专题47晶体结构与性质教师版备战2020高考化学一轮必刷题集

专题47晶体结构与性质1．硫和锌及其化合物用途广泛。回答下列问题：（1）基态硫原子的价电子排布图为__________________。（2）已知基态锌、铜的电离能如表所示：电离能/kJ·mol1I1I2Cu7461958Zn9061733由表格数据知，I2(Cu)＞I2(Zn)的原因是____________________________________。（3）H2O分子中的键长比H2S中的键长__________（填“长”或“短”）。H2O分子的键角比H2S的键角大，其原因是____________________________________。（4）S8与热的浓NaOH溶液反应的产物之一为Na2S3，S32-的空间构型为__________________。（5）噻吩（）广泛应用于合成医药、农药、染料工业。①噻吩分子中的大π键可用符号nmπ表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数（如苯分子中的大π键可表示为66π，则噻吩分子中的大π键应表示为______________。②噻吩的沸点为84℃，吡咯（）的沸点在129～131℃之间，后者沸点较高，其原因是____________________________。1mol吡咯含__________molσ键。（6）硫化锌是一种半导体材料，其晶胞结构如图所示。已知：硫化锌晶体密度为dg·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数的值，则Zn2＋和S2－之间的最短核间距（x）为__________nm（用代数式表示）。【答案】Zn失去第二个电子达到3d10稳定结构，而Cu失去第一个电子即达到稳定结构短氧原子半径小于硫，水分子中成键电子对之间排斥力大于H2S（或从电负性角度分析，合理即可）V形65π吡咯分子间存在氢键，噻吩分子间没有氢键６3-21A33884dN10【解析】（1）S原子的价电子排布式为3s23p4，则其价电子的排布图为；（2）Cu的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，Zn的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s２，Zn失去第二个电子达到3d10稳定结构，而Cu失去第一个电子即达到稳定结构，所以I2(Cu)＞I2(Zn)；（3）H2O分子中的键长比H2S中的键长短，因为O的原子半径比S的小；氧原子半径小于硫，水分子中成键电子对之间排斥力大于H2S；（4）2-3S的电子式为：，由于中心S原子含有两对孤电子，所以该离子的空间构型为V形；（5）①噻吩分子的大π键由5个原子构成，参与形成大π键的电子数有6个，故噻吩的大π键可表示为65π；②吡咯含有N原子，故其分子间存在氢键，噻吩分子间没有氢键，所以吡咯的沸点高一些；1mol吡咯，含有1molN-H键，2molN-C键，1molC-C键，2molC=C键，所以1mol吡咯含有6molσ键；（6）该晶胞中，S2-有118+682=4个，Zn2+有1×4个，则该晶胞含有4个ZnS，设晶胞的棱长为anm，则有A-73465+32N=da10（）（），解得a=3-21A388dN10nm，由于1个Zn2+周围有4个S2-，且形成了边长为3-21A23882dN10nm的正四面体，所以Zn2+与S2-的最短核间距为：3-21A6238842dN10=3-21A33884dN10nm。2．下图表示一些晶体中的某些结构，请回答下列问题：（1）代表金刚石的是(填编号字母，下同)_____，其中每个碳原子与_____个碳原子最近且距离相等。（2）代表石墨的是_____，每个正六边形占有的碳原子数平均为_____个。（3）代表NaCl的是_________，每个Na+周围与它最近且距离相等的Cl-有_____个。（4）代表CsCl的是_____，每个Cs+与_____个Cl-紧邻。（5）代表干冰的是_____，每个CO2分子与_____个CO2分子紧邻。