1、1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_。(2)下列六种晶体：CO 2，NaCl，Na，Si，CS 2，金刚石，它们的熔点从低到高的顺序为_(填序号)。(3)在 H2、(NH 4)2SO4、SiC、CO 2、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
2、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 试推断它们的晶体类型：A._；B._；C._；D._。(5)图中 AD 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 SiO2KClO3I2。(2)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
3、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。答案：(1)离子键 共价键 分子间 SiO 2KClO3I2 (2)(3)CO2 H 2 H 2、CO 2、HF HF (NH 4)2SO4 SiC SiC(NH 4)2SO4HFCO2H2(4)金属晶体 分子晶体 离子晶体 共价晶体2(5)氯化铯 氯化钠 二氧化硅 金刚石2O 2、O 3、N 2、N 4是氧和氮元素的几种单质。回答下列问题：(1)O 原子中价电子占据的轨道数目为_。(2)第一电离能 I1：N_O(填“”或“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
4、一个电子消耗能量更高，所以第二电离能 I2：ON。(3)O 3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 (622)3，有一个孤电子对，属于12sp2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原子的轨道表示式为 ，O 3中心氧原子采取 sp2杂化，其中两个单电子轨道3与另外两个原子形成两个 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 键，可用符号 表示。(4)因为 O、N 原子有比较强的吸电子能43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
5、形成氢键，所以在氨水中存在 4 种分子间氢键，可以表示为 H3NHN、H 3NHO、H 2OHN、H 2OHO。(5)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 NN，而N2中只存在 ，由表中数据可知，NN 键长大于 键长，NN 键能小于 键能，且二者键能差距较大，所以 N4分子稳定性远小于 N2。(6)分析 Na2O 的晶胞结构图可得，处于面心上的 O2 被 2 个晶胞共用，以图中上面的面心 O2 为例，在其上方还有一个同样的晶胞与其紧邻，所以每个 O2 周围有 8 个 Na 与之距离最近，则 O2 的配位数为 8；Na 2O 晶胞中 Na 数为 8，O 2 数
6、为 8 6 4，根据 r(Na ) x pm、 r(O2 ) y pm 及球体的体18 12积公式可得这 12 个原子总体积 V18 x34 y3，根据该晶胞的棱长为 a pm，43 43则晶胞体积 V2 a3，所以该晶胞的原子空间利用率为 100%V1V2100% 100%。843 x3 443 y3a3 32 x3 16 y33a3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 43(4)H3NHO、H 2OHN、H 2OHO(任写两种)(5)N4中 NN 键键能小于 N2中的 NN 键键能，键长大于 NN 键键
7、长(6)8 100%32 x3 16 y33a33(2019武汉模拟)砷(As)是第A 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 107，AsH 3分子键角较小的原因是_。(4)亚砷酸(H 3AsO3)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 a360.2 pm, c500.9 pm, 12
8、0。4该晶体密度的计算式为_gcm 3 。解析：(1)砷原子核电荷数为 33，基态原子的电子排布式为Ar3d 104s24p3；同一周期，从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第A 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 键较长，pp 轨道肩并肩重叠程度较小或几乎不能重叠，难以形成 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)AsH 3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远，斥力较小，键角较小。(4)亚砷酸(H
9、3AsO3)分子结构式为 ，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 8 4 2，含有砷原子个数为 2，所以该晶胞中含有18 142 个砷化镍，该晶胞的质量为 2 g，根据晶胞的俯视图可以求出 x a 134NA 32pm 360.21010 cm；该晶胞的体积为32360.21010 360.21010 500.91010 cm3； 32 mVgcm3 。134232(360.210 10)2500.910 106.021023答案：(1)1s 22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar
10、3d 104s24p3) Ga、Ge、Se(2)砷原子半径较大，原子间形成的 键较长，pp 轨道肩并肩重叠程度较小或几乎不能重叠，难以形成 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 sp 3(5)134232 (360.210 10)2500.910 106.0210234(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：SiO 22C Si2CO；= = = = =高 温 5方法二：SiO 22Mg Si2MgO。= = = = =高 温 (1)基态硅原子中存在_对自旋相反的
11、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)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)。(3)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_(填元素符号)，1 mol 该配合物中含有 键的数目是_。(5)SiO2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 SiSi 之间插入 O 原子而形成。推测 SiO2晶胞中 Si 采用_杂化，OSiO 的键角为_。SiO 2晶胞中，含有 Si 原子_个和 O
12、原子_个。假设金刚石晶胞的边长为 a pm，试计算该晶胞的密度_gcm 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
13、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 Mg。(3)C(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：CSiCO。(4)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
14、键的数目是 2NA，所以 1 mol 该配合物中含有 键的数目是 12NA。(5)在 SiO2晶体中每个硅原子与周围的 4 个氧原子的成键情况与金刚石晶体中的碳原子与周围64 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 10928，所以 SiO2晶胞中 OSiO 的键角也是 10928。SiO 2晶体为面心立体结构，每个 SiO2晶胞含有 Si 原子的个数为 8 6 48，按 Si、O18 12原子个数比，O 原子数是 16。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 g g，晶胞边长为 a pm，所以 Si
15、O2晶体的密度： 128NA 96NA mVgcm3 。96NA(a10 10)3答案：(1)6 球形 (2)Mg(3)CSiCO 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 CC 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 12 NA(5)sp 3 10928 8 16 96NA(a10 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：(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
16、，其中表示磷的曲线是_(填标号)。(3)NH3的沸点比 PH3高，原因是_。(4)Na3AsO4中 AsO 的空间构型为_，As 4O6的分子结构如图 2 所示，34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 gcm3 ，晶胞边长为 4.311010 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16,4.31380， NA6.0210 23mol1 )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
17、离能减小，P 元素 3p 能级为半满稳定状态，第一电离能7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 C。(3)NH 3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)AsO 中 As 与周围 4 个 O 原子相连，采用 sp3杂化，空间构34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，采用 sp3杂化。(5)晶胞中 Ge 原子数目为
18、 4，O 原子数目为 8 6 4，则化学式为18 12GeO，设锗的相对原子质量为 M，则晶胞质量为 g7.4 4(M 16)6.021023gcm3 (4.31108 cm)3，解得 M73.1。答案：(1)5 (2)b (3)NH 3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(4)正四面体 sp 3 (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_；H 2SeO4的酸性比 H2SeO3强，原因是_。
19、(3)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 gcm 3，硒化锌的摩尔质量为 M gmol1 。用 NA代表阿伏加德罗常数的数值，则晶胞参数 a 为_nm。解析：(1)Zn 的原子序数是 30，其电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s2，在周期表中的位置是第四周期第B 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
20、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 S。(2)Na 2SeO3分子中 Se 原子的价电子对数为 4，6 22所以 Se 原子的杂化类型为 sp3；H 2SeO4的非羟基氧比 H2SeO3多(或 H2SeO4中 Se 的化合价更8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，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 11，其中Se 原子 4 个，若 X 和 Y 点所堆积的原子均为锌原子，则 8 6 4，符合；则图中 X18 12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 gcm3 ，硒化锌的摩尔质量为 M gmol1 。用 NA代表阿伏加德罗常数的数值，根据 ，则 V ，则晶胞的边长为 a 为 mV 4MNAV 4M NA107 nm。34MNA答案：(1)第四周期第B 族 S (2)sp3 H 2SeO4的非羟基氧比 H2SeO3多(或 H2SeO4中 Se 的化合价更高) (3)平面三角形(4)Zn 正四面体 1073 4MNA9
