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晶体结构与性质

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晶体结构与性质_第1页
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课时作业(三十五)晶体结构与性质1. (2020山东淄博、滨州一模)微量元素硼对植物的生长和人体 骨骼的健康有着十分重要的作用请回答下列问题:(1) 区分晶体硼和无定形硼的科学方法为(2) 下列B原子基态的价层电子排布图中正确的是,A.E12p2s 2po分子(填“极性”(3) NaBH4是重要的储氢载体,阴离子的立体构型为,(4) 三硫化四磷分子(结构如图1所示)是或“非极性”)OB原子OO原子p图2硼酸晶体是片层结构,其中一层的结构如图3所示硼酸在冷水 中溶解度很小,但在热水中较大,原因是(7)立方氮化硼(BN)是新型高强度耐磨材料,可作为金属表面的保护层,其晶胞结构(如图4)与金刚石类似已知该晶体密度为 a g/cm3,则晶体中两个N原子间的最小距离为 pm用含a的代数式表示,NA表示阿伏加德罗常数)OB原子■ N原子答案:⑴X—射线衍射实验(2)A (3)正四面体形(4)极性(5)BO—或(BO2);T 或 BnO2—(6)晶体中硼酸分子间以氢键缔合在一起,难以溶解;加热时,晶体中部分氢键被破坏,硼酸分子与水分子形成氢键,溶解度增大XX10io解析:⑴区分晶体硼和无定形硼最可靠的科学方法为进行X ■射 线衍射实验。

2) B原子的2s能级上有2个电子,2p能级上有1个电子,其价(3) NaBH4是一种重要的储氢载体,阴离子的化学式为BH4-,其结构式为立体构型为正四面体形5)从题图2可看出,每个多硼酸根离子单元中B与O的个数比为 1: (1 + 2X1/2) = 1 : 2,所以化学式为BO^或(BO2)n-或BR^7)—个晶胞中含有B原子数目为8X1 + 6x1 = 4,含N原子数目为4,一个晶胞的质量为^g,根据 p专V晋=嚴cm3,晶胞棱长为3 100 cm二3难发现,N与N之间的最小距离就是晶胞面对角线的一半,因此晶体 中两个最近的N原子间的距离为弄 a0 xlOlo卩皿2・(2020广东茂名综合测试)钠的化合物用途广泛,回答下列问 题:(1) 多硫化钠(Na2S』可用作聚合的终止剂钠原子的价电子的轨道表达式(电子排布图)为 ,基态S原子的核外电子占据最高能级的电子云轮廓图为 Na2S4中存在的化学键有 (填序号)A・离子键 B.极性共价键C. n键 D.非极性共价键(2) 离子半径:r(S2-)>r(Na+)的原因是 3) Na2SO3 常用作工业的脱氧剂和漂白剂,其阴离子的中心原子的杂化方式是 ,空间构型是 。

化学式NaFNaClNaBrNaI熔点/°c995801775651(4) 下表列出了钠的卤化物的熔点① NaF的熔点比NaI的熔点高的原因是 ② NaCl的晶格能是786 kJ・mol-1,则NaF的晶格能可能是 (填序号)A・ 704 kJ・mol-iB. 747 kJ・mol-iC・ 928 kJ・mol-i(5)NaH 具有 NaCl 型的立方晶胞结构,如图甲所示,已知 NaH晶体的晶胞参数a=488 pm, Na+的半径为102 pm,则H-的半径为 pm; NaH的理论密度是 字)g・cm-3(保留三位有效数OoO Co⑹首例被发现的带结晶水的超导材料的化学式为Na0.35CoO・1・3H2O,具有……—CoO2—H2O—Na—H2O—CoO2—比—Na—码0— 层状结构,已知CoO*层的构型部分如图乙所示,其中粗线画出的是其二维晶胞,则x=答案:⑴比哑铃形(或纺锤形)AD ⑵S2-的电子层数多(3) sp3三角锥形⑷①NaF和NaI同属于离子晶体,r(F-)

⑴钠原子的价电子排布式为3si,钠原子的价电子的轨道表达式 (电子排布图)为甲;基态S原子的核外电子占据的最高能级为3p,其 电子云轮廓图为哑铃形或纺锤形川鼻再中存在的化学键有Na+与S# - 间的离子键、S—S之间的非极性共价键,故A、D正确2) S2 -的核外有三个电子层,Na+的核外有两个电子层,S2 -比Na+多一个电子层,所以^(S2-)>r(Na+)o个如有6 + 2;2X3(3) Na2SO3的阴离子SO2 -的中心原子S与另外3个O原子形成3=1对孤对电子.故其杂化方式是SP3 ,SO§ •的空间构型是三角锥形4) ①NaF的熔点比NaI的熔点高的原因是NaF和NaI同属于离子晶体,r(F-)

