課時規(guī)范練37晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)非選擇題(共7小題,共100分)1.(2019黑龍江哈爾濱第六中學(xué)高三階段性考試)(14分)硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)均屬于硼族元素(第A族),它們的化合物或單質(zhì)都有重要用途?；卮鹣铝袉栴}:(1)寫出基態(tài)鎵原子的電子排布式。(2)已知:無水氯化鋁在178 升華,它的蒸氣是締合的雙分于(Al2Cl6),更高溫度下Al2Cl6則離解生成AlCl3單分子。固體氯化鋁的晶體類型是;寫出Al2Cl6分子的結(jié)構(gòu)式;單分子AlCl3的立體構(gòu)型是,締合雙分子Al2Cl6中Al原子的軌道雜化類型是。(3)晶體硼的結(jié)構(gòu)單元是正二十面體,每個單元中有12個硼原子(如圖),若其中有兩個原子為10B,其余為11B,則該結(jié)構(gòu)單元有種不同的結(jié)構(gòu)類型。(4)金屬鋁屬立方晶系,其晶胞邊長為405 pm,密度是2.70 gcm-3,計算確定其晶胞的類型(簡單、體心或面心立方):;晶胞中距離最近的鋁原子可看作是接觸的,列式計算鋁的原子半徑r(Al)= pm。2.(2018山東煙臺高三診斷性測試)(14分)鈷、鐵、鎵、砷的單質(zhì)及其化合物在生產(chǎn)生活中有重要的應(yīng)用。回答下列問題:(1)寫出As的基態(tài)原子的電子排布式。(2)N、P、As為同一主族元素,其電負(fù)性由大到小的順序為,它們的氫化物沸點最高的是。將NaNO3和Na2O在一定條件下反應(yīng)得到一種白色晶體,已知其中陰離子與SO42-互為等電子體,則該陰離子的化學(xué)式是。(3)Fe3+、Co3+與N3-、CN-等可形成絡(luò)合離子。K3Fe(CN)6可用于檢驗Fe2+,配體CN-中碳原子雜化軌道類型為。Co(N3)(NH3)5SO4中Co的配位數(shù)為,其配離子中含有的化學(xué)鍵類型為(填“離子鍵”“共價鍵”或“配位鍵”),C、N、O的第一電離能最大的為,其原因是。(4)砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)如下圖。晶胞中Ga與周圍等距且最近的As形成的空間構(gòu)型為。已知砷化鎵晶胞邊長為a pm,其密度為 gcm-3,則阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為(列出計算式即可)。3.(2019安徽合肥高三調(diào)研)(14分)磷化銦和砷化銦納米晶具備獨特的光學(xué)和電學(xué)特性,廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、通信、太陽能電池等領(lǐng)域?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)磷原子電子排布式為;基態(tài)As原子中未成對電子數(shù)為。(2)PH3分子空間構(gòu)型為;AsO33-中As原子的雜化方式為。(3)AsH3與NH3在水中溶解度較大的是,其原因是。(4)酞菁銦是有機(jī)分子酞菁與金屬銦形成的復(fù)雜分子,結(jié)構(gòu)簡式如圖所示,該分子中存在的化學(xué)鍵為(填選項字母)。a.鍵b.鍵c.離子鍵d.配位鍵(5)砷化銦的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,砷化銦晶體的化學(xué)式為;該晶胞的棱長為a cm,則砷化銦晶體的密度為(用含a、NA的代數(shù)式表示)。4.(15分)黑火藥是我國古代的四大發(fā)明之一,距今已有1 000多年的歷史,其成分是木炭(C)、硫粉(S)和硝酸鉀(KNO3)。回答下列有關(guān)問題:(1)黑火藥爆炸生成無毒的氣體和K2S,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2)Se與S同主族,則Se原子的核外電子排布式為Ar,有對成對電子。(3)C、N、O、K的電負(fù)性由大到小的順序是。(4)黑火藥爆炸除生成K2S外,還生成少量K2S2,其結(jié)構(gòu)類似于Na2O2。則K2S2中含有的化學(xué)鍵類型為。(5)K2S遇酸生成H2S,H2S分子中,S原子的雜化軌道類型是;KNO3可電離出NO3-,NO3-的空間構(gòu)型是。(6)K2S的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。其中K+的配位數(shù)為,若K2S晶體的密度為 gcm-3,則晶胞中距離最近的兩個S2-核間距為 cm(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。