高考化学 考点96 晶体结构与性质必刷题.docx

高考化学 考点96 晶体结构与性质必刷题.docx

《高考化学 考点96 晶体结构与性质必刷题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学 考点96 晶体结构与性质必刷题.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高考化学考点96晶体结构与性质必刷题

考点96晶体结构与性质

1．第四周期中某些元素的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛应用

（1）现代化学中，常利用_________上的特征谱线来鉴定元素。

Ga的外围电子排布式为：

_____________________，基态Ga原子核外有______种运动状态不同的电子。

（2）锗、砷、硒、溴的第一电离能由大到小的顺序为____________（用元素符号表示）；其中锗的化合物四氯化锗可用作光导纤维掺杂剂，其熔点为-49.5℃，沸点为83.1℃，则其晶体类型为_________，中心原子的杂化类型为________；砷酸的酸性弱于硒酸，从分子结构的角度解释原因_______________________。

（3）铁能形成[Fe（Bipy）2C12]ClO4等多种配合物（Bipy结构如下图A）。

①该配合物中中心原子的化合价为________；与中心原子形成配位键的原子是________。

②与ClO4-互为等电子体的一种非极性分子是_______（举1例）。

③1molBipy中所含σ键______mol。

（4）钛（Ti）被誉为“21世纪金属”，Ti晶体的堆积方式是六方最密堆积如图B所示，晶胞可用图C表示。

设金属Ti的原子半径为acm，空间利用率为__________。

设晶胞中A点原子的坐标为（1，0，0），C点原子的坐标为（0，1，0），D点原子的坐标为（0，0，1），则B点原子的坐标为________________。

【答案】原子光谱4s24p131Br>As>Se>Ge分子晶体sp3H2SeO4的非羟基氧原子多，Se的正电性更高，羟基中的O原子的电子向Se偏移程度大，更容易电离出H++3N、ClCCl4（SiF4等）8

或74%（

，

，

）

【解析】试题分析：

现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。

原子核外电子的运动状态互不相同，有几个电子，就有几种运动状态。

同一周期元素的第一电离能呈逐渐增大趋势，第IIVA和第VA元素因其原子结构较稳定，故其第一电离能高于同周期相邻的两种元素。

（1）现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。

Ga的外围电子排布式为4s24p1，Ga是31号

2．铜是人类最早使用的金属之一，金属铜及其化合物在工业生产及生活中用途非常广泛。

回答下列问题：

（1）基态+2价铜离子M能层电子排布式是___________；第4周期中基态原子未成对电子数与铜原子相同的元素有________种。

（2）Cu+能与SCN-形成CuSCN沉淀。

请写出一种与SCN-互为等电子体的微粒_________。

SCN-对应的酸有硫氰酸（H-S-C

N）和异硫氰酸（H-N=C=S），这两种酸熔点更高的是_______（填名称），原因是_____________________。

（3）Cu2+能与NH3形成平面正方形的[Cu（NH3）4]2+。

NH3分子的空间构型为__________；[Cu（NH3）4]2+中Cu采取dspx杂化，x的值是__________。

（4）已知Cu2O熔点为1235℃，K2O熔点为770℃，前者熔点较高，其原因是___________。

（5）Cu3N的晶胞（立方）结构如下图所示：

①距离最近的两个Cu+间的距离为________nm。

（保留两位小数）

②Cu3N晶体的密度为____________g·cm-3。

（NA表示阿伏伽德罗常数的值，列出计算式，不必计算出结果）

【答案】3s23p63d94CO2或CS2或N2O异硫氰酸异硫氰酸分子间形成氢键三角锥形2二者都是离子晶体，Cu+离子半径比K+小，晶格能大0.27

或

为

g·cm-3或

g·cm-3。

3．N是一种重要的元素，其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。

（1）基态N原子的核外电子排布式是_____________；最高能级的电子云轮廓图形状为_____________；N原子的第一电离能比O原子的大，其原因是______________。

（2）在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮，晶体结构如图所示。

晶体中每个氮原子与另外三个氮原子结合形成空间网状结构。

氮原子的杂化轨道类型为_________。

这种高聚氮N-N键的键能为160kJ/mol，而N2的键能为942kJ/mol，其可能潜在的应用是______________________。

（3）南京理工大学团队成功合成了能在室温稳定存在的五氮阴离子盐（N5）6（H3O）3（NH4）4Cl，经X射线衍射测得晶体结构，其局部结构如图所示（其中N5-的立体结构是平面五元环）。

