ti)有“21世纪将是钛的世纪”之说，而钛铝合金广泛用于航天领域，已知熔融的TiO2能够导电。回答下列问题：(1)写出基态Ti原子的价层电子排布图____________，钛元素在周期表中的位置是____________。(2)TiO2、TiCl4和TiBr4的熔点如下表所示，解释表中钛的化合物熔点存在差异的原因_________。(3)TiC14可由TiO2和光气(COC12)反应制得，反应为TiO2+2COC12TiCl4+2CO2。反应中COC12和CO2碳原子的杂化方式分别为____________、____________，COCl2的空间构型是_______。(4)钛铝合金中，原子之间是由____________键形成的晶体，一种钛铝合金具有面心立方最密堆积的结构，在晶胞中Ti原子位于顶点和面心位置，Al原子位于棱心和体心，则该合金中Ti和Al原子的数量之比为____________。(5)已知TiO2晶胞中Ti4+位于O2－所构成的正八面体的体心，TiO2晶胞结构如图所示：①根据晶胞图分析TiO2晶体中Ti4+的配位数是____________。②已知TiO2晶胞参数分别为anm、bnm和cnm，设阿伏加德罗常数的数值为NA，则TiO2的密度为____________g·cm-3(列出计算式即可)。11．2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古德伊纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰三位科学家，以表彰他们在锂电池领域所做出的巨大贡献。请回答下列问题：（1）LiCoO2、LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料。基态Co原子核外电子排布式为___，基态磷原子中，电子占据的最高能层符号为___；该能层能量最高的电子云在空间有___个伸展方向，原子轨道呈___形。（2）[Co(NO3－)4]2－中Co2+的配位数为4，配体中N的杂化方式为__，该配离子中各元素的第一电离能由小到大的顺序为___(填元素符号)，1mol该配离子中含σ键数目为___NA。（3）LiFePO4属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图所示：这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为___(用n代表P原子数)。（4）钴蓝晶体结构如图，该立方晶胞由4个I型和4个Ⅱ型小立方体构成，其化学式为___，晶体中Al3+占据O2－形成的___(填“四面体空隙”或“八面体空隙”)。NA为阿伏加德罗常数的值，钴蓝晶体的密度为___g·cm－3(列计算式)。12．硼、硅、硒等元素及其化合物用途广泛。请回答下列问题：（1）基态硒原子的价电子排布式为_______；SeO2常温下为白色晶体，熔点为340～350℃，315℃时升华，则SeO2固体为________晶体。（2）在硼、硅、硒的气态氢化物中，其立体构型为正四面体的是_______（填化学式），在硅的氢化物中共用电子对偏向氢元素，氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，则硒与硅的电负性大小为Se_____Si（填“＞”或“＜”）。（3）在周期表的第二周期中，第一电离能介于硼元素和氮元素之间的元素有_____种。（4）硼元素具有缺电子性（价电子数少于价层轨道数），其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成配合物，如BF3能与NH3反应生成BF3·NH3，BF3·NH3中B与N之间形成______键；NH3中N原子的杂化轨道类型为______，写出与NH3等电子体的一种离子符号________。（5）金刚砂（SiC）的摩氏硬度为9.5，其晶胞结构如图所示。在SiC中，每个Si原子周围距离最近的Si原子数目为________；若金刚砂的密度为ρg·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则晶胞中碳原子与硅原子的最近距离为________pm。