NAX4883X10-30A(6) 每个Co原子周围有4个O原子■每个O原子被2个Co原子共用,因此二维晶胞中O原子的个数为2,化学式为CoO2,则x = 223・(2020 湖北荆门调研)铜、镁、金等的相关物质在生产生活中具 有重要的作用回答下列问题:(1)铜元素在周期表中的位置是 ,基态铜原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该最高能层的电子数为 2) 在一定条件下,金属相互化合形成的化合物称为金属互化物,如 Cu9Al4、Cu5Zn8 等某金属互化物具有自范性,原子在三维空间(填“晶体”或“非里呈周期性有序排列,该金属互化物属于. 晶体”)⑶铜能与类卤素[(SCN)2]反应生成Cu(SCN)2,1 mol(SCN)2分子中 含有o键的数目为 o (SCN)2对应的酸有硫氰酸(H—S—CN)、异硫氰酸(H—NCS)两种理论上前者沸点低于后者,其原因是 O(4) 铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图甲所示,其晶胞边长 为a nm,该金属互化物的密度为 ・cmT用含a、NA的代D数式表示)o A C丙⑸某金属晶体中原子的堆积方式为六方最密堆积,如图乙所示, 晶胞如图丙所示已知该金属的原子半径为a cm,该金属晶胞的高为 b cm。

若以晶胞中A点原子为原点建立空间直角坐标系O—xyz,则A 点原子的坐标为(0,0,0), C点原子的坐标为(却0,0), D点原子的坐标 为(0,0, b),则B点原子的坐标为 o答案:(1)第四周期第IB族N 1⑵晶体(3) 5NA异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸分子间不能形成 氢键(4它⑸(a,学勺解析:本题考査原子核外电子排布、晶体的常识、氢键、晶胞的 计算⑴铜元素位于周期表中第四周期第IB族;基态铜原子的价电子 排布式为3认1,核外电子占据最高能层的符号是N ,占据该最高能层的电子数为12)由于该金属互化物具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,所以该金属互化物属于晶体⑶(SCN)2的结构式为N三C—S—S—C三N,成键原子之间只能 形成1个键,因此1 m1 (SCN)2中含有o键的个数为52VA;根据形 成分子间氢键的条件,异硫氰酸能形成分子间氢键,硫氰酸不能形成 分子间氢键,因此异硫氰酸的沸点高于硫氰酸1(4) 根据图甲可知,Au原子位于顶点,个数为8X1=1, Cu原子位于面心,个数为6X2 = 3,该晶胞的化学式为Cu3Au,晶胞的质量64X 3+197为 n g,晶胞的体积为a3X10 - 2icm3,则晶胞的密度为NA3.89X 1023a3NA g・cm「3。

A(5) 根据图乙和图丙, B 原子位于正四面体的顶角,根据立体几何 知识,可以求出B原子的原子坐标为a,窖,2)4.(2020 河北衡水中学考试)氮和氧是地球上含量极为丰富的元 素请回答下列问题:(1)从原子轨道重叠方式考虑,氮气分子中的共价键类型有 ;氮气分子比较稳定的原因是 O⑵C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示);nh3易溶于水而CH4难溶于水的原因是[Zn(NH3)4]2+,②X2+和Zn2+分别可与NH3形成[X(NH3)4]2+、种配离子中提供孤电子对的原子均为 (写元素名称)已知两种配离子都具有对称的空间构型,[Zn(NH3)4]2+中的两个NH3被两个 Cl-取代只能得到一种结构的产物,而[X(NH3)4]2 +中的两个nh3被两 个Cl-取代能得到两种结构不同的产物,则[X(NH3)4]2+的空间构型为 ; [Zn(NH3)4]2+中Zn的杂化类型为 4) 最新研究发现,水能凝结成13种类型的结晶体除普通冰外,还有一30 °C才凝固的低温冰,180 °C依然不变的热冰,比水密度大的重冰等重冰的晶胞结构如图所示已知晶胞参数a=333・7pm,阿伏加德罗常数的值取6.02X1023,则重冰的密度为 ・cm-3(计算结果精确到 0・01)。

