跟蹤檢測（三十八） 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1(1)氯酸鉀熔化，粒子間克服了_的作用力；二氧化硅熔化，粒子間克服了_的作用力；碘的升華，粒子間克服了_的作用力。三種晶體的熔點由高到低的順序是_。(2)下列六種晶體：CO2，NaCl，Na，Si，CS2，金剛石，它們的熔點從低到高的順序為_(填序號)。(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中，由極性鍵形成的非極性分子有_，由非極性鍵形成的非極性分子有_，能形成分子晶體的物質(zhì)是_，含有氫鍵的晶體的化學(xué)式是_，屬于離子晶體的是_，屬于原子晶體的是_，五種物質(zhì)的熔點由高到低的順序是_。(4)A、B、C、D為四種晶體，性質(zhì)如下：a固態(tài)時能導(dǎo)電，能溶于鹽酸b能溶于CS2，不溶于水c固態(tài)時不導(dǎo)電，液態(tài)時能導(dǎo)電，可溶于水d固態(tài)、液態(tài)時均不導(dǎo)電，熔點為3 500 試推斷它們的晶體類型：A._；B._；C._；D._。(5)圖中AD是中學(xué)化學(xué)教科書上常見的幾種晶體結(jié)構(gòu)模型，請?zhí)顚懴鄳?yīng)物質(zhì)的名稱：A_；B._；C._；D._。解析：(1)氯酸鉀是離子晶體，熔化時破壞離子鍵；二氧化硅是原子晶體，熔化時破壞共價鍵；碘是分子晶體，升華時粒子間克服分子間作用力；熔點：原子晶體>離子晶體>分子晶體，所以熔點大小順序為SiO2>KClO3>I2。(2)根據(jù)晶體類型分析，熔點：原子晶體>離子晶體>分子晶體，Si和金剛石都是原子晶體，原子半徑越小，共價鍵越強，熔點越高，CO2和CS2都是分子晶體，相對分子質(zhì)量越大熔點越高，所以熔點從低到高的順序為。答案：(1)離子鍵共價鍵分子間SiO2>KClO3>I2(2)(3)CO2H2H2、CO2、HFHF(NH4)2SO4SiCSiC>(NH4)2SO4>HF>CO2>H2(4)金屬晶體分子晶體離子晶體原子晶體(5)氯化銫氯化鈉二氧化硅金剛石2O2、O3、N2、N4是氧和氮元素的幾種單質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}：(1)O原子中價電子占據(jù)的軌道數(shù)目為_。(2)第一電離能I1：N_O(填“>”或“<”)，第二電離能I2：O大于N的原因是_。(3)O3的空間構(gòu)型為_；是_(填“極性”或“非極性”)分子；分子中存在的大鍵，可用符號表示，其中m表示形成的大鍵的原子數(shù)，n表示形成的大鍵的電子數(shù)，則O3中大鍵應(yīng)表示為_。(4)N元素的簡單氣態(tài)氫化物NH3在H2O中溶解度很大，其原因之一是NH3和H2O可以形成分子間氫鍵，則在氨水中氫鍵可以表示為H3NHN、_(任寫兩種即可)。(5)已知：表格中鍵能和鍵長數(shù)目?；瘜W(xué)鍵鍵長/pm鍵能/(kJmol1)NN145193N=N125418NN110946N2和N4都是N元素的單質(zhì)，其中N4是正四面體構(gòu)型，N原子占據(jù)四面體的四個頂點，從鍵參數(shù)角度分析N4分子穩(wěn)定性遠(yuǎn)小于N2原因是_。(6)Na2O的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X表示O2，Y表示Na，則O2的配位數(shù)為_，該晶胞的原子空間利用率為_。已知該晶胞的棱長為a pm，r(Na)x pm，r(O2)y pm解析：(1)O原子的價電子排布式為2s22p4，其價電子占據(jù)4個原子軌道。(2)同周期從左到右第一電離能呈增大趨勢，但N的2p能級處于半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以第一電離能I1：N>O；O失去一個電子后O的2p處于半充滿狀態(tài)，更加穩(wěn)定，再失去一個電子消耗能量更高，所以第二電離能I2：O>N。