5.(2018河北五校聯(lián)盟高三聯(lián)考)(14分)已知:周期表中前四周期的六種元素A、B、C、D、E、F核電荷數(shù)依次增大,其中A原子核外有三個未成對電子;化合物B2E的晶體為離子晶體,E原子核外的M層中只有兩對成對電子;C元素是地殼中含量最高的金屬元素;D單質(zhì)的熔點在同周期元素形成的單質(zhì)中是最高的;F2+核外各層電子均充滿。請根據(jù)以上信息,回答下列問題:(1)A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序為。(用元素符號表示)(2)B的氯化物的熔點比D的氯化物的熔點高,理由是。(3)E的最高價氧化物分子的空間構(gòu)型是,是分子(填“極性”“非極性”)。(4)F原子的核外電子排布式是。(5)E、F形成某種化合物有如圖所示兩種晶體結(jié)構(gòu)(深色球表示F原子),其化學(xué)式為。(a)中E原子的配位數(shù)為。若在(b)的結(jié)構(gòu)中取出一個平行六面體作為晶胞,則平均一個晶胞中含有個F原子。結(jié)構(gòu)(a)與(b)中晶胞的原子空間利用率相比,(a)(b)(填“>”“<”或“=”)。6.(2019湖北省部分重點中學(xué)高三起點考試)(15分)氮、氧、硫、磷是與生命活動密切相關(guān)的元素?；卮鹣铝袉栴}:(1)SO2分子的VSEPR模型名稱是。(2)N、O、P三種元素第一電離能由大到小的順序是。(3)氣態(tài)氫化物氨(NH3)和膦(PH3)的鍵角較大的是(填化學(xué)式),原因是。(4)SCN-中C原子的雜化類型為雜化,1 mol SCN-中含鍵的數(shù)目為NA。(5)晶胞有兩個基本要素:原子坐標(biāo)參數(shù),表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。磷化硼是一種超硬耐磨的涂層材料,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0);B為(12,12,0);D為(1,1,1)。則C原子的坐標(biāo)參數(shù)為。晶胞參數(shù),描述晶胞的大小和形狀。P原子與B原子的最近距離為a cm,則磷化硼晶胞的邊長為 cm(用含a的代數(shù)式表示)。7.(2018山西臨汾模擬)(14分)B、C、N是幾種常見的非金屬元素,其形成的各種化合物在自然界中廣泛存在。圖1圖2六方相氮化硼圖3(1)基態(tài)硼原子的電子排布式為;C、N元素的第一電離能由大到小的順序為。(2)BF3與一定量的水可形成如圖1的晶體R。晶體R中各種微粒間的作用力涉及(填字母);a.離子鍵b.共價鍵c.配位鍵d.金屬鍵R中陰離子的空間構(gòu)型為。(3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)與CaCl2溶液可形成配離子(結(jié)構(gòu)如圖2),乙二胺分子中氮原子的雜化類型為;乙二胺和三甲胺N(CH3)3均屬于銨,但乙二胺比三甲胺的沸點高得多,原因是。(4)氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相,其結(jié)構(gòu)與石墨相似,具有層狀結(jié)構(gòu),可作高溫潤滑劑;它的晶體結(jié)構(gòu)如圖3所示,六方相氮化硼質(zhì)地軟的原因是。課時規(guī)范練37晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p1(2)分子晶體或平面三角形sp3雜化(3)3(4)面心立方晶胞24054或143解析 (1)鎵是31號元素,其原子核外有31個電子,根據(jù)構(gòu)造原理知其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p1。(2)分子晶體的熔、沸點較低,氯化鋁的熔、沸點較低,所以為分子晶體;鋁原子和氯原子之間形成共價鍵,還形成一個配位鍵,其結(jié)構(gòu)為或;氯化鋁中每個鋁原子含有3個共價鍵,且不含孤電子對,為平面三角形結(jié)構(gòu),締合雙分子Al2Cl6中Al原子的軌道雜化類型為sp3。(3)兩個10B相鄰、相間、相對,所以共有3種不同結(jié)構(gòu)類型。(4)每個晶胞中含有鋁原子個數(shù)=VMNA=2.70(40510-10)3g27 gmol-16.021023 mol-1=4,該晶胞的每個頂點上和每個面上都含有一個Al原子,為面心立方晶胞;面心立方晶胞中,每個面的對角線上三個原子緊挨著,所以每個鋁原子半徑=2405 pm4=143 pm。2.