1、1课时规范练 37 晶体结构与性质非选择题(共 7 小题,共 100 分)1.(2019 黑龙江哈尔滨第六中学高三阶段性考试)(14 分)硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)均属于硼族元素(第A 族),它们的化合物或单质都有重要用途。回答下列问题:(1)写出基态镓原子的电子排布式 。 (2)已知:无水氯化铝在 178 升华,它的蒸气是缔合的双分于(Al 2Cl6),更高温度下 Al2Cl6则离解生成 AlCl3单分子。固体氯化铝的晶体类型是 ; 写出 Al2Cl6分子的结构式 ; 单分子 AlCl3的立体构型是 ,缔合双分子 Al2Cl6中 Al 原子的轨道杂化类型是 。 (3)晶体硼的结构单元是
2、正二十面体,每个单元中有 12 个硼原子(如图),若其中有两个原子为 10B,其余为 11B,则该结构单元有 种不同的结构类型。 (4)金属铝属立方晶系,其晶胞边长为 405 pm,密度是 2.70 gcm-3,计算确定其晶胞的类型(简单、体心或面心立方): ;晶胞中距离最近的铝原子可看作是接触的,列式计算铝的原子半径 r(Al)= pm。 2.(2018 山东烟台高三诊断性测试)(14 分)钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产生活中有重要的应用。回答下列问题:(1)写出 As 的基态原子的电子排布式 。 (2)N、P、As 为同一主族元素,其电负性由大到小的顺序为 ,它们的氢化物沸点最高的是
3、 。将 NaNO3和 Na2O 在一定条件下反应得到一种白色晶体,已知其中阴离子与 S互为等电子体,则该阴离子的化学式是 。 2-4(3)Fe3+、Co 3+与 、CN -等可形成络合离子。-3K 3Fe(CN)6可用于检验 Fe2+,配体 CN-中碳原子杂化轨道类型为 。 Co(N 3)(NH3)5SO4中 Co 的配位数为 ,其配离子中含有的化学键类型为 (填“离子键”“共价键”或“配位键”),C、N、O 的第一电离能最大的为 ,其原因是 。 2(4)砷化镓晶胞结构如下图。晶胞中 Ga 与周围等距且最近的 As 形成的空间构型为 。已知砷化镓晶胞边长为 a pm,其密度为 gcm-3,则阿
4、伏加德罗常数的数值为 (列出计算式即可)。 3.(2019 安徽合肥高三调研)(14 分)磷化铟和砷化铟纳米晶具备独特的光学和电学特性,广泛应用于生物医学、通信、太阳能电池等领域。回答下列问题:(1)基态磷原子电子排布式为 ;基态 As 原子中未成对电子数为 。 (2)PH3分子空间构型为 ;As 中 As 原子的杂化方式为 。 3-3(3)AsH3与 NH3在水中溶解度较大的是 ,其原因是 。 (4)酞菁铟是有机分子酞菁与金属铟形成的复杂分子,结构简式如图所示,该分子中存在的化学键为 (填选项字母)。 a. 键 b. 键c.离子键 d.配位键(5)砷化铟的晶胞结构如图所示,砷化铟晶体的化学式
5、为 ;该晶胞的棱长为 a cm,则砷化铟晶体的密度为 (用含 a、 NA的代数式表示)。 4.(15 分)黑火药是我国古代的四大发明之一,距今已有 1 000 多年的历史,其成分是木炭(C)、硫粉(S)和硝酸钾(KNO 3)。回答下列有关问题:(1)黑火药爆炸生成无毒的气体和 K2S,该反应的化学方程式为 。 (2)Se 与 S 同主族,则 Se 原子的核外电子排布式为Ar ,有 对成对电子。 (3)C、N、O、K 的电负性由大到小的顺序是 。 (4)黑火药爆炸除生成 K2S 外,还生成少量 K2S2,其结构类似于 Na2O2。则 K2S2中含有的化学键类型为 。 (5)K2S 遇酸生成 H2
6、S,H2S 分子中,S 原子的杂化轨道类型是 ;KNO 3可电离出 N ,N-3的空间构型是 。 -33(6)K2S 的晶胞结构如图所示。其中 K+的配位数为 ,若 K2S 晶体的密度为 gcm-3,则晶胞中距离最近的两个 S2-核间距为 cm(用 NA表示阿伏加德罗常数的值)。 5.(2018 河北五校联盟高三联考)(14 分)已知:周期表中前四周期的六种元素 A、B、C、D、E、F 核电荷数依次增大,其中 A 原子核外有三个未成对电子;化合物 B2E 的晶体为离子晶体,E 原子核外的M 层中只有两对成对电子;C 元素是地壳中含量最高的金属元素;D 单质的熔点在同周期元素形成的单质中是最高的