(3)O3看成一個O原子是中心原子，其他兩個O原子為配原子的三原子分子，價電子對數(shù)2(622)3，有一個孤電子對，屬于sp2雜化，空間構(gòu)型為V形；因為V形空間構(gòu)型正負(fù)電荷重心不重合，所以是極性分子；O原子的軌道表示式為O3中心氧原子采取sp2雜化，其中兩個單電子軌道與另外兩個原子形成兩個鍵，第三個軌道有一對孤電子對，與另兩個氧原子的各1個電子形成三中心四電子大鍵，可用符號表示。(4)因為O、N原子有比較強的吸電子能力，所以NH3和H2O既會吸引同種分子的H，又會吸引對方分子的H，從而形成氫鍵，所以在氨水中存在4種分子間氫鍵，可以表示為H3NHN、H3NHO、H2OHN、H2OHO。(5)因為N4是正面體構(gòu)型，N原子占據(jù)四面體的四個頂點，所以N4中只存在NN，而N2中只存在NN，由表中數(shù)據(jù)可知，NN鍵長大于NN鍵長，NN鍵能小于NN鍵能，且二者鍵能差距較大，所以N4分子穩(wěn)定性遠(yuǎn)小于N2。(6)分析Na2O的晶胞結(jié)構(gòu)圖可得，處于面心上的O2被2個晶胞共用，以圖中上面的面心O2為例，在其上方還有一個同樣的晶胞與其緊鄰，所以每個O2周圍有8個Na與之距離最近，則O2的配位數(shù)為8；Na2O晶胞中Na數(shù)為8，O2數(shù)為864，根據(jù)r(Na)x pm、r(O2)y pm及球體的體積公式可得這12個原子總體積V18x34y3，根據(jù)該晶胞的棱長為a pm，則晶胞體積V2a3，所以該晶胞的原子空間利用率為100%100%100%。答案：(1)4(2)>失去一個電子后O的2p處于半充滿狀態(tài)，更加穩(wěn)定，再失去一個電子消耗能量更高(3)V形極性(4)H3NHO、H2OHN、H2OHO(任寫兩種)(5)N4中NN鍵鍵能小于N2中的NN鍵鍵能，鍵長大于NN鍵鍵長(6)8100%3(2019武漢模擬)砷(As)是第A族元素，砷及其化合物被應(yīng)用于農(nóng)藥和合金中?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)砷原子的電子排布式為_，第四周期元素中，第一電離能低于砷原子的p區(qū)元素有_(填元素符號)。(2)氮原子間能形成氮氮三鍵，而砷原子間不易形成三鍵的原因是_。(3)AsH3分子為三角錐形，鍵角為91.80，小于氨分子鍵角107，AsH3分子鍵角較小的原因是_。(4)亞砷酸(H3AsO3)分子中，中心原子砷的VSEPR模型是_，砷原子雜化方式為_。(5)砷化鎳的晶胞如圖所示。晶胞參數(shù)a360.2 pm, c500.9 pm, 120。該晶體密度的計算式為_gcm3。解析：(1)砷原子核電荷數(shù)為33，基態(tài)原子的電子排布式為Ar3d104s24p3；同一周期，從左到右，第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢，第A族元素p為半充滿狀態(tài)，第一電離能大于鄰近元素的第一電離能；因此第四周期元素中，第一電離能低于砷原子的p區(qū)元素有Ga、Ge、Se。(2)由于砷原子半徑較大，原子間形成的鍵較長，pp軌道肩并肩重疊程度較小或幾乎不能重疊，難以形成鍵，所以氮原子間能形成氮氮三鍵，而砷原子間不易形成三鍵。(3)AsH3分子鍵角較小的原因是砷原子電負(fù)性小于氮原子，其共用電子對離砷核距離較遠(yuǎn)，斥力較小，鍵角較小。(4)亞砷酸(H3AsO3)分子結(jié)構(gòu)式為，砷原子的價層電子對數(shù)為4，屬于sp3雜化，中心原子砷的VSEPR模型是四面體形。(5)根據(jù)砷化鎳的晶胞可知：含有的鎳原子個數(shù)為842，含有砷原子個數(shù)為2，所以該晶胞中含有2個砷化鎳，該晶胞的質(zhì)量為2 g，根據(jù)晶胞的俯視圖可以求出xa pm360.21010 cm；該晶胞的體積為360.21010360.21010500.91010 cm3； gcm3。