届鲁科版 晶体结构与性质 单元测试Word文档下载推荐.docx
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r(Na+)、r(O2-)<
r(Cl-)
(4)4 8
(5)水分子之间形成氢键
2.(2018·
东莞质检)卤族元素的单质和化合物在生产生活中有重要的用途。
(1)基态溴原子的核外电子排布式为[Ar]__________。
(2)在一定浓度的HF溶液中,氟化氢是以缔合形式(HF)2存在的。
使氟化氢分子缔合的作用力是________________。
(3)HIO3的酸性________(填“强于”或“弱于”)HIO4,原因是____________________________________________________________________________________________________。
(4)ClO
中心氯原子的杂化类型为________,ClO
的空间构型为__________。
(5)晶胞有两个基本要素:
①原子坐标参数:
表示晶胞内部各微粒的相对位置。
下图是CaF2的晶胞,其中原子坐标参数A处为(0,0,0);
B处为
;
C处为(1,1,1)。
则D处微粒的坐标参数为________。
②晶胞参数:
描述晶胞的大小和形状。
已知CaF2晶体的密度为cg·
cm-3,则晶胞中Ca2+与离它最近的F-之间的距离为________nm(设NA为阿伏加德罗常数的值,用含c、NA的式子表示;
相对原子质量:
Ca—40 F—19)。
解析
(1)基态溴原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5。
(2)氟原子的半径小,电负性大,易与氢形成氢键。
(3)同HIO3相比较,HIO4分子中非羟基氧原子数多,I的正电性高,导致I—O—H中O的电子向I偏移,因而在水分子的作用下,越容易电离出H+,即酸性越强;
所以HIO3的酸性弱于HIO4。
为角形,中心氯原子周围有四对价层电子,ClO
中心氯原子的杂化轨道类型为sp3;
根据价层电子对互斥理论,ClO
中心原子价电子对数为4,采取sp3杂化,轨道呈四面体构型,但由于它配位原子数为3,所以有一个杂化轨道被一个孤电子对占据,所以分子构型为三角锥形。
(5)氟化钙晶胞中,阳离子Ca2+呈立方密堆积,阴离子F-填充在四面体空隙中,面心立方点阵对角线的1/4和3/4处;
根据晶胞中D点的位置看出,D点的位置均为晶胞中3/4处;
已知一个氟化钙晶胞中有4个氟化钙;
设晶胞中棱长为Lcm;
氟化钙的式量为78;
根据密度计算公式:
ρ=m/V=4×
78/NA×
L3=c,所以L=
由晶胞中结构看出,与Ca2+最近的F-距离为
L,即
×
cm=
107nm。
答案
(1)3d104s24p5
(2)氢键 (3)弱于 同HIO3相比较,HIO4分子中非羟基氧原子数多,Ⅰ的正电性高,导致I—O—H中O的电子向Ⅰ偏移,因而在水分子的作用下,越容易电离出H+,即酸性越强 (4)sp3 三角锥形 (5)
107或
107
3.(2018·
广东五校诊断)磷是生物体中不可缺少的元素之一,它能形成多种化合物。
(1)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)磷元素与同周期相邻两元素相比,第一电离能由大到小的顺序为__________________。
(3)单质磷与Cl2反应,可以生成PCl3和PCl5,其中各原子均满足8电子稳定结构的化合物中,P原子的杂化轨道类型为__________________,其分子的空间构型为__________________。
(4)磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料,图甲为其晶胞,硼原子与磷原子最近的距离为acm。
用Mg·
mol-1表示磷化硼的摩尔质量,NA表示阿伏加德罗常数的值,则磷化硼晶体的密度为__________。
甲 乙
(5)H3PO4为三元中强酸,与Fe3+形成H3[Fe(PO4)2],此性质常用于掩蔽溶液中的Fe3+。
基态Fe3+的核外电子排布式为____________;
PO
作为_____________为Fe提供_______________。
(6)磷酸盐分为直链多磷酸盐、支链状超磷酸盐和环状聚偏磷酸盐三类。
某直链多磷酸钠的阴离子呈图乙所示的无限单链状结构,其中磷氧四面体通过共用顶角氧原子相连。
则该多磷酸钠的化学式为__________。
解析 (3)PCl3中各原子均满足8电子稳定结构,PCl5中P原子为10电子结构,PCl3中P原子采取sp3杂化,其分子的空间构型为三角锥形。
(4)设该晶胞的边长为xcm,硼原子与磷原子最近的距离为晶胞体对角线的
,则
x=a,x=
a。
该晶胞中含有的B原子数为4,P原子数为8×
=4,即含有4个BP,故磷化硼晶体的密度为
g÷
3=
g·
cm-3。
(6)由图乙可知,每个P与3个O形成阴离子,且P的化合价为+5,则该多磷酸钠的化学式为NaPO3或(NaPO3)n。
答案
(1)M 3 哑铃
(2)P>
S>
Si
(3)sp3 三角锥形
(4)
cm-3(其他合理答案均可)
(5)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 配体 孤电子对
(6)NaPO3或(NaPO3)n
【拓展延伸】
近几年高考命题的物质载体有:
①碳及其化合物,如金刚石、石墨和足球烯等;
②硅及其化合物,如硅酸盐、硅晶体等;
③氮、磷、砷及其化合物;
④硫及其化合物;
⑤氟、氯、溴单质及其化合物。
4.前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的价电子层中未成对电子均只有1个,并且A-和B+的电子数相差为8;
与B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2。
回答下列问题:
A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。
(1)该化合物的化学式为______;
D的配位数为________。
(2)列式计算该晶体的密度为________g·
解析 根据分摊法,可以求得化合物的化学式为K2NiF4,晶体的密度可由晶胞的质量除以晶胞的体积求得。
答案
(1)K2NiF4 6
(2)
=3.4
5.(2018·
安徽高三阶段性测试)铁触媒是重要的催化剂,CO与铁触媒作用导致其失去催化活性:
Fe+5CO===Fe(CO)5;
除去CO的化学反应方程式为
[Cu(NH3)2]OOCCH3+CO+NH3===[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3。
(1)基态Fe原子的价电子排布图为________________。
(2)Fe(CO)5又名羰基铁,常温下为黄色油状液体,则Fe(CO)5的晶体类型是_____,与CO互为等电子体的分子的分子式为________。
