届高考化学鲁科版大一轮复习 选修3 物质结构与.docx
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届高考化学鲁科版大一轮复习选修3物质结构与
1.有关晶体的下列说法中正确的是( )
A.晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
B.原子晶体中共价键越强,熔点越高
C.冰熔化时水分子中共价键发生断裂
D.氯化钠熔化时离子键未被破坏
解析:
晶体中分子间作用力越大,其熔、沸点越高;分子内化学键的键能越大,分子越稳定,A错;原子晶体中共价键越强,其熔点越高,B正确;冰熔化时分子间作用力受到破坏,水分子中共价键未发生断裂,C错;氯化钠晶体熔化时离子键被破坏,D错。
答案:
B
2.下列各项所述的数字不是6的是( )
A.在NaCl晶体中,与一个Na+最近的且距离相等的Cl-的个数
B.在金刚石晶体中,最小的环上的碳原子个数
C.在二氧化硅晶体中,最小的环上的原子个数
D.在石墨晶体的片层结构中,最小的环上的碳原子个数
解析:
在二氧化硅晶体中,最小的环上有6个硅原子、6个氧原子。
答案:
C
3.下列有关晶胞的说法正确的是( )
A.晶胞中所含粒子数即为晶体的化学式
B.若晶胞为平行六面体,则侧棱上的粒子为2个晶胞共用
C.若晶胞为六棱柱,顶点上的粒子为6个晶胞共用
D.晶胞中不可能存在多个粒子
解析:
晶胞中的粒子数不一定为晶体的化学式,如金属铜的晶胞中,铜原子个数为4,A错;平行六面体即立方体,侧棱上的粒子为4个晶胞共用,B错;C项正确;1个晶胞中一般都有多个粒子,D错。
答案:
C
4.下列有关性质的叙述,可能属于金属晶体的是( )
A.由分子间作用力结合而成,熔点低
B.固体或熔融状态易导电,熔点在1000℃左右
C.由共价键结合成网状结构,熔点高
D.固体不导电,但溶于水或熔融后能导电
解析:
固体易导电的可能是金属晶体或石墨晶体。
答案:
B
5.下列化合物,按其晶体的熔点由高到低排列正确的是( )
A.SiO2 CsCl CBr4 CF4
B.SiO2 CsCl CF4 CBr4
C.CsCl SiO2 CBr4 CF4
D.CF4 CBr4 CsCl SiO2
解析:
SiO2为原子晶体,CsCl为离子晶体,CBr4和CF4都是分子晶体。
一般来说,原子晶体的熔、沸点高于离子晶体的,离子晶体的熔、沸点高于分子晶体的,而分于晶体的熔、沸点高低主要由分子间作用力决定,一般来说,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔、沸点越高,同时分子晶体的熔、沸点又受氢键、分子的极性等影响。
答案:
A
6.下列关于晶体的说法一定正确的是( )
A.分子晶体中都存在共价键
B.CaTiO3晶体中每个Ti4+与12个O2-相紧邻
C.SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
D.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
解析:
由于稀有气体所形成的晶体是单原子分子所形成的,故不存在共价键,A项错;从题图中CaTiO3晶体结构模型知,立方体的每一面上,每个Ti4+与4个O2-紧邻,即
。
从三维空间的立体结构想象,有三个这样的正方形环绕Ti4+,即Ti4+在晶体中与O2-紧邻的个数共有3×4=12个,故B项正确;C项,在SiO2晶体中,每个Si与4个O以共价键相连,C项错;D项,金属Hg为金属晶体,其常温呈液态,而蔗糖为分子晶体,常温为固态,则D项错。
答案:
B
7.下列说法中正确的是( )
A.离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子
B.金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子,电子定向运动
C.分子晶体的熔沸点很低,常温下都呈液态或气态
D.原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合
解析:
离子晶体,如CsCl,每个Cs+周围吸引8个Cl-,故A项错误。
金属内部在不通电时也存在自由移动的电子,只不过其运动是无规则的,通电时才定向移动,B项错误;分子晶体常温下也有呈固态的,如I2、S、AlCl3等,C项错误;原子晶体是原子间通过共价键形成的空间网状结构,故D项正确。
答案:
D