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)Ga、Ge、Se(2)砷原子半徑較大，原子間形成的鍵較長，pp軌道肩并肩重疊程度較小或幾乎不能重疊，難以形成鍵(3)砷原子電負(fù)性小于氮原子，其共用電子對離砷核距離較遠(yuǎn)，斥力較小，鍵角較小(4)四面體形sp3(5)4(2019岳陽模擬)碳和硅是自然界中大量存在的元素，硅及其化合物是工業(yè)上最重要的材料。粗硅的制備有二種方法：方法一：SiO22CSi2CO；方法二：SiO22MgSi2MgO。(1)基態(tài)硅原子中存在_對自旋相反的電子，基態(tài)Mg的最外層電子所占據(jù)的能級的電子云輪廓圖是_。(2)上述反應(yīng)中所有元素第一電離能最小的元素是_(填元素符號)。(3)試比較C(金剛石)、晶體Si、CO 三種物質(zhì)的熔沸點從高到低的順序_，試解釋原因：_。(4)CO在配合物中可作為配體，在Cr(CO)6配合物中配位原子是_(填元素符號)，1 mol該配合物中含有鍵的數(shù)目是_。(5)SiO2晶胞(如圖1)可理解成將金剛石晶胞(如圖2)中的C原子置換成Si原子，然后在SiSi之間插入O原子而形成。推測SiO2晶胞中Si采用_雜化，OSiO的鍵角為_。SiO2晶胞中，含有Si原子_個和O原子_個。假設(shè)金剛石晶胞的邊長為a pm，試計算該晶胞的密度_gcm3(寫出表達(dá)式即可)。解析：(1)基態(tài)硅原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p2，每一個s能級有1個軌道，s軌道全滿，有3對自旋相反的電子，2p能級有3個軌道，全充滿電子，2p軌道有3對自旋相反的電子，所以基態(tài)硅原子中存在6對自旋相反的電子；Mg的基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s2,3s軌道是最外層，s能級的電子云圖是球形的，所以基態(tài)Mg的最外層電子所占據(jù)的能級的電子云輪廓圖是球形。(2)第一電離能是原子失去最外層的一個電子所需能量，第一電離能數(shù)值越小，原子越容易失去一個電子，上述反應(yīng)中涉及的元素有C、O、Mg、Si，其中C、O、Si是非金屬元素，較難失去電子，Mg元素的金屬性最強，最易失去電子，所有元素第一電離能最小的是Mg。(3)C(金剛石)、晶體Si都是原子晶體，熔點高，它們結(jié)構(gòu)相似，但碳原子的半徑比硅原子半徑小，共價鍵的鍵能大，所以C(金剛石)的熔點比晶體Si高，而CO是分子晶體，熔沸點低，所以三種物質(zhì)的熔沸點從高到低的順序：C>Si>CO。(4)配體中給出孤對電子與中心離子直接形成配位鍵的原子叫配位原子；CO在Cr(CO)6中可作為配體，配位原子是C，CO與N2是等電子體，其結(jié)構(gòu)式是CO,1 mol CO中含鍵的數(shù)目是2NA，所以1 mol該配合物中含有鍵的數(shù)目是12NA。(5)在SiO2晶體中每個硅原子與周圍的4個氧原子的成鍵情況與金剛石晶體中的碳原子與周圍4個碳原子連接的情況是相同的。所以SiO2晶胞中Si采用sp3雜化，金剛石是正四面體結(jié)構(gòu)單元，其鍵角是10928，所以SiO2晶胞中OSiO的鍵角也是10928。SiO2晶體為面心立體結(jié)構(gòu)，每個SiO2晶胞含有Si原子的個數(shù)為8648，按Si、O原子個數(shù)比，O原子數(shù)是16。一個金剛石晶胞含有8個C原子結(jié)構(gòu)，所以一個晶胞的質(zhì)量為 g g，晶胞邊長為a pm，所以SiO2晶體的密度： gcm3。答案：(1)6球形(2)Mg(3)C>Si>CO金剛石和晶體硅都是原子晶體且晶體結(jié)構(gòu)相似，C的原子半徑小于硅的原子半徑，所以金剛石中CC鍵鍵長短，鍵能大，所以金剛石的熔沸點比晶體硅大，CO是分子晶體，熔沸點最小(4)C12NA(5)sp3109288165(2019重慶診斷)C、N、O、Si、P、Ge、As及其化合物在科研和生產(chǎn)中有許多重要用途。