（用含ρ和NA的式子表示）【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、晶胞的相关计算1．D解析：镍DMn2+价层电子排布式为3d54s2达到稳定结构，不易失电子形成Mn3+，Fe2+价电子排布式为3d6，要失去1个电子才达到稳定结构，较易形成Fe3+，所以锰的第三电离能大于铁小于24S氯化锂是离子化合物，属于离子晶体，氯化钛是共价化合物，属于分子晶体，离子晶体里的离子键要比分子晶体里的分子间作用力强6【解析】【分析】(1)基态Ti原子的价电子排布式为3d24s2，结合泡利原理、洪特规则画出价电子排布图；(2)在第四周期d区元素中，与Ti原子未成对电子数相同，该元素核外电子排布式为[Ar]3d84s2；(3)Ti原子密置层排列为ABABAB…排列方式，属于六方最密堆积，平行六面体的晶胞上下底面为菱形，平行六面体均分为2个正三棱柱，其中1个正三棱柱的中心有1个Ti原子，金属钛晶胞俯视图与D相符合；(4)原子轨道处于半满、全满时能量更低更稳定；(5)HCHO和CO2中C原子杂化方式不同；(6)①1个[Co(NH3)6]3+中含有18个共价键，6个配位键，配位键也是σ键；②SCN-的结构式为[S＝C＝N]-，C原子没有孤对电子，N和S都有孤对电子，电负性越大，对孤电子对吸引力越大；(7)离子晶体比分子晶体熔点高；(8)由图1里面1个晶胞里Ti、O两种原子的个数可知Ti原子的配位数，由图2可知1个晶胞里各原子的个数，计算出晶胞的质量，结合密度计算晶胞的体积，晶胞的体积开三次方得到晶胞的棱长，再由图3中两种原子半径与棱长的关系进行计算；根据以上分析进行解答。【详解】(1)Ti的原子序数为22，根据能级图及能量构造原理可得核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d24s2，价电子排布式为3d24s2，价电子排布图为：。答案为：。(2)Ti原子未成对电子数为2，在第四周期d区元素中，与Ti原子未成对电子数相同的元素的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d84s2，为镍元素。答案为：镍。(3)根据金属钛的原子堆积方式可知，该堆积方式为ABABABA…晶胞结构为，故金属钛晶胞俯视图为D。答案为：D。(4)Mn2+价层电子排布式为3d54s2达到稳定结构，不易失电子形成Mn3+，Fe2+价电子排布式为3d6，要失去1个电子才达到稳定结构，较易形成Fe3+，所以锰的第三电离能大于铁。答案为：Mn2+价层电子排布式为3d54s2达到稳定结构，不易失电子形成Mn3+，Fe2+价电子排布式为3d6，要失去1个电子才达到稳定结构，较易形成Fe3+，所以锰的第三电离能大于铁。(5)HCHO分子是平面结构，键角接近120˚，而CO2的键角是180˚，C原子的杂化类型不同，键角不同。答案：小于。(6)①1个NH3含有3个共价键，还能形成1个配位键，共价键和配位键都是σ键，所以1mol[Co(NH3)6]3+含24molσ键。答案：24。②SCN-的结构式为[S＝C＝N]-，C原子没有孤对电子，N和S原子都有孤对电子，电负性越大对孤电子对吸引力越强，越不易给出电子形成配位键，N的电负性大于S，所以SCN-与金属离子形成的配离子中配位原子是S。答案为：S。(7)依题意，氯化锂是离子化合物，属于离子晶体，氯化钛是共价化合物，属于分子晶体，离子晶体里的离子键要比分子晶体里的分子间作用力强，所以离子晶体的熔点比较高。答案为：氯化锂是离子化合物，属于离子晶体，氯化钛是共价化合物，属于分子晶体，离子晶体里的离子键要比分子晶体里的分子间作用力强。(8)图1中，由均摊法可知1个晶胞含2个黑球4个白球(2个白球在体内，4个白球在面心)，所以黑球为钛，白球为氧，1个钛与6个氧相连，钛的配位数为6；由图2可知1个晶胞含4个TiN，TiN的相对式量为62，图3棱上三个粒子相切，设晶胞棱长为a，d=，a=，[4r(Ti)]2=2a2，r(Ti)=a，2r(Ti)+2r(N)=a，r(N)=。答案为：6；。2．