新课标2018高考化学一轮复习物质结构与性质第36讲晶体结构与性质夯基提能作业选修320170727.wps

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1、第 3636 讲 晶体结构与性质 A A 组 基础题组 1.周期表中第A 族元素及其化合物有广泛应用。 回答下列问题: (1)硼钢具有优质抗冲击性能。基态硼原子 11B 的 L 层有 个空轨道。 5 (2)硼氢化钠(NaBH4)在有机合成中常作还原剂,硼氢化钠熔化时克服的作用力类型 是 ;Na3AlF6作冶炼铝的助熔剂,配体符号是 。 (3)NH4BF4是合成特殊材料的原料,它由 NH4F 和 BF3合成。1 个 BF3分子中硼原子价层有 个孤电子对。1 mol NH4BF4含 个配位键,BF4- 的空间构型是 。 (4)氮化镓是第三代半导体材料。氮化镓的晶胞如图所示。 镓原子的杂化轨道类型是

2、 。 氮原子的配位数为 。 1 个氮化镓晶胞中含 个镓原子和 个氮原子。 2.(2016 广西一模)铬、钒、镨、铈等金属在工农业生产中有广泛的应用。 (1)铬是一种硬而脆、抗腐蚀性强的金属,常用于电镀和制造特种钢。基态 Cr原子中,电子占据 最高能层的符号为 ,该能层上具有的原子轨道数为 ,最高能级上的电子数 为 。 (2)用 Cr2O3作原料,铝粉作还原剂的铝热法是生产金属铬的主要方法之一,该反应是一个自发 放热反应,由此可判断CrO键和AlO 键中 键更强。研究发现气态氯化铝(Al2Cl6) 是具有配位键的化合物,可溶于非极性溶剂,分子中原子间成键的关系如下图所示。由此可知该 分子是 (“

3、”“”填 极性 或 非极性 )分子。请在图中是配位键的斜线上加上箭头。 (3)V2O5是一种常见的催化剂,在合成硫酸、硝酸、邻苯二甲酸酐、乙烯、丙烯中,均使用五氧 化二钒作催化剂。 1 五氧化二钒的结构式如图所示,则 1 个 V2O5分子中含有 个 键和 个 键。 丙烯(CH3CH CH2)分子中碳原子的杂化方式为 和 。 (4)PrO2的晶体结构与 CaF2相似,晶胞中 Pr 原子位于面心和顶点,则 PrO2的晶胞中有 个氧原子。Ce(铈)单质为面心立方晶体,其晶胞参数为 a=516 pm,晶胞中 Ce 原子的配位数 为 ,列式表示 Ce 单质的密度 gcm-3。 3.(2016课标,37,

4、15分)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能 电池的材料等。回答下列问题: (1)写出基态 As 原子的核外电子排布式 。 (2)根据元素周期律,原子半径 Ga As,第一电离能 Ga As。(填“大于”或“小 ”于 ) (3)AsCl3分子的立体构型为 ,其中 As的杂化轨道类型为 。 (4)GaF3的熔点高于 1 000 ,GaCl3的熔点为 77.9 ,其原因 是 。 (5)GaAs 的熔点为 1 238 ,密度为 gcm-3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型 为 ,Ga 与 As 以 键键合。Ga 和 As的摩尔质量分别为 MGa gmol-1和 MAs

5、gmol-1,原子半径分别为 rGa pm 和 rAs pm,阿伏加德罗常数值为 NA,则 GaAs 晶胞中原子的体积 占晶胞体积的百分率为 。 4.已知肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢常用作火箭燃料,火箭部分构件采用钛合金材料。请回答下 列问题: (1)N2H4、H2O2的组成元素中第一电离能最大的是 。 (2)钛元素基态原子的核外电子排布式为 。 (3)1 mol N2H4分子中所含极性键的数目为 。 2 (4)H2O2受热易分解为 H2O,H2O 的空间构型为 ,其中心原子的杂化轨道类型为 。 (5)H2S 和 H2O2的主要物理性质如下表所示: 物质 熔点/K 沸点/K 水中溶解度(标