請回答下列問題：(1)基態(tài)氮原子核外電子占據(jù)的原子軌道數(shù)目為_。(2)圖1表示碳、硅和磷三種元素的四級電離能變化趨勢，其中表示磷的曲線是_(填標(biāo)號)。(3)NH3的沸點比PH3高，原因是_。(4)根據(jù)等電子原理，NO電子式為_。(5)Na3AsO4中AsO的空間構(gòu)型為_，As4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖2所示，則在該化合物中As的雜化方式是_。(6)鍺的某種氧化物晶胞結(jié)構(gòu)如圖3所示，該物質(zhì)的化學(xué)式為_。已知該晶體密度為7.4 gcm3，晶胞邊長為4.311010 m。則鍺的相對原子質(zhì)量為_(保留小數(shù)點后一位)。(已知：O的相對原子質(zhì)量為16,4.31380，NA6.021023mol1)解析：(1)N的原子序數(shù)為7，基態(tài)氮原子核外電子排布式為1s22s22p3，占據(jù)5個原子軌道。(2)同主族自上而下第一電離能減小，P元素3p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素，故Si的第一電離能最小，由圖中第一電離能可知，c為Si，P原子第四電離能為失去4s2能級中1個電子，為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，與第三電離能相差較大，可知b為P、a為C。(3)NH3分子間存在較強的氫鍵作用，而PH3分子間僅有較弱的范德華力，因此NH3的沸點比PH3高。(4)根據(jù)等電子原理，NO與N2互為等電子體，電子式為 (5)AsO中As與周圍4個O原子相連，采用sp3雜化，空間構(gòu)型為正四面體，根據(jù)As4O6的分子結(jié)構(gòu)圖，As與周圍3個O原子相連，含有1個孤電子對，采用sp3雜化。(6)晶胞中Ge原子數(shù)目為4，O原子數(shù)目為864，則化學(xué)式為GeO，設(shè)鍺的相對原子質(zhì)量為M，則晶胞質(zhì)量為g7.4 gcm3(4.31108 cm)3，解得M73.1。答案：(1)5(2)b(3)NH3分子間存在較強的氫鍵作用，而PH3分子間僅有較弱的范德華力(4) (5)正四面體sp3(6)GeO73.16硒化鋅是一種半導(dǎo)體材料，回答下列問題。(1)鋅在周期表中的位置_；Se基態(tài)原子價電子排布圖為_。元素鋅、硫和硒第一電離能較大的是_(填元素符號)。(2)Na2SeO3分子中Se原子的雜化類型為_；H2SeO4的酸性比H2SeO3強，原因是_。(3)氣態(tài)SeO3分子的立體構(gòu)型為_；下列與SeO3互為等電子體的有_(填標(biāo)號)。ACOBNOCNCl3 DSO(4)硒化鋅的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，圖中X和Y點所堆積的原子均為_(填元素符號)；該晶胞中硒原子所處空隙類型為_(填“立方體”“正四面體”或正八面體”)；若該晶胞密度為 gcm3，硒化鋅的摩爾質(zhì)量為M gmol1。用NA代表阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，則晶胞參數(shù)a為_nm。解析：(1)Zn的原子序數(shù)是30，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，在周期表中的位置是第四周期第B族；Se的原子序數(shù)是34，原子核外有34個電子，最外層電子排布式為4s24p6，基態(tài)原子價電子排布圖為元素鋅金屬性較強，第一電離能較小，硫和硒為同主族元素，同主族元素由上到下非金屬性逐漸減弱，所以硫的非金屬性強于Se，所以第一電離最大的是S。(2)Na2SeO3分子中Se原子的價電子對數(shù)為4，所以Se原子的雜化類型為sp3；H2SeO4的非羥基氧比H2SeO3多(或H2SeO4中Se的化合價更高)，所以H2SeO4酸性比H2SeO3強。