下列说法正确的是________。

A．所有N原子的价电子层均有孤对电子B．两种阳离子均含有配位键

C．两种阳离子不是等电子体D．阴阳离子之间只存在离子键

（4）NH3与F2反应生成NF3和NH4F，这四种物质中，沸点由高到低的顺序是______；NF3中氮元素显_______价；属极性分子的有_________________。

（5）立方氮化硼称为超硬材料。

晶胞结构如图所示:

硼原子的配位数是__________。

若晶胞参数为anm，则晶体的密度为____g·cm3（用NA表示阿伏伽德罗常数的值，列出代数式）。

【答案】1s22s22p3哑铃形（纺锤形）N原子的2P轨道电子处半充满状态，比较稳定sp3制炸药（或高能燃料）BCNH4F>NH3>NF3>F2+NH3 NF341×1023/NAa3

4．碳和硅是自然界中大量存在的元素，硅及其化合物是工业上最重要的材料。

粗硅的制备有二种方法：

方法一：

SiO2+2C

Si+2CO↑  方法二：

 SiO2+2Mg

Si+2MgO （可能用到的相对原子质量：

 B-11P-31）

（1）基态硅原子中存在____________对自旋相反的电子，基态Mg 的最外层电子所占据的能级的电子云能廓图是________。

（2）上述反应中所有元素第一电离能最小的元素是________（填元素符号）。

（3）试比较C （金刚石），晶体Si，CO 三种物质的熔沸点从高到低的顺序___________________，试解释原因：

____________________。

（4）CO 在配合物中可作为配体，在Cr（CO）6配合物中配原子是________（填元素符号）1mol该配合物中含有π键的数目_________。

（5）SiO2晶跑（如下图） 可理解成将金刚石晶胞（如下图） 中的C原子置换成Si原子，然后在Si-Si之间插入O原子而形成。

①推测SiO2晶胞中Si采用________杂化，O-Si-O的键角________________。

②SiO2晶跑中，含有Si原子____________个和O原子______________个。

③假设金刚石晶胞的边长为apm，试计算该晶胞的密度_________g/cm3 （写出表达式即可）。

【答案】6球形MgC>Si>CO金刚石和晶体硅都是原子晶体且晶体结构相似，C的原子半径小于硅的原子，所以金刚石中C-C键长短，键能大，所以金刚石的熔沸点比晶体硅小，CO是分子晶体熔沸点最小C12NASp3109028´816

5．铜及其化合物的用途非常广泛，回答下列问题：

（1）基态铜原子有种不同运动状态的电子，二价铜离子的电子排布式为________。

（2）铜能与类卤素（CN）2反应生成Cu（CN）21mol（CN）2分子中含有π键的数目为___________。

（3）CuCl2溶液与乙二胺（H2N-CH2-CH2-NH2）可形成配离子[Cu（En）2]2+（En是乙二胺的简写），结构如图所示，

则Cu2+的配位数为_________，该配离子中所含的非金属元素的电负性由大到小的顺序是________；乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为______，乙二胺和三甲胺[N（CH3）3]均属于胺，但相对分子质量相近，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因是__________。

（4）铜晶体中铜原子的堆积方式为面心立方堆积，每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为________。

（5）某M原子的外围电子排布是为3s23p5,铜与M形成化合物的晶胞如图所示（黑球代表铜原子）。

①已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0,则铜与M形成的该种化合物属于________（填“离子”或“共价”）化合物。

②已知该晶体的密度为ρg·cm-3，阿伏加德罗常数为NA，则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为______pm（只写计算式）。

【答案】1s22s22p63s23p63d9[Ar]3d94NA4N>C>Hsp3乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键12共价