8.四种元素X、Y、Z、W位于元素周期表的前四周期,已知它们的核电荷数依次增加,且核电荷数之和为51;Y原子的L层p轨道中有2个电子;Z与Y原子的价层电子数相同;W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1,其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5∶1。
(1)Y、Z可分别与X形成只含一个中心原子的共价化合物a、b,它们的分子式分别是________、________;杂化轨道分别是________、________;a分子的立体结构是________。
(2)Y的最高价氧化物和Z的最高价氧化物的晶体类型分别是________晶体、________晶体。
(3)X的氧化物与Y的氧化物中,分子极性较小的是(填分子式)________。
(4)Y与Z比较,电负性较大的是________(填元素符号)。
(5)W的元素符号是________,其+2价离子的核外电子排布式是__________________________。
解析:
由题意可以推得四种元素X、Y、Z、W分别是氢、碳、硅、锌。
(1)碳、硅分别与氢形成只含一个中心原子的共价化合物a、b的分子式分别是CH4、SiH4;杂化轨道分别是sp3、sp3;CH4分子的立体结构是正四面体。
(2)CO2和SiO2的晶体类型分别是分子晶体和原子晶体。
(3)在H2O、H2O2、CO、CO2中,只有CO2是非极性分子。
(4)C与Si比较,电负性较大的是C。
(5)Zn2+的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d10。
答案:
(1)CH4 SiH4 sp3 sp3 正四面体
(2)分子 原子 (3)CO2
(4)C (5)Zn 1s22s22p63s23p63d10
9.下图为CaF2、H3BO3(层状结构,层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体的结构示意图,请回答下列问题:
(1)图Ⅰ所示的CaF2晶体中与Ca2+最近且等距离的F-数为________,图Ⅲ中未标号的铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为________;
(2)图Ⅱ所示的物质结构中最外层已达8电子结构的原子是________,H3BO3晶体中硼原子个数与极性键个数比为________;
(3)金属铜具有很好的延展性、导电传热性,对此现象最简单的解释是用“________”理论;
(4)三种晶体中熔点最低的是________,其晶体受热熔化时,克服的微粒之间的相互作用为_______________________________________________。
解析:
本题考查了离子晶体、分子晶体和金属晶体三种不同的晶体类型,涉及配位数、化学键等知识点。
(1)从图Ⅰ面心上的一个Ca2+可看出连接四个F-,若将旁边的晶胞画出,也应连四个F-,则一个Ca2+连有8个F-。
铜属于面心立方最密堆积,配位数为12。
(2)H是两电子,B从图Ⅱ看,只形成三个键,应为6个电子,只有氧为8电子。
H3BO3属于分子晶体,一个B连有三个O,三个O又连有三个H,所以一个B对应6个化学键。
(3)“电子气”理论可以很好地解释金属的导电、导热和延展性等物理性质。
(4)熔点大小一般规律:
原子晶体>离子晶体>分子晶体,金属晶体看具体情况,此题H3BO3为分子晶体,应最小,熔化时破坏分子间作用力和氢键。
答案:
(1)8 12
(2)O 1∶6 (3)电子气 (4)H3BO3 分子间作用力、氢键
10.如图,直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+或Cl-所处的位置。
这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。
(1)请将其中代表Na+的圆圈涂黑(不必考虑体积大小),以完成NaCl晶体结构示意图。
(2)晶体中,在每个Na+的周围与它最接近的且距离相等的Na+共有________个。
(3)在NaCl晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的Na+或Cl-为该晶胞与其相邻的晶胞所共有,一个晶胞中Cl-的个数等于________,即________(填计算式);Na+的个数等于________,即________(填计算式)。