答案 (1)Ar3d104s24p3(2)N>P>AsNH3NO43-(3)sp6共價鍵、配位鍵N氮原子2p軌道上的電子為半充滿,相對穩(wěn)定,更不易失去電子(4)正四面體4145a310-30解析 (1)As的原子序數(shù)為33,由構(gòu)造原理可知電子排布為Ar3d104s24p3。(2)As、P、N元素屬于同一主族元素,其原子序數(shù)逐漸減小,則其電負(fù)性逐漸增大,即N>P>As;它們的氫化物中NH3中存在氫鍵,沸點最高;原子個數(shù)相等價電子數(shù)相等的微粒屬于等電子體,且等電子體結(jié)構(gòu)相似,陰離子與SO42-互為等電子體,且該陰離子中的各原子的最外層電子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),則該離子是NO43-。(3)CN-中C原子價層電子對個數(shù)=1+(4+1-13)=2,所以采取sp雜化;C、N、O屬于同一周期元素且原子序數(shù)依次增大,同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大,但氮原子2p軌道上的電子為半充滿,相對穩(wěn)定,更不易失去電子,所以其第一電離能大小順序是N>O>C。(4)Ga與周圍等距離且最近的As形成的空間構(gòu)型為Ga在中心As在四個頂點形成的正四面體結(jié)構(gòu);由題圖可知一個晶胞占有4個Ga原子和4個As原子,若晶胞的邊長為a pm,則晶胞體積為(a10-10)3 cm3,晶體的密度為 gcm-3,則晶胞質(zhì)量為(a10-10)3 cm3 gcm-3=a310-30 g,則a310-30 gNA mol-1=4145 gmol-1,則NA=4145a310-30。3.答案 (1)1s22s22p63s23p33(2)三角錐形sp3(3)NH3NH3與水分子之間易形成氫鍵(4)abd(5)InAs760a3NA gcm-3解析 (1)P的原子序數(shù)為15,原子核外有15個電子,P的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3;As元素基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3,未成對電子數(shù)為3。(2)中心原子磷原子形成了3個鍵,另外還有1對未成鍵價電子對,其價層電子對的總數(shù)是4,需要形成4個雜化軌道,采用sp3雜化,分子的空間構(gòu)型為三角錐形;AsO43-中心原子的價層電子對數(shù)為5+32=4,所以As原子的雜化方式為sp3雜化。(3)因為NH3與水分子之間易形成氫鍵,故AsH3與NH3在水中溶解度較大的是NH3。(4)根據(jù)酞菁銦的結(jié)構(gòu)簡式可知,該分子中存在的化學(xué)鍵為鍵、鍵和配位鍵。(5)由砷化銦的晶胞結(jié)構(gòu)根據(jù)均攤法可得,每個晶胞含有8+6=4個In原子,4個As原子,砷化銦晶體的化學(xué)式為InAs;該晶胞的棱長為a cm,則砷化銦晶體的密度為=4190NAa3 gcm-3=760a3NA gcm-3。4.答案 (1)2KNO3+S+3CK2S+N2+3CO2(2)3d104s24p416(3)O>N>C>K(4)離子鍵、共價鍵(5)sp3平面三角形(6)4223440NA解析 (1)黑火藥爆炸生成無毒氣體,此氣體為N2和CO2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為S+2KNO3+3CK2S+3CO2+N2;(2)Se元素位于第四周期第A族,核外電子排布式為Ar3d104s24p4或1s22s22p63s23p63d104s24p4,其電子排布圖為,因此Se共有16對成對電子;(3)電負(fù)性越大,非金屬性越強(qiáng),同周期從左向右,主族元素電負(fù)性依次增大,即電負(fù)性大小:O>N>C>K;(4)過氧化鈉的電子式為Na+OO2-Na+,K2S2的電子式與Na2O2的相似,則K2S2含有的化學(xué)鍵是離子鍵、共價鍵(非極性共價鍵);(5)H2S中S形成2個鍵,孤電子對數(shù)為2,價層電子對數(shù)為4,即S原子雜化類型為sp3;NO3-中N形成3個鍵,孤電子對數(shù)(5+1-32)=0,NO3-空間構(gòu)型為平面三角形;(6)根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu),K+的配位數(shù)為4,S2-位于頂點和面心,晶胞中S2-個數(shù)為8+6=4,晶胞的質(zhì)量為4(239+32)NA g,晶胞的體積為a3 cm3,根據(jù)密度的定義,=440NAa3 gcm-3,距離最近的兩個S2-距離是面對角線的一半,即為223440NA cm。5.