跟踪检测(十七) 晶体结构与性质1．(1)氯酸钾熔化，粒子间克服了 的作用力；二氧化硅熔化，粒子间克服了 的作用力；碘的升华，粒子间克服了 的作用力三种晶体的熔点由 高到低的顺序是 ⑵下列六种晶体：①CO2,②NaCl,③Na,④Si,⑤CS2,⑥金刚石，它们的熔点从低 到高的顺序为 (填序号)3) 在H2、(NH4)2SO4> SiC、CO2、HF中，由极性键形成的非极性分子有 ,由非极性键形成的非极性分子有 ,能形成分子晶体的物质是 ,含有氢键的晶体的化学式是 ,属于离子晶体的是 ,属于共价晶体的是 ,五种物质的熔点由高到低的顺序是 4) A、 B、 C、 D 为四种晶体,性质如下：a. 固态时能导电，能溶于盐酸b. 能溶于CS2，不溶于水c. 固态时不导电，液态时能导电，可溶于水d固态、液态时均不导电，熔点为3 500 °C试推断它们的晶体类型： A. ； B. ； C. ；D. (5)图中A〜D是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型，请填写相应物质的名称:A. ；B. ；C. ；D. 解析：(1)氯酸钾是离子晶体，熔化时破坏离子键；二氧化硅是共价晶体，熔化时破坏 共价键；碘是分子晶体，升华时粒子间克服分子间作用力；熔点：原子晶体>离子晶体>分 子晶体，所以熔点大小顺序为SiO2>KClO3>I2。
⑵根据晶体类型分析，熔点：原子晶体>离 子晶体〉分子晶体，Si和金刚石都是原子晶体，原子半径越小，共价键越强，熔点越高，CO2 和CS2都是分子晶体，相对分子质量越大熔点越高，所以熔点从低到高的顺序为①⑤③② ④⑥答案：(1)离子键共价键分子间SiO2>KClO3>I2 (2)①⑤③②④⑥(3) CO2 H2 H2、 CO2、 HF HF (NH4)2SO4 SiC SiC>(NH4)2SO4>HF>CO2>H2(4) 金属晶体 分子晶体 离子晶体 共价晶体(5) 氯化铯 氯化钠 二氧化硅 金刚石2. O2、O3、N2、N4是氧和氮元素的几种单质回答下列问题：(1) 0原子中价电子占据的轨道数目为 2) 第一电离能I］： N 0(填“〉”或“v”)，第二电离能I2： O大于N的原因是 3) 03 的空间构型为 ；是 (填“极性”或“非极性”)分子；分子中存在的大n键，可用符号m表示，其中m表示形成的大n键的原子数，n表示 m形成的大n键的电子数，则O3中大n键应表示为 4) N元素的简单气态氢化物NH3在H2O中溶解度很大，其原因之一是NH3和H2O可以形成分子间氢键，则在氨水中氢键可以表示为H3N・・・H—N、 (任写两种即可)。
5) 已知：表格中键能和键长数目化学键键长/pm键 能/(kJ^mol-1)N—N145193N==N125418NN110946N2和N4都是N元素的单质，其中N4是正四面体构型，N原子占据四面体的四个顶点,从键参数角度分析n4分子稳定性远小于n2原因是 6)Na2O的晶胞结构如图所示，X表示O2-，Y表示Na+,则O2-的配位数为 ，该晶胞的原子空间利用率为 ； ［已知该晶胞的棱长为a pm，r(Na+)=x pm，r(O2-)=y pm］解析：(1)O原子的价电子排布式为2s22p4，其价电子占据4个原子轨道2)同周期从 左到右第一电离能呈增大趋势，但N的2p能级处于半充满状态，比较稳定，所以第一电离 能I1： N>O; O失去一个电子后O+的2p处于半充满状态，更加稳定，再失去一个电子消 耗能量更高，所以第二电离能I2： O>N⑶O3看成一个O原子是中心原子，其他两个O 原子为配原子的三原子分子，价电子对数=2+1X(6-2X2)=3,有一个孤电子对，属于sp2 杂化，空间构型为V形；因为V形空间构型正负电荷重心不重合，所以是极性分子；O原RRMAI Al子的轨道表示式为' ，O3中心氧原子采取sp2杂化，其中两个单电子轨道与另外两个原子形成两个e键，第三个轨道有一对孤电子对，与另两个氧原子的各1个电子 形成三中心四电子大n键，可用符号n；表示。