F解析：3d54s16F＞N＞H4N和Fsp3杂化Cr(NH3)3F3为分子晶体，NaCl为离子晶体，分子间作用力远远小于离子键铬离子【解析】【分析】【详解】(1)Cr为24号元素，其核外电子排布为1s22s22p63s23p64s13d5，则其价电子排布为3d54s1，其中3d和4s轨道上的电子均为单电子，因此单电子数为6；(2)同周期自左而右，电负性增大，电负性F＞N；H元素与F、N元素化合时，H元素表现正化合价，H元素的电负性比F、N元素小，故电负性F＞N＞H；(3)NH3中N的价层电子对数=；由Cr的配位数为6知，该物质为配盐(无外界)，所以N和F均为配位原子；NH3中孤电子对在与Cr成键时，N的价层电子对数不变，所以杂化类型不变，N的杂化类型为sp3；(4)由Cr(NH3)3F3易升华可知，其熔沸点较低，应为分子晶体，而NaCl为离子晶体，离子键强于分子间作用力，所以NaCl熔沸点高很多；(5)由图示可知，该六棱柱中白色小球有4个，均为六棱柱所有；在六棱柱的顶点有12个黑色小球，为6个六棱柱所有；上下的面心有2个黑色小球，为2个六棱柱所有，在六棱柱内部还有3个黑色小球，则六棱柱中黑色小球共有个，白色小球和黑色小球的比例为4:6=2:3，根据化学式Cr2O3，可知白色小球为铬离子；根据计算六棱柱中有4个Cr和6个O，则其质量，则晶体密度，则。3．B解析：低sp2平面三角形碳18【解析】【分析】【详解】（1）根据化学式BaCuSi4O10，BaCuSi2O6，其中Ba为+2价，Si为+4价，O为-2价，由化合价代数和为零得：“中国蓝”、“中国紫”中均具有Cun＋离子，n＝2，基态时该阳离子的价电子排布式为3d9。故答案为：2；3d9；（2）CO32一中心原子C的价电子为3+=3，为平面三角形结构，键角∠OCO为120°。根据所学，钙离子半径小与氧之间的作用力大，碳酸钙更容易分解，故从原料分解的角度判断“埃及蓝”的合成温度比“中国蓝”更低。故答案为：120°；低；（3）配离子Cu（CN）32-中，中心离子的价层电子对个数是3且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断中心原子的杂化方式为sp2，该配离子的空间构型为平面三角形；CN－中配位原子是碳，因为N元素电负性较大，不易提供孤电子对，故答案为：sp2；平面三角形；碳；（4）①以上面面心上的Ca原子为例，该晶胞中该Ca原子配位的Cu原子包含其上面6个、相同层6个、下层6个，所以其配位数是18，故答案为：18；②同一层中，六边形中心上的Ca原子和边上的两个Ca原子形成正三角形，所以Ca原子之间的最短距离是六边形边长=2××（同层相邻Ca-Cu距离）=2××294pm=294pm；该晶胞中Ca原子个数=12×+2×=3、Cu原子个数=12×+6×+6=15，该晶胞体积=（m2sin60°×6×n）cm3=m2ncm3，晶体密度==g·cm－3，故答案为：。【点睛】本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、原子杂化类型判断、配合物等知识点，侧重考查元素化合物性质、物质结构等知识点，明确原子结构、物质结构是解本题关键，难点是晶胞计算，需要较好的数学空间想象能力及计算能力。4．A解析：灼烧时基态铜原子的电子跃迁到较高能级，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将以一定波长（可见光区域）的光的形式释放能量M1sp312NA配位键、共价键和离子键O＞S＞H＞Cu1：2××1010【解析】【分析】【详解】（1）铜盐在灼烧时会产生特殊的颜色，这是由于金属的焰色反应导致的：灼烧时基态铜原子的电子跃迁到较高能级，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将以一定波长（可见光区域）的光的形式释放能量；故答案为：灼烧时基态铜原子的电子跃迁到较高能级，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将以一定波长（可见光区域）的光的形式释放能量；（2）CuSO4溶液中，金属阳离子的核外电子排布式为：，最高能层符