答案 (1)Na<Al<Si<N(2)NaCl為離子晶體而SiCl4為分子晶體(3)平面正三角形非極性(4)1s22s22p63s23p63d104s2(或Ar3d104s2)(5)ZnS42=解析 C元素是地殼中含量最高的金屬元素,即C為Al,D單質(zhì)的熔點在同周期元素形成的單質(zhì)中最高,推出D為Si,F2+核外各層電子均充滿,推出F為Zn,化合物B2E的晶體為離子晶體,E原子核外的M層中只有兩對成對電子,即E為S,B為Na,A原子核外有三個未成對電子,即A為N。(1)金屬性越強(qiáng),第一電離能越小,非金屬性越強(qiáng),第一電離能越大,Na的金屬性強(qiáng)于Al,N的非金屬性強(qiáng)于Si,因此第一電離能由小到大的順序是Na<Al<Si<N;(2)B的氯化物是NaCl,屬于離子晶體,D的氯化物是SiCl4,屬于分子晶體,一般情況下,離子晶體的熔、沸點高于分子晶體;(3)E的最高價氧化物是SO3,有3個鍵,孤電子對數(shù)為(6-32)=0,價層電子對數(shù)為3,空間構(gòu)型為平面正三角形,屬于非極性分子;( 4)F為Zn,位于第四周期B族,即核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2(或Ar3d104s2);(5)根據(jù)(a)S位于頂點和面心,個數(shù)為8+6=4,Zn位于體內(nèi),有4個,化學(xué)式為ZnS,根據(jù)(a)離S最近的Zn有4個,則S的配位數(shù)為4,在(b)的結(jié)構(gòu)中取出一個平行六面體,結(jié)構(gòu)是(空心球表示Zn原子),含有鋅原子的個數(shù)為4+1=2,(a)圖中S2-之間形成面心立方最密堆積,(b)圖中S2-形成六方最密堆積,這兩種堆積方式的原子空間利用率相等。6.答案 (1)平面三角形(2)N>O>P(3)NH3電負(fù)性N>P,NH3中成鍵電子對更靠近中心原子,成鍵電子對間排斥力較大,故鍵角較大(4)sp2(5)(1,12,12)433a解析 (1)SO2分子的中心原子價層電子對數(shù)為:2+6-222=3,所以SO2分子的VSEPR模型名稱是平面三角形。(2)一般情況下,元素的非金屬性越強(qiáng),第一電離能越大,非金屬性O(shè)>P,則第一電離能O>P,同一周期從左到右,元素的第一電離能呈增大趨勢,但氮原子的最外層p能級上是半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),則第一電離能N>O,所以N、O、P三種元素第一電離能由大到小的順序是N>O>P。(3)電負(fù)性N>P,中心原子的電負(fù)性越大,成鍵的共用電子對離中心原子越近,成鍵的電子對之間的距離越小,成鍵電子對之間的排斥力越大,導(dǎo)致鍵角變大,所以PH3的鍵角小于NH3的鍵角。(4)SCN-與CO2互為等電子體,CO2的中心碳原子價層電子對數(shù)為:2+4-222=2,碳原子的雜化類型為sp,CO2的結(jié)構(gòu)式為OCO,1 mol CO2中含有2 mol 鍵,根據(jù)等電子體原理,SCN-中C原子的雜化類型為sp,1 mol SCN-中含鍵的數(shù)目為2NA。(5)原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0);B為(12,12,0);D為(1,1,1),由晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知,C原子位于晶胞的面心,C原子在x上為1,在y、z上均為12,則C原子的坐標(biāo)參數(shù)為(1,12,12);由晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知,晶胞的體對角線是4a cm,所以磷化硼晶胞的邊長為4a3 cm=433a cm。7.答案 (1)1s22s22p1N>C(2)abc四面體(3)sp3雜化乙二胺分子之間可以形成氫鍵,三甲胺分子之間不能形成氫鍵(4)層與層之間通過范德華力結(jié)合在一起,作用力小,導(dǎo)致其質(zhì)地軟解析 (1)硼原子核外有5個電子,基態(tài)硼原子的電子排布式為1s22s22p1,C、N兩種元素的第一電離能由大到小的順序為N>C。(2)晶體R中各種微粒間的作用力涉及離子鍵、共價鍵、配位鍵;陰離子中中心原子B原子含有4個鍵且不含孤電子對,所以B原子采用sp3雜化方式,為四面體構(gòu)型。(3)乙二胺中N原子形成3個鍵,含有1對孤對電子,雜化軌道數(shù)為4,采取sp3雜化;乙二胺分子之間可以形成氫鍵,三甲胺分子之間不能形成氫鍵,故乙二胺的沸點較高。(4)六方相氮化硼中,每一個B原子與3個N原子相連,每1個N原子與3個B原子相連,形成平面三角形,向空間發(fā)展成層狀結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼不含鍵,只含鍵,層與層之間通過范德華力結(jié)合在一起,作用力小,導(dǎo)致其質(zhì)地軟。