7、;F 2+核外各层电子均充满。请根据以上信息,回答下列问题:(1)A、B、C、D 的第一电离能由小到大的顺序为 。(用元素符号表示) (2)B 的氯化物的熔点比 D 的氯化物的熔点高,理由是 。 (3)E 的最高价氧化物分子的空间构型是 ,是 分子(填“极性”“非极性”)。(4)F 原子的核外电子排布式是 。 (5)E、F 形成某种化合物有如图所示两种晶体结构(深色球表示 F 原子),其化学式为 。(a)中 E 原子的配位数为 。若在(b)的结构中取出一个平行六面体作为晶胞,则平均一个晶胞中含有 个 F 原子。结构(a)与(b)中晶胞的原子空间利用率相比,(a) (b)(填“”“PAs NH
8、3 N 3-4(3)sp 6 共价键、配位键 N 氮原子 2p 轨道上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子(4)正四面体 4145310-30解析 (1)As 的原子序数为 33,由构造原理可知电子排布为Ar3d 104s24p3。(2)As、P、N 元素属于同一主族元素,其原子序数逐渐减小,则其电负性逐渐增大,即 NPAs;它们的氢化物中 NH3中存在氢键,沸点最高;原子个数相等价电子数相等的微粒属于等电子体,且等电子体结构相似,阴离子与 S互为等电子体,且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足 8 电子稳定结构,则该离子是 N2-46。 (3)CN -中 C 原子价层电子对个数=1+(4
9、+1-13)=2,所以采取 sp 杂化;C、N、O 属于同3-4一周期元素且原子序数依次增大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大,但氮原子 2p 轨道上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子,所以其第一电离能大小顺序是 NOC。(4)Ga 与周围等距离且最近的 As 形成的空间构型为 Ga 在中心 As 在四个顶点形成的正四面体结构;由题图可知一个晶胞占有 4 个 Ga 原子和 4 个 As 原子,若晶胞的边长为 a pm,则晶胞体积为( a10-10)3 cm3,晶体的密度为 gcm-3,则晶胞质量为( a10-10)3 cm3 gcm-3=a 310-30 g,则a 310
10、-30 gNA mol-1=4145 gmol-1,则 NA= 。4145310-303.答案 (1)1s 22s22p63s23p3 3 (2)三角锥形 sp 3(3)NH3 NH 3与水分子之间易形成氢键(4)abd (5)InAs gcm-37603解析 (1)P 的原子序数为 15,原子核外有 15 个电子,P 的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p3;As 元素基态原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3,未成对电子数为 3。(2)中心原子磷原子形成了 3 个 键,另外还有 1 对未成键价电子对,其价层电子对的总数是 4,需要形成 4 个杂化
11、轨道,采用 sp3杂化,分子的空间构型为三角锥形;As 中心原子的价层电子对数为 =4,所以 As 原3-4 5+32子的杂化方式为 sp3杂化。(3)因为 NH3与水分子之间易形成氢键,故 AsH3与 NH3在水中溶解度较大的是 NH3。(4)根据酞菁铟的结构简式可知,该分子中存在的化学键为 键、 键和配位键。(5)由砷化铟的晶胞结构根据均摊法可得,每个晶胞含有 8+6=4 个 In 原子,4 个 As 原子,砷化铟晶体的化学式为 InAs;该晶胞的棱长为 a cm,则砷化铟晶体的密度为 = gcm-3= gcm-4190376033。4.答案 (1)2KNO 3+S+3C K2S+N2+3