(3)氣態(tài)SeO3分子的價層電子對數(shù)為3，Se沒有孤電子對，故分子的立體構(gòu)型為平面三角形；等電子體要求原子總數(shù)相同，價電子數(shù)相同，所以與SeO3互為等電子體的離子有CO、NO。(4)硒化鋅的晶胞結(jié)構(gòu)中原子個數(shù)比為11，其中Se原子4個，若X和Y點所堆積的原子均為鋅原子，則864，符合；則圖中X和Y點所堆積的原子均為Zn原子，根據(jù)圖中原子的位置可知，該晶胞中硒原子所處空隙類型為正四面體；若該晶胞密度為 gcm3，硒化鋅的摩爾質(zhì)量為M gmol1。用NA代表阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，根據(jù)，則V，則晶胞的邊長為a為 107 nm。答案：(1)第四周期第B族S(2)sp3H2SeO4的非羥基氧比H2SeO3多(或H2SeO4中Se的化合價更高)(3)平面三角形AB(4)Zn正四面體1077(2019新余模擬)A、B、C、D、E代表前四周期原子序數(shù)依次增大的五種元素。A、D同主族且有兩種常見化合物DA2和DA3；工業(yè)上電解熔融C2A3制取C的單質(zhì)；B、E均除最外層只有2個電子外，其余各層全充滿，E位于元素周期表的ds區(qū)?；卮鹣铝袉栴}：(1)B、C中第一電離能較大的是_(用元素符號表示)，基態(tài)D原子價電子的軌道表達(dá)式為_。(2)DA2分子的VSEPR模型是_。(3)實驗測得C與氯元素形成化合物的實際組成為C2Cl6，其球棍模型如圖所示。已知C2Cl6在加熱時易升華，與過量的NaOH溶液反應(yīng)可生成NaC(OH)4。C2Cl6屬于_晶體(填晶體類型)，其中C原子的雜化軌道類型為_雜化。C(OH)4中存在的化學(xué)鍵有_。(4)B、C的氟化物晶格能分別是2 957 kJmol1、5 492 kJmol1，二者相差很大的原因是_。(5)D與E所形成化合物晶體的晶胞如圖所示：在該晶胞中，E的配位數(shù)為_。原子坐標(biāo)參數(shù)可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。上圖晶胞中，原子的坐標(biāo)參數(shù)a為(0,0,0)；b為；c為。則d原子的坐標(biāo)參數(shù)為_。已知該晶胞的密度為 gcm3，則晶胞中兩個D原子之間的最近距離為_ pm(列出計算式即可)。解析：由A、D同主族且有兩種常見化合物DA2和DA3，可推出A為O，D為S；由工業(yè)上電解熔融C2A3制取單質(zhì)C，可推出C為Al；B、E均除最外層只有2個電子外，其余各層全充滿，E位于元素周期表的ds區(qū)，且A、B、C、D、E五種元素原子序數(shù)依次增大，可推出B為Mg，E為Zn。(1)同周期主族元素第一電離能從左到右呈增大趨勢，但第A族、A族元素的第一電離能大于其相鄰元素的，故Mg、Al中第一電離能較大的是Mg?；鶓B(tài)S原子價電子的軌道表達(dá)式為。(2)SO2分子的VSEPR模型是平面三角形。(3)Al2Cl6在加熱時易升華，說明其熔沸點比較低，屬于分子晶體；結(jié)合Al2Cl6的球棍模型可得Al原子形成4個共價鍵，其雜化軌道類型為sp3雜化。Al(OH)4中存在的化學(xué)鍵有極性共價鍵、配位鍵。(4)由于Al3比Mg2電荷多、半徑小，所以AlF3的晶格能比MgF2的晶格能大得多。(5)在該晶胞中，1個Zn原子與4個S原子相連，其配位數(shù)為4。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知d原子的坐標(biāo)參數(shù)為。該晶胞中S和Zn的個數(shù)均是4，又該晶胞的密度為 gcm3，則晶胞邊長a1010pm，兩個S原子之間的最近距離為面對角線長度的一半，即為 1010 pm。答案：(1)Mg(2)平面三角形(3)分子sp3極性共價鍵、配位鍵(4)Al3比Mg2電荷多、半徑小(5)4 1010