4)因为O、N原子有比较强的吸电子能力， 所以NH3和H2O既会吸引同种分子的H,又会吸引对方分子的H,从而形成氢键，所以在32氨水中存在4种分子间氢键，可以表示为 H3N・・・H—N、H3N・・・H—O、H2O・・・H—N、3 3 2H2O・・・H—O5)因为N4是正面体构型，N原子占据四面体的四个顶点，所以N4中只存在2 4 4N—N,而N2中只存在 '三' ,由表中数据可知，N—N键长大于'三'键长，N—N键能小 2于 '三'键能，且二者键能差距较大，所以N4分子稳定性远小于N26)分析Na2O的晶胞 4 2 2结构图可得，处于面心上的02-被2个晶胞共用，以图中上面的面心02-为例，在其上方还 有一个同样的晶胞与其紧邻，所以每个02-周围有8个Na+与之距离最近，则02-的配位数 为 8; Na2O 晶胞中 Na+数为 8，O2-数为 8#+6*2=4,根据r(Na+)=r pm、r(O2-)=y pm44及球体的体积公式可得这12个原子总体积Vt=8x3xnr3+4x3x«y3,根据该晶胞的棱长为a4 4V 8x3xnx3+4x3xny3pm,则晶胞体积 V2=a3，所以该晶胞的原子空间利用率为 診x100%= 3 —2 V2 a 3x100% ="似第"硼 x100%。
答案：(1)4 (2)＞失去一个电子后O+的2p处于半充满状态，更加稳定，再失去一个 电子消耗能量更高(3) V形极性n4(4) H3N・・・H—O、H2O・・・H—N、H2O・・・H—O(任写两种)322(5) N4中N—N键键能小于N2中的NN键键能，键长大于NN键键长32nx3+16ny3(6) 8 益 乂 10°%3. (2019•武汉模拟)砷(As)是第VA族元素，砷及其化合物被应用于农药和合金中回 答下列问题：(1) 基态砷原子的电子排布式为 ，第四周期元素中，第一电离能低于砷原子的p区元素有 (填元素符号)2) 氮原子间能形成氮氮三键，而砷原子间不易形成三键的原因是 3) AsH3分子为三角锥形，键角为91・80°，小于氨分子键角107AsH3分子键角较小的原因是 4) 亚砷酸(H3AsO3)分子中，中心原子砷的VSEPR模型是 ，砷原子杂化方式为 5) 砷化镍的晶胞如图所示晶胞参数a=360.2 pm,c=500・9 pm,尸120晶胞正视图 晶胞俯视图该晶体密度的计算式为 •cm-3解析：(1)砷原子核电荷数为33,基态原子的电子排布式为[Ar]3di04s24p3；同一周期， 从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第VA族元素p为半充满状态，第一电离能大于 邻近元素的第一电离能；因此第四周期元素中，第一电离能低于砷原子的p区元素有Ga、 Ge、Se。
2)由于砷原子半径较大，原子间形成的n键较长，p-p轨道肩并肩重叠程度较小 或几乎不能重叠，难以形成n键，所以氮原子间能形成氮氮三键，而砷原子间不易形成三 键3)AsH3分子键角较小的原因是砷原子电负性小于氮原子，其共用电子对离砷核距离较 叭/As远，斥力较小，键角较小4)亚砷酸(H3AsO3)分子结构式为川)/ (川，砷原子的价层电子 对数为4,属于sp3杂化，中心原子砷的VSEPR模型是四面体形5)根据砷化镍的晶胞可 知：含有的镍原子个数为8X8+4XX (360.2 X 10-10)2 X 500.9 X10-10 X 6.02 X10234. (2019•岳阳模拟)碳和硅是自然界中大量存在的元素，硅及其化合物是工业上最重要 的材料粗硅的制备有二种方法：方法一：SiO2+2C====Si+2CO t；2方法二：SiO2+2Mg=====Ji+2MgO2 基态硅原子中存在 对自旋相反的电子，基态 Mg 的最外层电子所占据的能级的电子云轮廓图是 2,含有砷原子个数为2,所以该晶胞中含有2个砷 化镍，该晶胞的质量为2X洋g，根据晶胞的俯视图可以求出x=ga pm=¥x36O・2X10A3 m-10 cm;该晶胞的体积为寸X360.2X1O-10X360.2X10-10X500.9X10-10 cm⑶试比较C(金刚石)、晶体Si、CO三种物质的熔沸点从高到低的顺序 ，试解释原因： 。