答案:(1)0键和n键氮氮三键的键能大(2)N>O>C NH3为极性分子且和H2O分子间能形成氢键,而CH4 为非极性分子,与H2O分子间不能形成氢键⑶①29 1s22s22p6 6②氮 平面正方形sp3(4)1.61解析:⑴氮气分子的结构式为N三N ,其中的共价键类型为一个o键和两个n键,氮气分子比较稳定的原因是氮氮三键的键能大,不易被破坏2)由于同周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势,但N 元素最外层的 2p 轨道上只有 3 个电子,属于半充满状态,比较稳定,所以N元素的第一电离能大于O元素的,此 c、N、O 的第一电离能由大到小的顺序为 N>O>C;NH3 分子为极性分子且和水分子J间能形成氢键,因此nh3易溶于水,ch4为耳非极性分子,且与h2o 分子间不能形成氢键,所以CH4不易溶于水3)①X+中所有电子恰 好充满 K、L、M 3 个电子层,则 X 原子核外电子数为 2+8+18+1= 29,即X是29号元素Cu ,因为原子核外没有运动状态完全相同的两个电子存在,所以 Cu 原子核外电子的运动状态共有 29 种;基态N3 -的电子排布式为1S22S22P6 ;结合题意及晶体结构图可知,白球表 示N3 - ■黑球表示Cu+ ■则与N3 -等距离且最近的Cu+有6个。

②NH3 分子中的 N 原子上有孤电子对,所以两种配离子中提供孤电子对的原 子均为氮已知两种配离子都具有对称的空间构型,[Zn(NH3)4]2+中 的两个nh3被两个Cl-取代只能得到一种结构的产物,说明该配离子 a为正四面体结构,其中Zn的杂化类型为sp3杂化,而[Cu(NH3)4]2冲 的两个nh3被两个Cl-取代能得到两种结构不同的产物■说明该配离 子为平面正方形结构,两种不同的结构分别为两个氯原子在同一边上 和在对角线上 (4)根据重冰的晶胞结构可知, 1 个晶胞中含有 2 个水分子,所以该晶胞的质量为6罷 g = 6^ g,其体积为=(333.7X10 - iocm)3~3・72X10 - 23 cm3 ,所以该晶体的密度为366.02X1023g^(3.72 X10 - 23) cm3~1.61 g・cm - 35.(2020 湖北荆、荆、襄、宜四地七校联考 )卤素及其化合物广 泛存在于自然界中回答下列问题:(1)光气(COCl2)是一种重要的有机中间体,在农药、医药、工程 塑料、聚氨酯材料以及军事上都有许多用途光气分子的立体构型为⑷一种铜的溴化物晶胞结构如图所示,若将图中的Cu去掉,再 把所有的Br换成Cu,得到晶体铜的晶胞结构,则晶体铜的堆积方式 为 ,某同学将基态铜原子的价电子错误地写为3d94S2,违背了核外电子排布规律中的 。

ofir0Cu(5) 下列关于上述铜的溴化物晶胞结构说法正确的是 (填序号)A・该化合物的化学式为CuBr2B・铜的配位数为8C・与Br紧邻的Br有12个D・由图中P点和Q点的原子坐标参数,确定R点的原子坐标参(6) 若图中P点和R点的原子核间距为a cm, NA为阿伏加德罗常 数的值,则该晶胞密度为 ・cmw(列出计算式即可)答案:(1)平面三角形 C

⑶晶态和非晶态二氧化硅结构上最大的不同是晶态二氧化硅为 长程有序排列,非晶态为短程有序排列,区分晶态二氧化硅和非晶态 二氧化硅最可靠的科学方法是对固体进行X ■射线衍射实验⑷晶胞中铜原子位于面心、顶点上,属于面心立方最密堆积;根 据洪特规则,对于同一能级中,当电子排布为全充满、半充满或全空 时是比较稳定的结构"基态铜原子价电子应为3dio4si ”若写为3d94s2 , 则违背了核外电子排布规律中的洪特规则(特例)5)根据均摊法,晶胞中含有的铜原子数目为4个,含有的溴原子 数是8x8 + 6x2 = 4f所以晶胞的化学式是CuBr, A错误;Cu原子与4个Br原子成键,Cu原子的配位数为4,B错误;根据晶胞图可为(0,0,0), q点原子坐标参数知,与每个Br紧邻的Br有12个,C正确;图中P点原子坐标参数为(2,2,0),晶胞边长设为1,P与R为(1 1 1)为(4,4,4丿,间的距离为晶胞体对角线长的4,则r点的原子坐标参数D 正确6)若Cu原子与最近的Br原子的核间距为a cm,即为体对角线长的4,则该晶胞的边长为為cm,该晶胞的体积为窮cm3 , 一个晶 胞中含有4个Br和4个Cu,因此一个晶胞的质量为半 g,故晶NA胞的密度啜Ag・cm-3。

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