（6）已知石墨中碳碳键的键长比金刚石中碳碳键的键长短，则上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为_____。【答案】D4E2A6C8B12石墨金刚石NaClCsCl干冰【解析】（1）金刚石是空间网状结构，每个碳原子连接4个碳原子，形成四面体单元结构，原子间以共价键相结合，属于原子晶体，故选D；（2）石墨是层状结构，其晶体中碳原子呈平面正六边形排列，每个正六边形占有的碳原子数平均=1×1/3×6=2，故选E；（3）NaCl是离子晶体，其构成微粒是阴阳离子，NaCl晶胞是简单的立方单元，阴阳离子间通过离子键结合，氯离子和钠离子的配位数都是6，每个钠离子周围有6个氯离子，故选A；（4）CsCl是由阴阳离子构成的，氯离子和铯离子的配位数是8，故选C；（5）干冰是分子晶体，CO2分子位于立方体的顶点和面心上，以顶点上的CO2分子为例，与它距离最近的CO2分子分布在与该顶点相连的12个面的面心上，所以图B为干冰晶体，故选B；（6）晶体熔沸点：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，离子晶体熔沸点与离子半径成正比，与电荷成正比，金刚石是原子晶体、NaCl和CsCl是离子晶体、干冰是分子晶体、石墨是混合型晶体，根据配位数及晶胞结构知，A、B、C、D、E分别是NaCl、干冰、CsCl、金刚石、石墨，钠离子半径小于铯离子半径，石墨中C-C键长小于金刚石中C-C键长，所以这几种晶体熔点高低顺序是E＞D＞A＞C＞B，即：石墨金刚石NaClCsCl干冰。3．a、b、c、d、e均为周期表前四周期元素，原子序数依次增大，相关信息如下表所示。a原子核外电子分占3个不同能级，且每个能级上排布的电子数相同b基态原子的p轨道电子数比s轨道电子数少1c位于第2周期，原子核外有3对成对电子、两个未成对电子d位于周期表中第1纵列e基态原子M层全充满，N层只有一个电子请回答：（1）c属于_____________区的元素。（2）b与其同周期相邻元素第一电离能由大到小的顺序为______________（用元素符号表示）。（3）若将a元素最高价氧化物水化物对应的正盐酸根离子表示为A，则A的中心原子的轨道杂化类型为_____________，A的空间构型为____________________；（4）d的某氯化物晶体结构如图,每个阴离子周围等距离且最近的阴离子数为________;在e2+离子的水溶液中逐滴滴加b的氢化物水溶液至过量，可观察到的现象为_____________。【答案】pN＞O＞Csp2平面三角形12先产生蓝色沉淀，氨水过量后沉淀溶解，生成深蓝色溶液【解析】（1）c为氧元素，位于第六主族，属于p区的元素；答案：p（2）b为N元素，与其同周期相邻元素为C、O，因为N核外电子排布处于半满状态，比较稳定，第一电离能大于C、O；O的非金属性强与C，第一电离能大于C；第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C；答案：N＞O＞C（3）CO32-的价层电子对数为422=3，中心原子的轨道杂化类型为sp2，空间构型为平面三角形；答案：sp2平面三角形（4）根据晶体结构可以看出,每个阴离子周围等距离且最近的阴离子数为12;在铜盐溶液中逐滴加入氨水至过量，该过程中先生成蓝色沉淀，后氢氧化铜溶解在氨水中生成配离子，得到深蓝色溶液，发生Cu2++2NH3·H2O=Cu（OH）2↓+2NH4+，Cu（OH）2+4NH3·H2O=[Cu（NH3）4]2++2OH-+4H2O；答案：12先产生蓝色沉淀，氨水过量后沉淀溶解，生成深蓝色溶液。4．“摩尔盐”是分析化学中的重要试剂，化学式为(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O。“摩尔盐”在一定条件下分解的方程式为：4[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]2Fe2O3＋3SO3＋5SO2↑＋N2↑＋6NH3↑＋31H2O。回答下列问题：（1）铁元素在元素周期表中的位置为_____，其价层电子排布图为________。（2）组成“摩尔盐”的非金属元素中第一电离能最大的元素为________。