号是M，3d有5个轨道，根据洪特规则和泡利不相容规则，一个轨道最多容纳2个电子，故有1个未成对电子；故答案为：M；1；（3）①[Cu(H2O)4]2+中O原子的杂化类型，可直接分析水中氧原子的杂化方式，根据公式计算，故氧原子采取sp3杂化；1mol[Cu(H2O)4]2+中，每摩尔水含2molσ键，氧和铜形成1mol配位键，故1mol[Cu(H2O)4]2+中含有σ键的个数为12NA；故答案为：sp3；12NA；②根据CuSO4·5H2O的结构图可知，4个水和铜形成配位键，由原子提供孤对电子，水与硫酸根均含共价键，硫酸铜还含有离子键，故CuSO4·5H2O结构中含有的化学键的类型有配位键、共价键和离子键；根据元素周期律可知，元素周期表越靠近右上位置，电负性越强，故CuSO4·5H2O所含元素的电负性大小顺序为O＞S＞H＞Cu；故答案为：配位键、共价键和离子键；O＞S＞H＞Cu；（4）①晶胞中共有同一顶点的3个面心的微粒与顶点微粒形成正四面体，晶胞中正四面体数目为8；面心位置6个微粒围成正八面体，将晶胞补全可知共用1条棱的4个面心与该棱顶点微粒也围成正八面体，而这样的正八面体为4个晶胞共有，晶胞单独占有正八面体数目，故晶体中正八面体和正四面体空隙数的比值为；②该硫化铜（CuS）晶体中，硫离子位于8个顶点和6个面心，故1个晶胞中硫离子数为：，铜离子个数也为4，则晶胞体积：（pm3），两个最近的S2-是位于顶点和面心的位置，则两个最近的S2-之间的距离为边长的倍，最近距离为：××1010；故答案为××1010。5．C解析：bae正四面体3：14【解析】【详解】（1）C60晶体为面心立方排布，所以每个C60晶胞有4个C60分子（面心3个，顶点1个），所以一个C60晶胞的质量为；答案为：；（2）a．冰融化时氢键被破，干冰分子之间只存在范德华力，融化时破坏范德华力，氢键比范德华力强，故晶体的熔点冰＞干冰，故a错误；b．水分子间存在氢键，且氢键有方向性，导致水分子形成冰时存在较大的空隙，干冰分子之间只存在范德华力，形成的分子晶体是密堆积，晶体中的空间利用率：干冰＞冰，故b正确；c．干冰分子之间存在范德华力，水分子间存在氢键，晶体中分子间相互作用力类型不相同，故c错误；答案为：b；（3）a．金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体，碳原子的杂化类型为sp3杂化；石墨中的碳原子与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成平面正六边形结构，碳原子的杂化类型为sp2杂化，故a正确；b．sp2杂化中，s轨道的成分比sp3杂化更多，而且石墨的碳原子还有大π键所以形成的共价键更短，更牢固，即石墨的层内共价键键长比金刚石的键长短，故b错误；c．石墨的层内共价键键长比金刚石的键长短，作用力更大，破坏化学键需要更大能量，所以晶体的熔点金刚石＜石墨，故c错误；d．金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体，键角为109°28′，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构，键角为120°，故d错误；e．金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构，而每个碳原子还有一个2p轨道，其中有一个2p电子．这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键．因而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动，类似金属键的性质，石墨为层状结构，层与层之间通过范德华力连接，说明晶体中含有共价键、金属键、范德华力，故e正确；f．