广东省2021版高考化学一轮复习课时规范练37晶体结构与性质含解析新人教版

1课时规范练37晶体结构与性质基础巩固1.(2020河南周口月考)太阳能电池板材料除单晶硅外,还有氮、硼、硒、钛、钴、钙等化学元素。(1)基态钙原子的电子排布式为,金属钴的堆积方式与镁相似,都属于六方最密堆积,其配位数是。(2)晶体硼的结构单元是正二十面体,每个单元中有12个硼原子,其中有两个原子为10B,其余为11B,则该结构单元有种不同的结构类型,该结构单元含有个B—B键。(3)六方相氮化硼的结构与石墨相似,B的杂化方式是,其不导电的原因是。(4)人工氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似,如图所示。①该晶体中与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有个,与Ti原子距离最近且相等的N原子有个,这几个N原子形成的空间形状是。②该晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点,其原因是。(5)钴晶体的一种晶胞是一种体心立方堆积(如图所示),若该晶胞的边长为anm,密度为ρg·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则钴的相对原子质量可表示为。22.(2020四川广安调研)现有A、X、Y、Z、W五种元素,它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期序数相同;X基态原子的L层中有3个未成对电子;Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反;Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子;W基态原子的最外层电子数为1,其余各电子层均充满电子。请回答下列问题:(1)这五种元素中,电负性最大的元素基态原子的电子排布式是,W位于元素周期表的(填“s”“p”“d”或“ds”)区。(2)已知X2Y分子中Y原子只与一个X原子相连,请根据等电子原理写出X2Y的电子式:,其中心原子的杂化轨道类型是,1molX2Y含有的π键数目为。图1(3)W可以形成配合物。A、X、Y、Z、W五种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈正四面体结构,该阴离子的化学式为;其阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图1所示),该阳离子的化学式为;该化合物加热时首先失去的成分是,判断理由是。图23(4)W、X形成的某种化合物的晶胞结构为如图2所示的立方晶胞(其中X显-3价),则其化学式为。设阿伏加德罗常数的值为NA,距离最近的两个W的核间距为acm,则该晶体的密度为g·cm-3。(用含有a和NA的代数式表示)3.锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:(1)Zn原子核外价电子排布式为。(2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)I1(Cu)(填“大于”或“小于”),原因是。(3)ZnF2具有较高的熔点(872℃),其化学键类型是;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是。(4)《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为,C原子的杂化形式为。(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为。六棱柱底边边长为acm,高为ccm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为g·cm-3(列出计算式)。4.钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产、生活中有重要的应用。回答下列问题:(1)写出As的基态原子的电子排布式。(2)N、P、As为同一主族元素,其电负性由大到小的顺序为,它们的氢化物沸点最高的是。将NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体,已知其中阴离子与S-互为等电子体,则该阴离子的化学式是。(3)Fe3+、Co3+与-、CN-等可形成络合离子。①K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+,配体CN-中碳原子杂化轨道类型为。4②[Co(N3)(NH3)5]SO4中Co的配位数为,其配离子中含有的化学键类型为(填“离子键”“共价键”或“配位键”),C、N、O的第一电离能最大的为,其原因是。(4)砷化镓晶胞结构如下图。晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的空间构型为。已知砷化镓晶胞边长为apm,其密度为ρg·cm-3,则阿伏加德罗常数的数值为(列出计算式即可)。5.(2019安徽合肥高三调研)磷化铟和砷化铟纳米晶具备独特的光学和电学特性,广泛应用于生物医学、通信、太阳能电池等领域。回答下列问题:(1)基态磷原子电子排布式为;基态As原子中未成对电子数为。(2)PH3分子空间构型为;As-中As原子的杂化方式为。(3)AsH3与NH3在水中溶解度较大的是,其原因是。(4)酞菁铟是有机分子酞菁与金属铟形成的复杂分子,结构简式如图Ⅰ所示,该分子中存在的化学键为(填选项字母)。a.σ键b.π键c.离子键d.配位键(5)砷化铟的晶胞结构如图Ⅱ所示,砷化铟晶体的化学式为;该晶胞的棱长为acm,则砷化铟晶体的密度为(用含a、NA的代数式表示)。能力提升56.(2020江苏镇江调研)磁性材料氮化铁镍合金可用Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、丁二酮肟、氨气、氮气、氢氧化钠、盐酸等物质在一定条件下反应制得。(1)Fe3+的电子排布式是。(2)N-和NH3中氮原子的杂化方式分别为。(3)NH3的沸点高于PH3,其主要原因是。(4)与N3-具有相同价电子数的三原子分子的空间构型是。(5)向Ni(NO3)2溶液中滴加氨水,刚开始时生成绿色Ni(OH)2沉淀,当氨水过量时,沉淀会溶解,生成含[Ni(NH3)6]2+的蓝色溶液,则1mol[Ni(NH3)6]2+中含有的σ键的物质的量为mol。(6)铁元素对应的单质在形成晶体时,采用如图所示的堆积方式。则这种堆积模型的配位数为,如果Fe的原子半径为acm,阿伏加德罗常数的值为NA,则计算此单质的密度表达式为g·cm-3(不必化简)。拓展深化7.(2020湖北孝感联考)磷及其化合物与人们的健康和生产生活密切相关。请回答下列问题:(1)基态磷原子价电子排布图(轨道表示式)为,其第一电离能比硫的(填“大”或“小”)。(2)羟基磷灰石[Ca(PO4)3OH]是牙齿中的重要矿物质,其中羟基(—OH)中氧原子的杂化方式为,P-的空间构型为,该化合物中所含元素电负性最大的是。