(4)设NaCl的摩尔质量为Mrg·mol-1,食盐晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA。
食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为________cm。
(5)晶体中在每个Na+周围与它最近且等距离的Cl-共有________个。
解析:
(1)如图所示。
(2)从体心Na+看,与它最接近的且距离相等的Na+共有12个。
(3)根据离子晶体的晶胞,求阴、阳离子个数比的方法是均摊法。
由此可知,如图NaCl晶胞中,含Na+:
8×
+6×
=4个;含Cl-:
12×
+1=4个。
(4)设Cl-与Na+的最近距离为acm,则两个最近的Na+间的距离为
acm,又:
·NA=Mr。
即a=
。
所以Na+间的最近距离为:
·
。
(5)由图可知若Na+在体心位置,则与它等距离且最近的Cl-在六个面的面心位置。
答案:
(1)
(2)12 (3)4 12×
+1=4 4 8×
+6×
=4(答案不惟一,只要与第1问对应即可)
(4)
·
(5)6
11.已知X、Y和Z三种元素
的原子序数之和等于48。
X的一种1∶1型氢化物分子中既有σ键又有π键。
Z是金属元素,Z的单质和化合物有广泛的用途。
已知Z的核电荷数小于28,且次外层有2个未成对电子。
工业上利用ZO2和碳酸钡在熔融状态下制取化合物M(M可看做一种含氧酸盐)。
M有显著的“压电性能”,应用于超声波的发生装置。
经X射线分析,M晶体的最小重复单位为正方体(如图),边长为4.03×10-10m,顶点位置为Z4+所占,体心位置为Ba2+所占,所有棱心位置为O2-所占。
(1)Y在周期表中位于________________;Z4+的核外电子排布式为________________。
(2)X的该种氢化物分子构型为________________,X在该氢化物中以________________方式杂化。
X和Y形成的化合物的熔点应该________(填“高于”或“低于”)X的氢化物的熔点。
(3)①制备M的化学方程式是_________________________;
②在M晶体中,若将Z4+置于立方体的体心,Ba2+置于立方体的顶点,则O2-处于立方体的________________;
③在M晶体中,Z4+的氧配位数为________;
④已知O2-半径为1.40×10-10m,则Z4+半径为________m。
解析:
由X的一种1∶1型氢化物分子中既有σ键又有π键,可得氢化物中除含有单键外还有其他键,X应是碳,氢化物是乙炔,分子中碳原子采用sp杂化。
次外层有2个未成对电子的价电子排布式为3d24s2或3d84s2,又由于Z的核电荷数小于28,则只有3d24s2符合题意,是钛,根据X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48,可得Y的原子序数等于20,为钙。
(1)钙元素位于第4周期ⅡA族,Ti4+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6。
(2)符合条件的碳的氢化物分子为乙炔,分子中碳原子采用sp杂化。
碳和钙形成的化合物为碳化钙,其为离子化合物,熔点高于分子晶体碳的氢化物的熔点。
(3)在BaTiO3晶体中,氧位于Ti4+的前、后、左、右、上、下,故配位数为6。
根据均摊法晶胞中Ba2+含有8×
=1(个),则阳离子所带电荷为4+1×2=6,则需要有3个O2-,O2-应处于正方体的面心,因为6×
=3。
晶胞边长为4.03×10-10m,则2×1.40×10-10m+2r(Ti4+)=4.03×10-10m,r(Ti4+)=6.15×10-11m。
答案:
(1)第4周期第ⅡA族 1s22s22p63s23p6
(2)直线形 sp 高于
(3)①TiO2+BaCO3===BaTiO3+CO2↑ ②面心
③6 ④6.15×10-11
12.现有四种短周期元素X、Y、Z、W,其原子序数依次增大。
又已知:
①X元素原子的价电子排布式为ns2np2,且原子半径是同族元素中最小的。
②Y元素是地壳中含量最多的元素;W元素的电负性略小于Y元素,在W原子的电子排布中,p轨道上只有1个未成对电子。
③Z元素的电离能数据见下表(kJ·mol-1):
I1
I2
I3
I4
…
496
4562
6912
9540
…
请回答下列问题:
(1)碳原子的最外电子层的各轨道中,基态时电子通常的排布方式是________。
(2)Z2Y2的电子式为________,含有的化学键类型为________,Z2Y2为________晶体。
(3)X、Y、Z三种元素所形成的常见化合物的名称为________;XY2的结构式为________,分子的空间构型为________。
(4)X、Y、Z、W四种元素所形成的单质中,熔点最高、硬度最大的是________(填名称);ZW晶体的熔点比XW4晶体明显高的原因是______________________________________________________________。
(5)ZW晶体的结构示意图如图所示。
已知ρ(ZW)=2.2g·cm-3,NA=6.02×1023mol-1,则ZW晶体中两个最近的Z离子中心间的距离约为________。
解析:
由题意可知X为C,Y为O,W为Cl,Z为Na。
答案:
(1)C
(2)Na+[
]2-Na+ 离子键、非极性共价键 离子 (3)碳酸钠 O===C===O 直线形 (4)金刚石 NaCl为离子晶体而CCl4为分子晶体 (5)4.0×10-8cm
13.纯铜在工业上主要用来制造导线、电器元件等,铜能形成+1和+2价的化合物。
(1)写出基态Cu+的核外电子排布式:
______________________________。
(2)如图是铜的某种氧化物的晶胞示意图,该氧化物的化学式为________。
(3)向硫酸铜溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀,再滴加氨水到沉淀刚好全部溶解可得到深蓝色溶液,继续向其中加入极性较小的乙醇可以生成深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4·H2O
沉淀,该物质中的NH3通过________键与中心离子Cu2+结合,NH3分子中N原子的杂化方式是________。
与NH3分子互为等电子体的一种微粒是________。
(4)CuO的熔点比CuCl的熔点________(填“高”或“低”)。
解析:
(2)A:
4 B:
8×
+4×
+2×
+1=4,故化学式为CuO。
(4)CuO和CuCl均为离子晶体,r(O2-) 答案: (1)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 (2)CuO (3)配位 sp3杂化 H3O+ (4)高 14.有A、B、C、D、E、F六种元素,A是周期表中原子半径最小的元素,B是电负性最大的元素,C的2p轨道中有三个未成对的单电子,F原子核外电子数是B与C核外电子数之和,D是主族元素且与E周期,E能形成红色(或砖红色)的E2O和黑色的EO两种氧化物,D与B可形成离子化合物,其晶胞结构如图所示。 请回答下列问题。 (1)E元素原子基态时的电子排布式为________。 (2)A2F分子中F原子的杂化类型是________,F的氧化物FO3分子空间构型为________。 (3)CA3极易溶于水,其原因主要是_____________________________, 试判断CA3溶于水后,形成CA3·H2O的合理结构: __________________________________________________________________________________ (填字母代号),推理依据是________________________________________。 (4)从图中可以看出,D跟B形成的离子化合物的化学式为________;该离子化合物晶体的密度为ag·cm-3,则晶胞的体积是________(写出表达式即可)。 解析: 由题意可知A、B、C分别为H、F、N,故推出F是S,由题意推出E是Cu,由晶胞的结构用均摊法计算出一个晶胞中含有8个F-,同时含有4个D离子,故可判断D是第四周期+2价的金属元素,故D是钙元素。 NH3极易溶于水的原因是能与水分子间形成氢键,根据氢键的表示方法可知b是合理的;根据密度=m/V进行计算,应注意一个晶胞中含有4个CaF2 答案: (1)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 (2)sp3 平面正三角形 (3)与水分子间形成氢键 b 一水合氨电离产生铵根离子和氢氧根 (4)CaF2
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