金刚石是原子晶体，石墨为层状结构，层与层之间通过范德华力连接，石墨为混合型晶体，不属于原子晶体，故f错误；答案为：ae；（4）由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，顶点有8个C原子，在BN晶体中，每个B原子和4个N原子形成共价键，所以B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为正四面体；B原子的配位数是4，B原子与N原子之间共价键的数目是12，所以B原子与N原子之间共价键的数目与配位键的数目比为3：1，一个晶胞中N原子数目为4；答案为：正四面体；3：1；4；（5）已知单质的晶体密度为，的相对原子质量为，是面心立方最密堆积，故晶胞内有4个Cu分子（面心3个，顶点1个），阿伏加德罗常数为，晶胞的体积为：，又，则。6．H解析：直线形10N的电负性强于P，对成键电子对吸引能力更强，成键电子对离中心原子更近，成键电子对之间距离更小，排斥力更大致使键角更大，因而PH3的键角小于NH3(或氮原子电负性强于磷原子，PH3中P周围的电子密度小于NH3中N周围的电子密度，故PH3的键角小于NH3)sp310Fe3N×10213d8Ce【解析】【详解】(1)、N5结构是对称的，5个N排成V形，5个N结合后都达到8电子结构，且含有2个N=N键，满足条件的结构为，故“Ns”带一个单位正电荷。因此化学式为“N8”的离子晶体是由N5+和N3-形成的，电子式为，其中的阴离子和CO2互为等电子体，则其空间构型为直线形。(2)、N4与白磷的结构类似，因此N2H44+的结构式为，所以1个N2H44+中含有10个σ键。(3)由于N的电负性强于P，对成键电子对的吸引能力更强，成键电子对离中心原子更近，成键电子对之间距离更小，排斥力更大致使键角更大，因而PH3的键角小于NH3。(4)①、P4S3分子中硫原子的价层电子对数是4，含有2对孤电子对，杂化轨道类型为sp3；②、分子中每个P含有1对孤对电子，每个S含有2对孤电子对，则每个P4S3分子中含孤电子对的数为4×1+3×2=10。(5)、根据均摊法在氮化铁晶胞中，含有N原子数为2，Fe原子数为，所以氮化铁的化学式Fe3N，若晶胞底边长为anm，高为cnm，则晶胞的体积是，所以这种磁性氮化铁的晶体密度为。(6)、铜的原子序数是29，基态时Cu3+的电子排布式为[Ar]3d8；根据表中数据可知Ce的第三电离能与第四电离能相差最小，所以最有可能显示+4价的稀土元素是Ce。【点睛】一般情况下，计算晶胞密度时，当知道一个原子的质量为多少，就很容易计算。一个原子的质量为。7．H解析：发射正四面体sp3液态水中分子间相对自由，冰中每个水分子中的氢原子和氧原子共参与形成4个氢键，水分子形成正四面体，分子间距离增大，密度减小H2O2为极性分子，CS2为非极性分子，根据相似相溶原理，H2O2难溶于CS2290812r【解析】【分析】(1)Fe的电子排布式是[Ar］3d64s2，O2-核外电子总数为10，其原子核外有10种运动状态不同的电子；(2)PO43-中P原子价层电子对个数=，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断该微粒空间构型及P原子的杂化形式；(3)液态水中分子间相对自由，冰中每个水分子中的氢原子和氧原子共参与形成4个氢键，水分子形成正四面体，使水分子之间间隙增大,密度变小,导致固态H2O的密度比其液态时小，H2O2为极性分子,而CS2为非极性溶剂,根据“相似相溶”规律可知；(4)晶格能是气态离子形成1mol离子晶体释放的能量(5)①有一个Ti原子位于体心，在三维坐标中，体心Ti原子可以形成3个面，每一个形成的面上有4个Ti原子；由晶胞的截图可知，顶点Ti原子与小立方体顶点P原子最邻近，与体对角线的P原子次近邻；②磷化钛晶胞为面心立方密堆积，晶胞中P原子位于顶点和面心上，Ti位于棱边上和体内，利用均摊法计算。【详解】(1)Fe的电子排布式是[Ar］3d64s2，价电子轨道表示式（电子排布图）为，故答案为：；O2-核外电子总数为10，其原子核外有10种运动状态不同的电子，故答案为10；(2)紫红色波长介于380-435nm之间，是一种发射光谱，故答案为：发射；PO43-中P原子价层电子对个数=，且不含孤电子对，据价层电子对互斥理论判断该微粒VSEPR模型为正四面体形、P原子的杂化形式为