12、CO 2(2)3d104s24p4 16 (3)ONCK(4)离子键、共价键 (5)sp 3 平面三角形(6)4 223440解析 (1)黑火药爆炸生成无毒气体,此气体为 N2和 CO2,反应的化学方程式为S+2KNO3+3C K2S+3CO2+N 2;(2)Se 元素位于第四周期第A 族,核外电子排布式为Ar3d104s24p4或 1s22s22p63s23p63d104s24p4,其电子排布图为,因此 Se 共有 16 对成对电子;(3)电负性越大,非金属性越强,同周期从左向右,主族元素电负性依次增大,即电负性大小:ONCK;(4)过氧化钠的电子式为 Na+72-Na+,K2S2的电子式与
13、 Na2O2的相似,则 K2S2含有的化学键是离子键、共价键(非极性共价键);(5)H2S 中 S 形成 2 个 键,孤电子对数为 2,价层电子对数为 4,即 S 原子杂化类型为 sp3;N 中 N-3形成 3 个 键,孤电子对数(5+1-32)=0,N 空间构型为平面三角形;(6)根据晶胞的结构,K +-3的配位数为 4,S2-位于顶点和面心,晶胞中 S2-个数为 8+6=4,晶胞的质量为 g,晶4(239+32)胞的体积为 a3 cm3,根据密度的定义, = gcm-3,距离最近的两个 S2-距离是面对角线的一半,4403即为 cm。2234405.答案 (1)NaOP(3)NH3 电负性
14、 NP,NH3中成键电子对更靠近中心原子,成键电子对间排斥力较大,故键角较大(4)sp 2 (5)(1, ) a12,12 4338解析 (1)SO 2分子的中心原子价层电子对数为:2+ =3,所以 SO2分子的 VSEPR 模型名称是平6-222面三角形。(2)一般情况下,元素的非金属性越强,第一电离能越大,非金属性 OP,则第一电离能 OP,同一周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但氮原子的最外层 p 能级上是半充满的稳定结构,则第一电离能 NO,所以 N、O、P 三种元素第一电离能由大到小的顺序是 NOP。(3)电负性 NP,中心原子的电负性越大,成键的共用电子对离中心原子越近,成
15、键的电子对之间的距离越小,成键电子对之间的排斥力越大,导致键角变大,所以 PH3的键角小于 NH3的键角。(4)SCN-与 CO2互为等电子体,CO 2的中心碳原子价层电子对数为:2+ =2,碳原子的杂化4-222类型为 sp,CO2的结构式为 O C O,1 mol CO2中含有 2 mol 键,根据等电子体原理,SCN -中 C 原子的杂化类型为 sp,1 mol SCN-中含 键的数目为 2NA。(5)原子坐标参数 A 为(0,0,0);B 为( ,0);D 为(1,1,1), 由晶胞结构示意图可知,C 原子位12,12于晶胞的面心,C 原子在 x 上为 1,在 y、 z 上均为 ,则
16、C 原子的坐标参数为(1, );12 12,12由晶胞结构示意图可知,晶胞的体对角线是 4a cm,所以磷化硼晶胞的边长为 cm= a 43 433cm。7.答案 (1)1s 22s22p1 NC(2)abc 四面体(3)sp3杂化 乙二胺分子之间可以形成氢键,三甲胺分子之间不能形成氢键(4)层与层之间通过范德华力结合在一起,作用力小,导致其质地软解析 (1)硼原子核外有 5 个电子,基态硼原子的电子排布式为 1s22s22p1,C、N 两种元素的第一电离能由大到小的顺序为 NC。(2)晶体 R 中各种微粒间的作用力涉及离子键、共价键、配位键;阴离子中中心原子 B 原子含有 4 个 键且不含孤电子对,所以 B 原子采用 sp3杂化方式,为四面体构型。(3)乙二胺中 N 原子形成 3 个 键,含有 1 对孤对电子,杂化轨道数为 4,采取 sp3杂化;乙二胺分子之间可以形成氢键,三甲胺分子之间不能形成氢键,故乙二胺的沸点较高。(4)六方相氮化硼中,每一个 B 原子与 3 个 N 原子相连,每 1 个 N 原子与 3 个 B 原子相连,形成平面三角形,向空间发展成层状结构。六方相氮化硼不含 键,只含 键,层与层之间通过范德华力结合在一起,作用力小,导致其质地软。9