的摩尔体积为

 =

cm3/mol，晶胞的边长为

cm，根据晶胞的结构可知，铜原子和M原子之间的最短距离为立方体对角线长的 

 ，而体对角线为晶胞边长的

倍，所以铜原子和M原子之间的最短距离为：

cm=

pm。

答案为：

共价，

。

6．C、N、O、Si、P、Ge、As及其化合物在科研和生产中有许多重要用途。

请回答下列问题：

（1）基态氮原子核外电子占据的原子轨道数目为_________________。

（2）图1表示碳、硅和磷三种元素的四级电离能变化趋势，其中表示磷的曲线是___（填标号）。

（3）NH3的沸点比PH3高，原因是___________________________。

（4）根据等电子原理，NO＋电子式为______________。

（5）Na3AsO4 中AsO43-的空间构型为______________，As4O6的分子结构如图2所示，则在该化合物中As的杂化方式是______________。

（6）锗的某种氧化物晶胞结构如图3所示，该物质的化学式为____________。

已知该晶体密度为7.4g/cm3，晶胞边长为4.31×10-10m。

则锗的相对原子质量为____________（保留小数点后一位）。

（已知：

O的相对原子质量为16，4.313=80，NA=6.02×1023mol-1）

【答案】5bNH3分子间存在较强的氢键作用，而PH3分子间仅有较弱的范德华力

正四面体sp3GeO73.1

【解析】

（1）N为7号元素，基态氮原子核外电子排布式为1s22s22p3，占据5个原子轨道，故答案为：

5；

（2）同主族自上而下第一电离能减小，P元素3p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故Si的第一电离能最小，由图中第一电离能可知，c为Si，P原子第四电离能为失去4s2能中1个电子，为

7．根据下列五种短周期元素的电离能数据（单位：

kJ·mol-1），回答下列问题。

（1）在这五种元素中，最可能处于同一族的两种元素是______________（填元素符号），S元素最可能是________区元素。

（2）基态Q元素原子的价电子排布式是___________。

Q和T同周期，化合物QT中T元素的化合价为____________；第一电离能介于Q、T之间的同周期元素有____________种。

（3）化合物RT3中含有的化学键类型为____________，RT3中阴离子的几何构型为__________。

（4）下列元素中，化学性质和物理性质与U元素相似的是________（填序号）。

A．硼B．铍C．锂D．氦E．碳

（5）R的某种氧化物X的晶胞结构如图所示，晶胞参数a=0.566nm，X的化学式为________：

晶体X的密度是____________（g·cm-3）。

【答案】B和Alp2s22p1-33离子键、共价键直线型DNa2O2.27g/cm3

8．A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种元素，位于元素周期表的前四周期。

B元素原子含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同；D的原子核外有8种运动状态不同的电子；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差3，且E元素的基态原子3d轨道上有4个未成对电子。

请回答下列问题:

（1）写出D基态原子的价电子排布图__________，F基态原子的外围电子排布式________。

（2）下列说法不正确的是____________（填序号）。

A．二氧化硅的相对分子质量比二氧化碳大，所以沸点:

SiO2>CO2

B．第一电离能由小到大的顺序:

B

C．N2与CO为等电子体，结构相似

D．稳定性:

H2O>H2S，水分子更稳定的原因是水分子间存在氢键

（3）F元素位于周期表中_____区，其离子是人体内多种酶的辅因子，人工模拟酶是当前研究的热点。

向F的硫酸盐溶液中通入过量的C与A形成的气体X可生成[F（X）4]2+，该离子的结构式为_____________（用元素符号表示）。

（4）某化合物与F（I）（I表示化合价为+1）结合形成图1所示的离子，该离子中碳原子的杂化方式为_________。

（5）B单质的一种同素异形体的晶胞如图2所示，则一个晶胞中所含B原子的个数为______。

（6）试从分子的立体构型和原子的电负性、中心原子上的孤电子对等角度解释与D的简单氢化物结构十分相似的OF2的极性很小的原因是____________。

（7）D与F形成离子个数比为1:

1的化合物，晶胞与NaCl类似，设D离子的半径为apm。

F离子的半径bpm，则该晶胞的空间利用率为______________。

【答案】

3dl04s1ABDds

sp2、sp38OF2和H2O的立体结构和似，同为V形，但是从电负性上看，氧与氢的电负性差大于氧与氟的电负性差，OF2中氧原子上有两对孤电子对，抵消了F-O键中共用电子对偏向F而产生的极性