sp3；故答案为正四面体、sp3；(3)液态水中分子间相对自由，冰中每个水分子中的氢原子和氧原子共参与形成4个氢键，水分子形成正四面体，使水分子之间间隙增大,密度变小,导致固态H2O的密度比其液态时小，故答案为：液态水中分子间相对自由，冰中每个水分子中的氢原子和氧原子共参与形成4个氢键，水分子形成正四面体，分子间距离增大，密度减小；H2O2为极性分子,而CS2为非极性溶剂,根据“相似相溶”规律可知,H2O2难溶于CS2，故答案为：H2O2为极性分子，CS2为非极性分子，根据相似相溶原理，H2O2难溶于CS2；(4)图中：2Li（晶体）+1/2O2（g）=Li2O（晶体）的△H=-598KJ·mol−1，Li原子的第一电离能为Li原子失去1个电子所需要的能量，所以其第一电离能为1040/2kJ·mol－1=520kJ·mol－1；O=O键键能为氧气分子变为氧原子所需能量，其键能=2×249kJ·mol－1=498kJ·mol－1；晶格能是气态离子形成1mol离子晶体释放的能量，所以其晶格能为2908kJ·mol－1，故答案为：2908；(5)①根据磷化钛晶体可知，有一个Ti原子位于体心，在三维坐标中，体心Ti原子可以形成3个面，每一个形成的面上有4个Ti原子，则该Ti原子最邻近的Ti的数目为3×4=12个；由晶胞的截图可知，顶点Ti原子与小立方体顶点P原子最邻近，与体对角线的P原子次近邻，Ti原子与跟它最邻近的P原子之间的距离为r，则跟它次邻近的P原子之间的距离为=r，故答案为：12；r；②磷化钛晶胞为面心立方密堆积，晶胞中P原子位于顶点和面心上，Ti位于棱边上和体内，每个晶胞中含有的P原子个数为8×+6×=4，含有的Ti原子个数为12×+1=4，P原子和Ti原子的体积之和为π（a+b）3×4pm3，晶胞的边长（2a+2b）pm，体积为（2a+2b）3pm3，则在磷化钛晶体中原子的空间利用率为×100%，故答案为：×100%；【点睛】本题考查物质结构和性质，侧重于考查分析能力、计算能力以及对基础知识的综合应用能力，注意电子排布式书写、晶胞的计算方法是解答关键，难点是晶胞的计算。8．C解析：3d直线型O的电负性大于C，对电子的吸引能力强小于sp2形成分子间氢键3【解析】【分析】钒是23号原子，核外电子排布式为：；依据公式计算的杂化方式为：，为sp杂化；化合物中，中心原子V的价电子与配体提供的电子数之和为18，由于钒的价电子数是5个，每个CO的C给钒提供2个电子，则配体提供个电子，又该配体是由5个原子构成的；O的电负性大于C，对电子的吸引能力更强；单键是键，采取头碰头的方式，键长长，双键有键，采取肩并肩的方式，键长短；根据钒的氧化物的晶胞可知，与氧直接相连的钒原子有3个；根据结构可知，晶体边长（a）的倍=2d+（晶胞底面上的两个氧原子的核间距）。【详解】（1）钒是23号原子，核外电子排布式为：，核外电子排布遵循能量最低原理，先排4s，再排3d，故最高能级是3d；故答案为：3d；（2）依据公式计算的杂化方式为：，为sp杂化，推测的立体构型是直线型；故答案为：直线型；（3）①化合物中，中心原子V的价电子与配体提供的电子数之和为18，由于钒的价电子数是5个，每个CO的C给钒提供2个电子，则配体提供个电子，又该配体是由5个原子构成的，故该配体的大π键可表示为：；②当作配体时，由于O的电负性大于C，对电子的吸引能力更强，所以配位原子是C而不是O；故答案为：；O的电负性大于C，对电子的吸引能力强；（4）2-巯基烟酸氧钒配合物中V—O单键是键，采取头碰头的方式，键长长，键双键有键，采取肩并肩的方式，键长短，故键长小于V—O键长，再该物质中，形成了碳氮双键，氮的杂化方式是sp2杂化；故答案为：小于；sp2；（5）找氧的配位数，根据钒的氧化物的晶胞可知，与氧直接相连的钒原子有3个，故氧的配位数是3；根据结构可知，晶体边长（a）的倍=2d+（晶胞底面上的两个氧原子的核间距），，，则=晶体边长（a）的倍-2d，；故答案为：3；。【点睛】关于晶胞的计算，要仔细观察晶胞图，观察原子的位置及结构，巧用数学公式进行分析，该题的大派键可以根据题上信息来分析，如果没有告诉电子，则可根据以下顺序来分析大派键：写出原子的电子式，分析成键特点；先让各原子以相连，即只有一个共用电子对；写路易斯结构式；若原子有单电子，则该电子参与形成大派键，若原子中无单电子，最多有一对电子参与形成大派键。9．