6、准状况) H2S 187 202 每升水中溶解 2.6 L H2O2 272 423 以任意比互溶 造成上述物理性质差异的主要原因是 。 (6)氧化镁和氮化硼均可用作返回舱的热屏蔽材料,晶格能:氧化镁 (填“大于”或“小 ”于 )氧化钙。 (7)立方氮化硼的晶胞如图所示。处于晶胞顶点的原子的配位数为 。若晶胞边长为 a cm,则立方氮化硼的密度是 gcm-3。(只要求列出算式,设阿伏加德罗常数 的值为 NA) B B 组 提升题组 5.元素周期表中,金属和非金属分界线附近的元素性质特殊,其单质及其化合物应用广泛,成为 科学研究的热点。请回答下列问题: (1)锗(Ge)可以作半导体材料,写出基态

7、锗原子的核外电子排布式: 。 (2)推测丁硅烷(Si4H10)中硅原子杂化轨道类型为 ;硅烷的通式为 SinH2n+2,随 着硅原子数增多,硅烷的沸点逐渐升高,其主要原因 是 。 (3)根据元素周期律推测镓、锗、砷、硒的第一电离能大小顺序为 。 (4)根据价层电子对互斥理论推测 AsCl3的 VSEPR模型名称为 ,AsO43 - 的立体构 型为 。 (5)钋(Po)是一种放射性金属,其晶胞的堆积模型为简单立方堆积,如图所示。 3 钋的摩尔质量为 209 gmol-1,晶胞的密度为 gcm-3,则晶胞的边长(a)为 pm。(用 NA表示阿伏加德罗常数的值,用代数式表示晶胞边长) 6.(2016

8、 河北石家庄一模)W、X、Y、Z 为元素周期表中前四周期元素,且原子序数依次增大。W 的基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为 3,X2+与 W3-具有相同的电子层结构;W与 X 的最外 层电子数之和等于 Y 的最外层电子数;Z 元素位于元素周期表的第 11列。 请回答: (1)Z 的基态原子 M 层的电子排布式为 。 (2)W 的简单氢化物分子中W 原子的 轨道与H 原子的 轨道重叠形成HW 键。 (填轨道名称) (3)比较 Y 的含氧酸的酸性:HYO2 HYO(“填 ”“或 SNCHZ D.SO2 - 与 P 互为等电子体,空间构型均为正四面体 3 - 4 O 4 (5)某离子型氢化物 X

9、H2的晶胞结构如图所示: H-的配位数为 。 XH2是一种储氢材料,遇水会缓慢反应,该反应的化学方程式 为 。 若该晶胞的密度为 gcm-3,则晶胞的体积为 nm3。 4 7.(2014课标 ,37,15分)周期表前四周期的元素 a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a 的核 外电子总数与其周期数相同,b 的价电子层中的未成对电子有 3 个,c 的最外层电子数为其内层 电子数的 3 倍,d 与 c 同族;e 的最外层只有 1 个电子,但次外层有 18 个电子。回答下列问题: (1)b、c、d 中第一电离能最大的是 (填元素符号),e的价层电子轨道示意图 为 。 (2)a 和其他元素形成的二元共

10、价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式 为 ;分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是 (填化学式, 写出两种)。 (3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为 3 的酸是 ;酸根 呈三角锥结构的酸是 。(填化学式) (4)e 和 c 形成的一种离子化合物的晶体结构如图 1,则 e 离子的电荷为 。 (5)这 5 种元素形成的一种 11 型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子呈轴向狭长的八 面体结构(如图 2 所示)。 该化合物中,阴离子为 ,阳离子中存在的化学键类型有 ;该化合物加热 时首先失去的组分是 ,判断理由是 。 5 答案全解全析 A

11、A 组 基础题组 1. 答案 (1)2 (2)离子键 F- (3)0 26.021023 正四面体 (4)sp3 4 6 6 解析 (1)硼原子有 5 个核外电子,核外电子排布式为 1s22s22p1,基态硼原子有 1 个未成对电 子,L 层有 2 个空轨道。(2)硼氢化钠是离子晶体,熔化时克服离子键。Na3AlF6的配体是氟离子。 (3)BF3分子中硼原子为中心原子,价层电子对数为 3,成键电子对数为 3,孤电子对数为 0。NH4BF4 中每个 NH4+ 、BF4- 都含 1 个配位键,故 1 mol NH4BF4含有 2 mol配位键。BF4- 中硼原子杂化类 型为 sp3,BF - 的空