(3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的杂化类型是________,配体中提供孤对电子的原子是________。
(4)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反应中,肯定形成的有________(双选;
填选项字母)。
a.离子键B.配位键
c.非极性键D.σ键
(5)单质铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞分别如图所示,面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为____________,面心立方堆积与体心立方堆积的两种铁晶体的晶胞参数分别为apm和bpm,则
=________。
解析
(1)基态铁原子核外有26个电子,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,则其价电子排布图为
(2)Fe(CO)5常温下为液体,说明其熔、沸点较低,则Fe(CO)5为分子晶体。
与CO互为等电子体的分子为N2。
(3)该配合物含有两种类型的碳原子,
中的C原子为sp2杂化,—CH3中的C原子为sp3杂化。
配体为NH3,则提供孤对电子的原子是N。
(4)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反应中Cu2+与NH3、CO新生成配位键,Cu2+与配体中N、C原子之间的配位键也是σ键,故本题选bd。
(5)面心立方晶胞中Fe的个数为8×
=4,体心立方晶胞中Fe的个数为8×
+1=2,故铁原子个数比为2∶1。
设铁原子的半径为rpm,根据题图,面心立方晶胞中面对角线为
a=4r,a=
r,体心立方晶胞中体对角线为
b=4r,b=
r,故
=
。
答案
(2)分子晶体 N2
(3)sp2、sp3 N
(4)bd
(5)2∶1
6.砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。
(1)GaF3的熔点高于1000℃,GaCl3的熔点为77.9℃,其原因是__________________________________________________。
(2)GaAs的熔点为1238℃,密度为ρg·
cm-3,其晶胞结构如图所示。
该晶体的类型为________,Ga与As以________键键合。
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
(1)GaF3的熔点高于1000℃,GaCl3的熔点为77.9℃,其原因是GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,而离子晶体的熔点高于分子晶体。
(2)GaAs的熔点为1238℃,其熔点较高,据此推知GaAs为原子晶体,Ga与As原子之间以共价键键合。
分析GaAs的晶胞结构,4个Ga原子处于晶胞体内,8个As原子处于晶胞的顶点、6个As原子处于晶胞的面心,结合“均摊法”计算可知,每个晶胞中含有4个Ga原子,含有As原子个数为8×
1/8+6×
1/2=4(个),Ga和As的原子半径分别为rGapm=rGa×
10-10cm,rAspm=rAs×
10-10cm,则原子的总体积为V原子=4×
π×
[(rGa×
1010cm)3+(rAs×
10-10cm)3]=
10-30(r
+r
)cm3。
又知Ga和As的摩尔质量分别为MGag·
mol-1,晶胞的密度为ρg·
cm-3,则晶胞的体积为V晶胞=4(MGa+MAs)/ρNAcm3,故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为
100%=
100%。
答案
(1)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体
(2)原子晶体 共价
100%
7.(2018·
河北三市联考)在一定条件下,金属相互化合形成的化合物称为金属互化物,如Cu9Al4、Cu5Zn8等。
(1)某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________(填“晶体”或“非晶体”)。
(2)基态铜原子有________个未成对电子;
Cu2+的电子排布式为__________________;
在CuSO4溶液中加入过量氨水,充分反应后加入少量乙醇,析出一种深蓝色晶体,该晶体的化学式为_________,其所含化学键有______________________,乙醇分子中C原子的杂化轨道类型为________。
(3)铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为________。
(SCN)2对应的酸有硫氰酸(H—S—C≡N)、异硫氰酸(H—N===C===S)两种。
理论上前者沸点低于后者,其原因是___________________________________。
(4)ZnS的晶胞结构如图甲所示,在ZnS晶胞中,S2-的配位数为________。
(5)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图乙所示,其晶胞边长为anm,那么该金属互化物的密度为________g·
cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
解析
(1)晶体中原子呈周期性有序排列,有自范性,而非晶体中原子排列相对无序,无自范性,题述金属互化物属于晶体。
(2)基态铜原子的电子排布式为[Ar]3d104s1,有1个未成对电子;
Cu2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9;
得到的深蓝色晶体为Cu(NH3)4SO4,Cu(NH3)4SO4中含有离子键、共价键、配位键。
乙醇分子中C原子的杂化轨道类型为sp3。
(3)类卤素(SCN)2的结构式为
1mol(SCN)2中含σ键的数目为5NA。
异硫氰酸(H—N===C===S)分子中N原子上连接有H原子,分子间能形成氢键,故沸点高。
(4)根据题中图甲知,距离Zn2+最近的S2-有4个,即Zn2+的配位数为4,而ZnS中Zn2+与S2-个数比为1∶1,故S2-的配位数也为4。
(5)根据均摊法,铜与金形成的金属互化物晶胞中Cu的个数为6×
=3,Au的个数为8×
=1,该金属互化物的化学式为Cu3Au,该金属互化物的密度为
cm-3=
答案
(1)晶体
(2)1 1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9
Cu(NH3)4SO4 共价键、离子键、配位键 sp3
(3)5NA 异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能
(4)4
(5)
(或其他合理答案)
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- 届鲁科版 晶体结构与性质 单元测试 晶体结构 性质