F解析：68%MgF2或CaF2均为离子晶体，MgF2的晶格能大于CaF2abc正四面体CH4sp2立方体【解析】【分析】(1)①F元素常用第二周期VIIA族，价电子排布式为2s22p5，结合泡利原理、洪特规则画出价电子排布图；②根据体心立方堆积晶胞的内部结构计算空间利用率，空间利用率＝；③CaF2和MgF2都是离子晶体，离子电荷相同，离子半径越小，晶格能越大，晶体的熔点越高；(2)①(NH4)4〔UO2(CO3)3〕为离子晶体，含有离子键，铵根离子中有共价键和配位键；②根据VSEPR理论判断NH4＋的空间构型，等电子体是指原子总数相同，价电子总数也相同的微粒；③根据VSEPR理论和杂化轨道理论判断；(3)①由UO2的晶胞结构，氧原子与周围的4个U原子形成正四面体结构，氧原子位于正四面体的中心；②如图晶胞内部上半部4个O原子形成正方形，正方形边长为晶胞棱长的，均摊法计算晶胞中U、O原子数目，用阿伏伽德罗常数表示出晶胞质量，晶体密度＝晶胞质量÷晶胞体积。【详解】(1)①F原子价电子排布式为2s22p5，由泡利原理、洪特规则，价层电子排布图为；②根据体心立方堆积晶胞的内部结构，1个体心立方晶胞含有硬球数目为8×＋1＝2个，设硬球边长为a，根据硬球接触模型，则硬球半径与晶胞边长的关系为4r＝a，所以r＝a，所以空间利用率＝＝=×100%＝68%；③MgF2和CaF2均为离子晶体，Mg2＋半径小于Ca2＋半径，MgF2的晶格能大于CaF2，故MgF2的熔点较高；(2)①(NH4)4〔UO2(CO3)3〕为离子晶体，含有离子键，铵根离子中有共价键和配位键；②对于NH4＋，根据VSEPR理论，价电子对数为VP＝BP＋LP＝4＋＝4，VSEPR模型为四面体形，形成4根N−H键，则其空间构型为正四面体；等电子体是指原子总数相同，价电子总数也相同的微粒，所以与NH4＋互为等电子体的分子或离子有：CH4、BH4−（或BeH42−、AlH4−、SiH4及GeH4）；③对于CO32−，根据VSEPR理论，价电子对数为VP＝BP＋LP＝3+＝3，根据杂化轨道理论，中心C为sp2杂化；(3)①氧原子与周围的4个U原子形成正四面体结构，氧原子位于正四面体的中心，则氧原子填充在铀原子形成的正四面体空隙中；②如图晶胞内部上半部4个O原子形成正方形，正方形边长为晶胞棱长的，若两个氧原子的最近距离为anm，则晶胞棱长为2anm，晶胞体积＝(2a×10−7cm)3，U原子数目＝8×＋6×＝4，O原子数目＝8，晶胞质量＝g，故晶体密度＝g÷(2a×10−7cm)3＝g•cm−3。10．B解析：第四周期第ⅣB族TiO2为离子晶体，TiCl4和TiBr4为分子晶体，故TiO2的熔点高，TiCl4和TiBr4的结构相似，TiBr4的相对分子质量比的TiCl4相对分子质量大，则TiBr4的范德华力比TiCl4的范德华力强，故TiBr4的熔点比TiCl4的熔点高sp2杂化sp杂化平面三角形金属1:16【解析】【分析】（1）Ti原子的原子序数是22，在元素周期表中位于第四周期第ⅣB族，基态Ti原子的价层电子排布图为；（2）比较几种晶体的熔点，离子晶体的熔点高，分子晶体的结构相似时，相对分子质量越大，范德华力越强，熔点越高；（3）利用价层电子对数求杂化类型及分子间的空间构型；（4）晶胞中原子个数的求法；（5）求TiO2晶体密度时，注意一个晶胞中含有2个Ti原子、4个O原子，注意晶胞参数的单位换算。【详解】（1）Ti原子的原子序数是22，在元素周期表中位于第四周期第ⅣB族，基态Ti原子核外电子排布式为[Ar]3d24s2，基态Ti原子的价层电子排布图为；（2）TiO2为离子晶体，TiCl4和TiBr4为分子晶体，故TiO2的熔点高，TiCl4和TiBr4的结构相似，TiBr4的相对分子质量比的TiCl4相对分子质量大，则TiBr4的范德华力比TiCl4的范德华力强，故TiBr4的熔点比TiCl4的熔点高；（3）COC12分子中碳原子的价层电子对数是3，故COC12分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化，且中心原子碳原子没有孤电子对，COCl2的空间构型是平面三角形；CO2分子中碳原子的价层电子对数是2，故CO2分子中碳原子的杂化方式为sp杂化；（4）钛铝合金