12、间构型为正四面体。(4) 观察氮化镓晶胞知,每个镓原子与周围 4 个氮原子 4 形成共价键,所以镓原子的杂化类型为 sp3。每个氮原子与 4 个镓原子形成共价键,氮原子的 配位数为 4。分析氮化镓的晶胞结构图,它是六棱柱结构,一个晶胞中有 12个镓原子位于顶 点、2 个镓原子位于面心、3 个镓原子位于体内,6 个氮原子位于侧棱上、4 个氮原子位于体内。 1 1 1 对于六棱柱晶胞,顶点贡献率为 ,面心贡献率为 ,体内贡献率为 1,侧棱上贡献率为 。1 个氮化 6 2 3 1 1 1 镓晶胞中,镓原子个数=12 +2 +31=6,氮原子个数=6 +41=6。 6 2 3 2. 答案 (1)N 1

13、6 1 (2)AlO 非极性 (3)6 4 sp3 sp2 4 140 (4)8 12 6.02 1023 (516 10 -10)3 解析 (1)Cr基态原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1,故其占据最高能层的符号为 N,该能层上具有的原子轨道数为 16。(2)Cr2O3与铝粉反应生成铬和氧化铝,而且该反应是一个 6 自发放热反应,由此可判断 CrO 键比 AlO 键弱。根据气态氯化铝的结构与性质(可溶于非极 性溶剂)知其是非极性分子。(3)根据 V2O5分子的结构式,可以看出分子中含有 4 个双键、2 个单键;每个双键中含有 1 个 键和 1 个 键,单键全部是

14、 键;故 1 个 V2O5分子中含有 6 个 键、4 个 键。在丙烯(CH3CH CH2)分子中,双键碳原子为 sp2杂化,甲基中的碳原子为 sp3 杂化。(4)晶胞中 Pr 原子位于面心和顶点,通过均摊法知晶胞中含 4 个 Pr 原子,再结合 PrO2的 化学式可知,此晶胞中应有 8 个氧原子;Ce(铈)单质为面心立方晶体,以晶胞顶点的铈原子为例, 与之距离最近的铈原子分布在经过该顶点的所有立方体的面心上,这样的面有 12 个,晶胞中铈 1 1 4 原子位于顶点和面心,数目为 8 +6 =4,该晶胞的体积为 a3,该晶胞的质量 m= ,根据 = 可 8 2 A 4 A 4 140 知,= =

15、 gcm-3。 3 6.02 1023 (516 10 -10)3 3. 答案 (1)Ar3d104s24p3(1分) (2)大于(2分) 小于(2 分) (3)三角锥形(1分) sp3(1分) (4)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体(2分) 4 10 -30 3 3 A( (5)原子晶体(2分) 共价(2 分) 100%(2 分) 3(Ga + As) 解析 (1)As为 33号元素,位于元素周期表第四周期第A 族,故其基态原子的核外电子排布 式为Ar3d104s24p3。 (2)Ga 和 As 同属第四周期元素,且 Ga 原子序数小于 As,则原子半径 Ga大于 As,第一电离能

16、Ga 小于 As。 (3)AsCl3中 As元素价电子对数为 4,As 的杂化方式为 sp3杂化,AsCl3分子的立体构型为三角锥 形。 1 (5)GaAs 为原子晶体,Ga和 As之间以共价键键合。该晶胞中原子个数:Ga为 4 个,As 为 8 +6 8 1 4 3 3 =4个,晶胞中原子所占体积为 ( + )4 pm3;则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百 3 Ga As 2 4 3( 4 10 -30 3 3 -30 A( 3 3 分率为 100%= 100%。 4(Ga + As) 3(Ga + As) A 4. 答案 (1)N (2)1s22s22p63s23p63d24s2

17、或Ar3d24s2 (3)2.411024 (4)V 形 sp3 7 (5)H2O2分子之间存在氢键,所以 H2O2的熔、沸点高于 H2S,H2O2与 H2O 分子之间也可形成氢键, 故 H2O2在水中的溶解度大于 H2S (6)大于 100 (7)4 3 A 解析 (1)N2H4、H2O2中共含有 N、H、O 三种元素,由于 N 原子 2p轨道上的电子处于半充满状 态,所以第一电离能最大。(2)Ti的原子核外有 22个电子,基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d24s2或Ar3d24s2。(3)1 mol N2H4中含有 4 mol极性键,数目约为 2.411024。