【解析】试题分析：

A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种元素，位于元素周期表的前四周期。

B元素原子含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同，则B为碳元素；D的原子核外有8种运动状态不同的电子，则D为氧元素、C为氮元素；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差3，且E元素的基态原子3d轨道上有4个未成对电子，则E为26号铁元素、F为29号铜元素。

9．磷和砷的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。

回答下列问题：

（1）基态As原子的核外电子排布式为[Ar]_________；As 原子的逐级电离能（kJ/mol）数据如下：

第一电离能

第二电离能

第三电离能

第四电离能

第五电离能

第六电离能

947.0

1798

2735

4837

6043

12310

第五电离能与第六电离能相差显著的原因:

_____________________________________。

（2）红磷是巨型共价分子，无定型结构。

能证明红磷是非晶体的最可靠方法是__________。

A．质谱B．原子发射光谱C．核磁共振谱D．X 射线衍射

（3）黑磷是新型二维半导体材料，具有类似石墨一样的片层结构（如图），层与层之间以_____结合。

从结构上看，单层磷烯导电性优于石墨烯的原因是_____________。

（4）白磷（P4） 分子是正四面体结构，3.1g 白磷中σ键的数目为________；白磷（P4）易溶于二硫化碳，难溶于水，其原因是_____________________________________________。

（5）GaAs 的熔点为1238℃，其晶胞结构如图所示。

该晶体的类型为_________，Ga 原子的杂化方式为______________，每个 As原子周围最近的As原子数目为________。

已知GaAs的密度为dg/cm3，摩尔质量为M g/mol，则晶胞中最近的As 和Ga原子核间距为_____（阿伏加德罗常数值用NA表示，列出算式即可）nm。

【答案】3d104s24p3As原子最外层有五个电子，失去的第六个电子来自全满的次外层，所需能量较高D范德华力石墨烯同层碳原子中，1个碳原子和周围3个碳原子结合后，还剩1个价电子，单层磷烯同层磷原子中，1个磷原子和周围3个磷原子结合后，还剩2个价电子0.15NA二硫化碳和白磷都是非极性分子，水是极性分子，由相似相溶原理可知，白磷易溶于二硫化碳，难溶于水原子晶体sp312

×

×107

【解析】

（1）As为第四周期第VA族元素，基态As原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3；As原子最外层有五个电子，失去的第六个电子来自全满的次外层，所需能量较高，使得As 原子的第五电离能与第六电

10．因瓦合金是铁和镍的合金，由于其膨胀系数极小，又称不变合金，适合做测量元件。

回答下列问题：

（1）基态镍原子的价电子轨道表达式为_______;铁的基态原子核外未成对电子数为_______个。

（2）在稀氨水介质中，Ni2+与丁二酮肟（分子式为C4H8N2O2）反应可生成鲜红色沉淀,其分子结构如下图所示,该结构中碳原子的杂化方式为_______；已知丁二酮肟分子结构中C-C键与N-O键的键长和键能数据如下表所示,请从原子结构角度解释N-O键的键能小于C-C键：

_______。

化学键

键长

（10-12m）

键能

（kJ/mol）

C-C

154

332

N-O

146

230

（3）铁、镍易与CO作用形成羰基配合物Fe（CO）5、N（CO）4。

1个Fe（CO）5分子中含有σ键数目为_______;已知Ni（CO）4分子为正四面体构型，下列溶剂能够溶解Ni（CO）4的是_______（填写字母）。

A．四氯化碳B．苯C．水D．液氨

（4）镍晶胞为面心立方,其中镍原子的配位数为_______。

氯化亚铁的熔点为674℃,而氯化铁的熔点仅为282℃，二者熔点存在差异的原因是_______。

（5）Fe3O4晶体中,O2- 的重复排列方式如右图所示,该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O2-围成的正四面体空隙和3、6、7、8、9、12的O2-围成的正八面体空隙。

Fe3O4 中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中,则Fe3O4晶体中，正四面体空隙数与O2-数之比为_______。

Fe3O4晶胞中有8个图示结构单元,晶体密度为5.18g/cm3,则该晶胞参数a=_______cm（写出计算表达式即可）。

【答案】

4sp2、sp3C-C键中的C原子无孤电子对，而N-O键中的N、O原子均有孤电子对，且N-O键键长短，N、O原子孤电子对之间的相互排斥导致N-O键的键能小于C-C键10A、B12氯化亚铁为离子晶体，熔化时需要破坏离子键；而氯化铁为分子晶体，熔化时需要破坏分子间作用力2∶1