“摩尔盐”的分解产物中属于非极性分子的化合物是________。（3）NH3的沸点比N2O的沸点_____（填“高”或“低”），其主要原因是________________。（4）K3[Fe(CN)6]常用于检验Fe2+，K3[Fe(CN)6]中除了离子键以外还存在的化学键为_______，与CN-互为等电子体的单质的分子式为________。HCN分子中σ键和π键的个数之比为________。（5）FeO晶胞结构如下图所示，FeO晶体中Fe2+配位数为______，若该晶胞边长为acm，则该晶胞密度为________。【答案】第四周期第Ⅷ族NSO3高NH3分子间存在氢键共价键和配位键N21:163288AaN【解析】（1）铁为26号元素，位于周期表中第四周期第VIII族，价电子排布式为3d64s2，则排布图为；（2）组成“摩尔盐”的非金属元素为H、N、O、S，因N元素的2p能级为半充满状态，则第一电离能最大的为N；分解产物中的氮气是由非极性键构成的非极性单质，三氧化硫为极性键形成的非极性化合物；（3）NH3分子间可形成氢键，而N2O分子间不存在氢键，则氨的沸点高于N2O；（4）K3[Fe(CN)6]中K+与[Fe(CN)6]3-之间为离子键，Fe3+与CN-间为配位键，C与N之间为共价键；与CN-原子个数、价电子总数相等的分子为N2；HCN的结构式为H-C≡N，则σ键和π键各为2条，比值为1:1；（5）由FeO晶胞结构可知，Fe2+在晶胞的顶点和面心，个数为8×1/8+6×1/2=4，O2-在晶胞的棱上和体心，个数为12×1/4+1=4，ρ=m/V=3288AaNg/cm3。5．超细铜粉主要应用于导电材料、催化剂等领域中。超细铜粉的某制备方法如下：（1）Cu2+的价电子排布式为____。（2）下列关于[Cu（NH3)4]SO4的说法中，正确的有____。（填字母序号）A．[Cu（NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键、极性键和配位键B．[Cu（NH3)4]SO4的组成元素中第一电离能最大的是氧元素C．[Cu（NH3)4]SO4的外界离子的空间构型为正四面体（3）SO32-离子中S原子的杂化方式为____，SO32-离子的空间构型为____。（4）与SO3互为等电子体的一种分子的分子式是____（5）下图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，由此可确定该氧化物的化学式为______。【答案】3d9ACsp3三角锥形BF3CuO【解析】（1）Cu位于第四周期IB族，其Cu2＋的价电子排布式为3d9；（2）A、[Cu(NH3)4]2＋与SO42－之间存在离子键，Cu2＋和NH3之间存在配位键，N和H之间存在极性共价键，故A正确；B、该化合物中第一电离能最大的是N元素，故B错误；C、外界离子为SO42－，根据价层电子对互斥理论，SO42－的空间构型为正四面体形，故C正确；答案选AC；（3）SO32－中心原子S有3个σ键，孤电子对数62322=1，价层电子对数为4，杂化轨道数等于价层电子对数，即SO32－中S的杂化类型为sp3；SO32－空间构型为三角锥形；（4）根据等电子体的概念，与SO3互为等电子体的分子为BF3等；（5）利用均摊的方法进行判断，根据晶胞的结构，O位于顶点、面心、棱上和内部，属于晶胞的氧原子的个数为1118+2+4+1824=4，Cu位于内部，有4个，即化学式为CuO。6．自然界存在丰富的碳、氮、氧、铝、钾、铁、碘等元素，按要求回答下列问题：(1)常温，羰基铁[Fe(CO）x)]是红棕色液体，不溶于水，溶于乙醇、乙醚等，据此判断羰基铁晶体属于________________(填晶体类型)，羰基铁的配体是________。已知：羰基铁的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x＝_________；98g羰基铁中含有的键数为______________个。(2)亚铁离子具有强还原性，从电子排布的角度解释，其原因是__________(3)BN晶体、AlN晶体结构相似，如图1，两者熔沸点较高