18、(4)水分子的中心原子为 O,与氢原子形成两个 键,有两个孤电子对,采取 sp3杂 化,H2O 的空间构型为 V 形。(5)H2S 和 H2O2都属于分子晶体,且二者相对分子质量相同,应从是 否存在氢键的角度考虑二者的熔、沸点及溶解度的不同。(6)氧化镁和氧化钙都是离子晶体,且 阴、阳离子所带电荷数相同,但 Mg2+半径小于 Ca2+,故 MgO的晶格能大。(7)距晶胞顶点上的 N 原子最近的 B 原子有 4 个,故晶胞顶点上的 N 原子的配位数为 4“。根据 均摊法”,一个氮化硼 100 晶胞中含有 N 原子数为 4,B原子数为 4,1个立方氮化硼晶胞的质量为 g,体积为 a3 cm3,则密

19、 A 100 度为 gcm-3。 3 A B B 组 提升题组 5. 答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p2或Ar3d104s24p2 (2)sp3 相对分子质量增大,分子间作用力增大 (3)砷硒锗镓 (4)四面体 正四面体 3 209 (5) 1010 A 解析 (1)锗的原子序数为 32,基态锗原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p2或 Ar3d104s24p2。(2)丁硅烷类似丁烷,每个硅原子形成 4 个单键,硅原子采取 sp3杂化。硅烷相 对分子质量随硅原子的增多而增大,硅烷分子之间作用力增大,硅烷沸点升高。(3)在元素周期 表

20、中,同周期主族元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,外围电子达到半充满和全充满时稳定, 第一电离能急增,所以砷的第一电离能大于硒的第一电离能。(4)AsCl3分子中砷原子有 4 个价 电子对,其中 3 个成键电子对、1 个孤电子对,VSEPR 模型为四面体;AsO3 - 中砷原子有 4 个价电 4 子对,4 个价电子对都是成键电子对,故 AsO3 - 的立体构型为正四面体。(5)由钋的晶胞模型可 4 209 3 209 知,1 个晶胞中含 1 个 Po原子。1 cm=1010pm,m(Po)= g,则晶胞的边长为 1010 pm。 A A 8 6. 答案 (1)3s23p63d10 (2)sp3

21、杂化 s (3) HClO2和 HClO可分别表示为(HO)ClO和(HO)Cl,HClO2中的 Cl 为+3 价,正电性更高,导致 ClOH 中 O 的电子更向 Cl偏移,更易电离出 H+ (4)BD (5)3 MgH2+2H2O Mg(OH)2+2H2 52 1021 A 解析 由题意可知 W 为氮元素、X 为镁元素、Y 为氯元素、Z 为铜元素。(5)XH2为 MgH2晶体,1 1 26 2 个晶胞占用 Mg2+数目为 8 +1=2,占用 H-数目为 4,则 1 个晶胞的质量为 g,晶胞的体积为 8 A 26 2 52 1021 cm3= nm3。 A A 7. 答案 (1)N (每空 1

22、 分,共 2 分) (2)sp3 H2O2、N2H4(1 分,2 分,共 3 分) (3)HNO2、HNO3 H2SO3(2 分,1 分,共 3 分) (4)+1(2 分) (5)SO24 - 共价键和配位键 H2O H2O 与 Cu2+的配位键比 NH3与 Cu2+的弱(1分,2分,1分,1分, 共 5 分) 解析 依题给信息可直接判断 a 为氢(H),c为氧(O),d 为硫(S),e为铜(Cu),又知 b 的价电子 层中未成对电子数有 3 个,且其原子序数介于 a、c 之间,可确定 b 为氮(N)。(1)N、O、S 三种 元素中第一电离能最大的是 N;Cu的价层电子轨道示意图为 。(2)N

23、H3分子呈三角 锥形,分子中 N 原子采取 sp3杂化;分子中含有极性键和非极性键的化合物有 H2O2和 N2H4等 。(3) 这些元素形成的含氧酸有 HNO3、HNO2、H2SO4、H2SO3等,其中中心原子价层电子对数为 3 的是 HNO2 1 和 HNO3,酸根呈三角锥结构的酸是 H2SO3。(4)图 1 所示晶胞中 e 离子数=4,c离子数=1+8 =2, 8 则 N(Cu)N(O)=42=21,该离子化合物的化学式为 Cu2O,故铜离子的电荷为+1。(5)5种元素 形成的离子化合物中阴离子呈四面体结构,阴离子为 SO2 - ;由题图 2 可知阳离子是 4 Cu(NH3)4(H2O)22+,化学键类型有共价键和配位键,该离子中,H2O 分子离 Cu2+较远,Cu2+与 H2O 分 子间的配位键比 Cu2+与 NH3分子间的配位键弱,故该化合物加热时,首先失去的组分是 H2O。 9