(4)CO在配合物中可作为配体，在Cr(CO)6配合物中配位原子是 (填元素; 尸V=134X2屋 g・cm-3360.2 X 10-10)2X500・9X10-10 X 6.02 X1023答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s 上述反应中所有元素第一电离能最小的元素是 (填元素符号)4p3) Ga、Ge、Se(2) 砷原子半径较大，原子间形成的e键较长，p-p轨道肩并肩重叠程度较小或几乎不能 重叠，难以形成n键(3) 砷原子电负性小于氮原子，其共用电子对离砷核距离较远，斥力较小，键角较小(4) 四面体形 sp32134X2符号），1 mol该配合物中含有n键的数目是 ⑸SiO2晶胞（如图1）可理解成将金刚石晶胞（如图2）中的C原子置换成Si原子，然后在 Si—Si之间插入O原子而形成SiO2晶胞 图1金刚石晶胞 图2•Si原子 原子① 推测SiO2晶胞中Si采用 化，O—Si—O的键角为 ② SiO2晶胞中，含有Si原子 个和O原子 个③ 假设金刚石晶胞的边长为a pm,试计算该晶胞的密度 ・cm-3（写出表达式即可）解析：（1）基态硅原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，每一个s能级有1个轨道，s 轨道全满，有3对自旋相反的电子，2p能级有3个轨道，全充满电子，2p轨道有3对自旋 相反的电子，所以基态硅原子中存在6对自旋相反的电子；Mg的基态核外电子排布式为 1s22s22p63s2,3s 轨道是最外层， s 能级的电子云图是球形的，所以基态 Mg 的最外层电子所 占据的能级的电子云轮廓图是球形。
2）第一电离能是原子失去最外层的一个电子所需能量， 第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子，上述反应中涉及的元素有 C、O、Mg、 Si,其中C、O、Si是非金属元素，较难失去电子，Mg元素的金属性最强，最易失去电子, 所有元素第一电离能最小的是Mg⑶C（金刚石）、晶体Si都是原子晶体，熔点高，它们结 构相似，但碳原子的半径比硅原子半径小，共价键的键能大，所以C（金刚石）的熔点比晶体 Si高，而CO是分子晶体，熔沸点低，所以三种物质的熔沸点从高到低的顺序：C>Si>CO4）配体中给出孤对电子与中心离子直接形成配位键的原子叫配位原子；CO在Cr（CO）6中6 可作为配体，配位原子是C，CO与N2是等电子体，其结构式是,1 mol CO中含n键2 的数目是2^A,所以1 mol该配合物中含有n键的数目是12NA5）①在SiO2晶体中每个硅A A 2原子与周围的 4个氧原子的成键情况与金刚石晶体中的碳原子与周围4个碳原子连接的情 况是相同的所以SiO2晶胞中Si采用sp3杂化，金刚石是正四面体结构单元，其键角是210928'，所以SiO2晶胞中O—Si—O的键角也是109②SiO2晶体为面心立体结构， 22每个SiO2晶胞含有Si原子的个数为8x|+6X2+4=8,按Si、O原子个数比，O原子数96g=N g，A12x 8是16。
③一个金刚石晶胞含有8个C原子结构，所以一个晶胞的质量为NAm 96 3晶胞边长为a pm,所以SiO2晶体的密度:2pV=NaX (a X 10-10)3 g・cm-答案： （1）6 球形 （2）Mg（3）C>Si>CO 金刚石和晶体硅都是共价晶体且晶体结构相似， C 的原子半径小于硅的原子半径，所以金刚石中C—C键键长短，键能大，所以金刚石的熔沸点比晶体硅大，CO 是分子晶体，熔沸点最小(4)C 12NA⑸① sp3 1092896②8 用sp3杂化5)晶胞中Ge原子数目为4, O原子数目为8X§+6X2=4,则化学式为GeO, 设锗的相对原子质量为M，则晶胞质量为^602X"1023)g=7・4 