11．乙酸锰可用于制造钠离子电池的负极材料。

可用如下反应制得乙酸锰：

4Mn（NO3）2•6H2O+26（CH3CO）2O=4（CH3COO）3Mn+8HNO2+3O2↑+40CH3COOH

（1）Mn3+基态核外电子排布式为_____。

（2）NO3-中氮原子轨道的杂化类型是_____。

（3）与HNO2互为等电子体的一种阴离子的化学式为_____。

（4）配合物[Mn（CH3OH）6]2+中提供孤对电子的原子是_____。

（5）CH3COOH能与H2O任意比混溶的原因，除它们都是极性分子外还有_____。

（6）镁铝合金经过高温淬火获得一种储钠材料，其晶胞为立方结构（如图所示），图中原子位于顶点或面心。

该晶体中每个铝原子周围距离最近的镁原子数目为_____。

【答案】[Ar]3d4sp2HCOO-OCH3COOH分子与H2O分子间可形成氢键8

12．甲烷在镍催化作用下可与水反应制合成气（CO和H2），再制成甲醇代替燃油。

（1）CH4和H2O所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________。

（2）CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是_____和_______。

（3）基态Ni原子的电子排布式为______，该元素位于元素周期表的第_____族。

（4）金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni（CO）4，该分子呈正四面体构型。

则1mol Ni（CO）4 中含有____mol σ键，Ni（CO）4的晶体类型为_____，Ni（CO）4易溶于下列___（填选项字母） 中。

a.水  b.四氧化碳  C．苯  d.硫酸镍溶液

（5）如图是一种镍镧合金储氢后的晶胞结构示意图。

该合金中原子个数比La:

Ni=_____，储氢后，含1molLa的合金可吸附H2的数目为______。

【答案】H

53NA

13．由P、S、Cl、Ni等元素组成的新型材料有着广泛的用途，回答下列问题。

（1）基态Cl原子核外电子占有的原子轨道数为______个，P、S、Cl的第一电离能由大到小顺序为______。

（2）SCl2分子中的中心原子杂化轨道类型是______，该分子构型为______。

（3）PH4Cl的电子式为______，Ni与CO能形成配合物Ni（CO）4，该分子中σ键与π键个数比为______。

（4）已知MgO与NiO的晶体结构（如图1）相同，其中Mg2+和Ni2+的离子半径分别为66pm和69pm。

则熔点：

MgO______NiO（填“＞”、“＜”或“=”），理由是______。

（5）若NiO晶胞中离子坐标参数A为（0，0，0），B为（1，1，0），则C离子坐标参数为______。

（6）一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O2-作密置单层排列，Ni2+填充其中（如图2），已知O2-的半径为am，每平方米面积上分散的该晶体的质量为______g。

（用a、NA表示）

【答案】9Cl＞P＞Ssp3V形

1：

1＞Mg2+半径比Ni2+小，MgO的晶格能比NiO大（1，1/2，1/2）

重复单元呈平行四边形，是相邻四个O原子球中心的连线，每个重复单元包含1个O原子和1个Ni原子，NiO相对分子质量为75。

重复单元所占的平行四边形面积：

，则1平方米上该晶体质量为：

。

答案为：

。

14．自然界存在丰富的碳、氮、硅、磷、铁、铜等元素，它们可形成单质及许多化合物。

回答下列问题：

（1）C、N、Si原子的第一电离能由大到小的顺序是____________________。

（2）亚磷酸（H3PO3）与过量NaOH 反应生成亚磷酸氢二钠（Na2HPO3），则亚磷酸的结构式为________________________。

（3）某FexNy的晶胞结构如图-1所示，Cu 可以完全替代该晶体中a 位置Fe 或者b 位置Fe，形成Cu替代型产物Fe（x-n）CunNy。

FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图-2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___________________。

（4）乙酰基二茂铁是常用汽油抗震剂，其结构如图3 所示，该物质中碳原子的杂化方式有___________，亚铁离子具有强还原性，从电子排布的角度解释其原因_______________