(3)P4O6的分子结构中只含有单键,且每个原子的最外层都满足8电子稳定结构,则该分子中含有的共价键数目是。(4)磷酸和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。亚磷酸与NaOH反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐,则H3PO3的结构式为,其为元酸,原因是。6(5)磷酸分子间脱水可生成多磷酸,其某一钙盐的结构如下图所示:由图推知该多磷酸钙盐的通式为。(6)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,晶胞如下图所示,其密度为ρg·cm-3,设NA是阿伏加德罗常数的值,则磷原子的配位数为,晶胞参数为pm。课时规范练37晶体结构与性质1.答案:(1)1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s212(2)330(3)sp2杂化层状结构中没有自由移动的电子(4)①126正八面体②氮化钛晶体中阴、阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴、阳离子的电荷数,氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能(5)5a3ρNA×10-22解析:(1)基态钙原子核外有20个电子,电子排布式为1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2。镁、钴晶体是六方最密堆积,其配位数为12。(2)晶体硼的结构类型取决于两个10B原子的相对位置,两个10B可以相邻、相间或相对,所以共有3种结构类型;1个硼原子形成5个B—B键,则1个硼原子占有的B—B键为5×=2.5,该结构单元含有B—B键的数目为2.5×12=30。(3)六方相氮化硼中1个硼与3个氮原子结合,硼原子的杂化类型为sp2杂化;六方相氮化硼不导电的原因是层状结构中没有自由移动的电子。(4)①与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有12个,与Ti原子距离最近且相等的N原子有6个(在Ti原子的上、下、左、右、前、后)。②氮化钛晶体中阴、阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴、阳离子的电荷数,氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能,因此氮化钛晶体的7熔点高于NaCl晶体的熔点。(5)该晶胞中Co原子的个数为8×+1=2,则该晶胞的质量为g=ρg·cm-3×(a×10-7cm)3,Mr=5a3ρNA×10-22。2.答案:(1)1s22s22p4ds(2················sp2NA(3)S-[Cu(NH3)4(H2O)2]2+H2OH2O与Cu2+形成的配位键比NH3与Cu2+形成的配位键弱(4)Cu3N√解析:A、X、Y、Z、W五种元素的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期序数相同,故A为H;X基态原子的L层中有3个未成对电子,故X为N;Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋状态与2p轨道上其他电子的自旋状态相反,故Y为O;Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子,故Z为S;W基态原子的最外层电子数为1,其余各电子层均充满电子,故W为Cu。(1)电负性最大的元素为O,其基态原子的电子排布式为1s22s22p4。Cu为29号元素,在元素周期表中位于ds区。(2)N2O分子中O原子只与一个N原子相连,N2O与CO2互为等电子体,故N2O的电子式为················,中心原子N的杂化类型为sp,1分子N2O中的π键数目为2,故1molN2O中含有的π键数目为2NA。(3)五种元素形成的1∶1型离子化合物中,阴离子呈正四面体结构,则阴离子为S-,结合题图可知该阳离子结构中含有1个Cu2+、4个NH3及2个H2O,故阳离子的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]2+。加热化合物时根据配位键强弱来确定首先失去的成分。(4)由题图的晶胞结构可知N原子的数目为8×=1,Cu原子的数目为12×=3,所以其化学式为Cu3N。设晶胞边长为bcm,则2×()2=a2,b=√a,故该晶体的密度ρ=√g·cm-3。3.答案:3d104s2(2)大于Zn的3d能级与4s能级为全满稳定结构,较难失电子(3)离子键ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小(4)平面三角形sp2(5)六方最密堆积(A3型)√8解析:(3)由ZnF2的熔点较高可知ZnF2是离子晶体,化学键类型是离子键;根据相似相溶原理,由ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的溶解性可知,这三种物质为分子晶体,化学键以共价键为主、极性较小。(4)C-的价层电子对数为=3,故C原子是sp2杂化,C-空间构型是平面三角形。(5)由题图可知,堆积方式为六方最密堆积(A3型);晶胞中Zn原子个数为12×+2×+3=6,根据ρ=,可得Zn的密度为√g·cm-3。4.答案:(1)[Ar]3d104s24p3(2)NPAsNH3N-(3)①sp②6共价键、配位键N氮原子2p能级中的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子(4)正四面体-解析:(1)As的原子序数为33,由构造原理可知电子排布式为[Ar]3d104s24p3。(2)As、P、N元素属于同一主族元素,其原子序数逐渐减小,则其电负性逐渐增大,即NPAs;它们的氢化物中,NH3分子间可形成氢键,沸点最高;原子个数相等、价电子数相等的微粒属于等电子体,且等电子体结构相似,与S-互为等电子体的该阴离子是N-。(3)①CN-中C原子价层电子对个数=1+×(4+1-1×3)=2,所以采取sp杂化;②C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但氮原子2p能级上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子,所以其第一电离能大小顺序是NOC。(4)Ga与周围等距离且最近的As形成空间构型为Ga在中心As在四个顶点的正四面体结构;由题图可知一个晶胞占有4个Ga原子和4个As原子,若晶胞的边长为apm,则晶胞体积为(a×10-10)3cm3,晶体的密度为ρg·cm-3,则晶胞质量为(a×10-10)3cm3×ρg·cm-3=ρa3×10-30g,则ρa3×10-30g×NAmol-1=4×145g·mol-1,则NA=-。5.答案:(1)1