g・cm-3X(4・31X10-8 cm)3,解 得M=73・1 答案：(1)5 (2)b (3)NH3分子间存在较强的氢键作用，而PH3分子间仅有较弱的范德 华力 ③NaX@X10-10)35. (2019•重庆诊断)C、N、O、Si、P、Ge、As及其化合物在科研和生产中有许多重要用途请回答下列问题： (填标号)1) 基态氮原子核外电子占据的原子轨道数目为 2) 图 1 表示碳、硅和磷三种元素的四级电离能变化趋势，其中表示磷的曲线是蠶蠶瀛嚣的朋“的分子结构错的氧化物晶胞结构图1 图2 图3(3) NH3的沸点比PH3高，原因是 。
4) Na3AsO4中AsO：-的空间构型为 ，As4O6的分子结构如图2所示，则在该化合物中As的杂化方式是 5) 锗的某种氧化物晶胞结构如图 3 所示，该物质的化学式为 已知该晶体密度为7.4 g・cm-3,晶胞边长为4.31 X10-10 m则锗的相对原子质量为 (保留小数点后一位)已知：O的相对原子质量为16,4.313=80, Na=6.OZXlOQSmol-1)解析：(1)N的原子序数为7,基态氮原子核外电子排布式为1s22s22p3,占据5个原子 轨道2)同主族自上而下第一电离能减小，P元素3p能级为半满稳定状态，第一电离能高 于同周期相邻元素，故Si的第一电离能最小，由图中第一电离能可知，c为Si，P原子第 四电离能为失去4s2能级中1个电子，为全满稳定状态，与第三电离能相差较大，可知b为 P、a为Co (3)NH3分子间存在较强的氢键作用，而PH3分子间仅有较弱的范德华力，因此 NH3的沸点比PH3高4)AsO4 -中As与周围4个O原子相连，采用sp3杂化，空间构型为 正四面体，根据As4O6的分子结构图，As与周围3个O原子相连，含有1个孤电子对，采46（4）正四面体 sp3 （5）GeO 73.16．硒化锌是一种半导体材料，回答下列问题。
1）锌在周期表中的位置 ； Se 基态原子价电子排布图为 元素锌、硫和硒第一电离能较大的是 （填元素符号）2）Na2SeO3分子中Se原子的杂化类型为 ； H2SeO4的酸性比H2SeO3强，原因是 ⑶气态SeO3分子的立体构型为 4）硒化锌的晶胞结构如图所示，图中X和Y点所堆积的原子均为 （填元素符号）；该晶胞中硒原子所处空隙类型为 （填“立方体”“正四面体”或正八面体”）；若该晶胞密度为p g-cm-3,硒化锌的摩尔质量为M g-mol-i用NA代表阿伏加德罗常数的 数值，则晶胞参数 a 为解析：（1）Zn的原子序数是30,其电子排布式为1辭2$22卩63$23卩634104$2，在周期表中的位置是第四周期第IIB族；Se的原子序数是34,原子核外有34个电子，最外层电子排布式为4s24p6,基态原子价电子排布图为 ' 元素锌金属性较强，第一电离能较小,硫和硒为同主族元素，同主族元素由上到下非金属性逐渐减弱，所以硫的非金属性强于Se, 所以第一电离最大的是So⑵Na2SeO3分子中Se原子的价电子对数为—厂=4,所以Se原 子的杂化类型为sp3； H2SeO4的非羟基氧比H2SeO3多（或H2SeO4中Se的化合价更高），所 以H2SeO4酸性比H2SeO3强。
3）气态SeO3分子的价层电子对数为3, Se没有孤电子对，2 4 2 3 3故分子的立体构型为平面三角形4）硒化锌的晶胞结构中原子个数比为1：1,其中Se原11子4个，若X和Y点所堆积的原子均为锌原子，则8吩+6违=4,符合；则图中X和Y点 所堆积的原子均为Zn原子，根据图中原子的位置可知，该晶胞中硒原子所处空隙类型为正 四面体；若该晶胞密度为p g・cm-3,硒化锌的摩尔质量为Mg・mol-1用NA代表阿伏加德Am 4M 4M 3 /4M罗常数的数值，根据p=v=N7V，则V=N，则晶胞的边长为a为 Npx107nm和和个| t答案：⑴第四周期第IIB族 ' - S（2）sp3 H2SeO4的非羟基氧比H2SeO3多（或H2SeO4中Se的化合价更高）（3）平面三角(4)Zn正四面体。