高考化学备考章节试题详解晶体结构与性质

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高考化学备考章节试题详解晶体结构与性质

第十一章 第三节 ‎ ‎1.(2019·湖北八校第一次联考)KIO3是一种重要的无机化合物,可作食盐中的补碘剂。回答下列问题:‎ ‎(1)基态K原子中,核外电子占据的最高能层的符号是________,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr的低,原因是___________________________________。‎ ‎(2)K+与Cl-具有相同的电子构型,r(K+)小于r(Cl-),原因是_____________________ ___________________________________________________。‎ ‎(3)KIO3中阴离子的空间构型是_________, 中心原子的杂化形式为________。‎ ‎(4)由于碘是卤素中原子半径较大的元素,可能呈现金属性。下列事实能够说明这个结论的是________(填序号)。‎ A.已经制得了IBr、ICl等卤素互化物和I2O5等碘的氧化物 B.已经制得了I(NO3)3、I(ClO)3·H2O等含I3+离子的化合物 C.碘易溶于KI等碘化物溶液,形成I离子 D.I4O9是一种碘酸盐 ‎(5)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为a nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。与K紧邻的O个数为________,已知阿伏加德罗常数的值为NA,则KIO3的密度为______________________(列式表示)g·cm-3。 ‎ ‎ (6)若KIO3晶胞中处于左下角顶角的K原子的坐标参数为(0,0,0) ,位于下底面面心位置的O原子的坐标参数为,在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,设左下角顶角的I原子的坐标参数为(0,0,0),则K原子的坐标参数为________。‎ ‎【答案】(1)N 球形  K的原子半径比Cr的原子半径大且价电子数少,金属键较弱 ‎(2)K+核电荷数较大 ‎(3)三角锥形 sp3  (4)B、D ‎(5)12 或 ‎(6) ‎2.(2017·陕西西铁一中一模)(1)按已知的原子结构规律,27号元素在周期表中的位置是__________,其价电子的轨道排布图为______________。‎ ‎(2)若en代表乙二胺(NH2CH2CH2NH2),则配合物[Pt(en)2]Cl4中心离子的配位原子数为______。‎ ‎(3)BeCl2是共价分子,可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。它们的结构简式如下,指出Be的杂化轨道类型。‎ Cl—Be—Cl______‎ ‎______‎ ‎______‎ ‎(4)磷化硼(BP)是通过三溴化硼和三溴化磷在高温氢气氛围下(>750 ℃)反应制得。BP晶胞如图所示。‎ ‎①画出三溴化硼和三溴化磷的空间结构式。三溴化硼__________,三溴化磷__________。‎ ‎②在BP晶胞中B的堆积方式为________。计算当晶胞晶格参数为478 pm(即图中立方体的每条边长为478 pm)时磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离____________。‎ ‎【答案】(1)第四周期第Ⅷ族 ‎ ‎(2)4 (3)sp sp2 sp3 (4)①BBrBrBr  ②面心立方最密堆积  ‎ ‎【解析】(1)27号元素原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,处于第四周期第Ⅷ族,其价电子的轨道排布式为3d74s2,价电子排布图为。‎ ‎(2)配合物[Pt(en)2]Cl4中心离子与N原子形成配位键,中心离子的配位原子数为4。‎ ‎(3)Be原子形成2个Be—Cl键,没有孤对电子,杂化轨道数目为2,Be原子杂化方式为sp;Be原子形成3个B—Cl键,没有孤对电子,杂化轨道数目为3,Be原子杂化方式为sp2;Be原子形成4个B—Cl键,没有孤对电子,杂化轨道数目为4,Be原子杂化方式为sp3。‎ ‎(4)①三溴化硼分子中硼原子的价层电子对数为3+ ‎=3,没有孤电子对,所以分子空间构型为平面三角形。三溴化磷分子中磷原子的价层电子对数为3+=4,P原子有一对孤电子对,所以分子空间构型为三角锥形。②由晶胞结构可知,在BP晶胞中B的堆积方式为面心立方最密堆积。P原子与周围的4个B原子最近且形成正四面体结构,二者连线处于体对角线上,为体对角线的1/4,立方体的每条边长为478 pm,则晶胞体对角线长为×478 pm,则P原子与B原子最近距离为×478 pm×= pm。‎ ‎3.Ⅰ.(2018·河南信阳四模节选)常见铀的化合物有UF4、UO2及(NH4)4[UO2(CO3)3]等。回答下列问题:‎ ‎(1)UF4用Mg 或Ca还原可得金属铀。与钙同周期基态原子的未成对电子数为2 的元素共有_________种;原子序数为镁元素的二倍的元素的基态原子价电子排布图为______________。‎ ‎(2)已知:i.2UO2+5NH4HF2 2UF4·NH4F+3NH3↑+4H2O ↑;ii.HF的结构为[F-H…F]-。‎ ‎①NH4HF2中含有的化学键有______ (填选项字母)。‎ A.氢键 B.配位键 C.共价键 D.离子键 E.金属键 ‎②与氧同周期,且第一电离能比氧大的元素有______种。‎ ‎(3)已知:3(NH4)4[UO2(CO3)3] 3UO2+10NH3↑+9CO2↑+N2↑+9H2O ↑‎ ‎①写出与NH互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式________、________。‎ ‎②分解所得的气态化合物的分子键角由小到大的顺序为________________(填化学式)。‎ ‎(4)C元素与N元素形成的某种晶体的晶胞如左下图所示(8个碳原子位于立方体的顶点,4 个碳原子位于立方体的面心,4 个氮原子在立方体内),该晶体硬度超过金刚石,成为首屈一指的超硬新材料。‎ ‎①晶胞中C 原子的配位数为________。该晶体硬度超过金刚石的原因是_________ __________________________________________________________。‎ ‎②已知该晶胞的密度为d g/cm3,N原子的半径为r1 cm,C原子的半径为r2 cm,设NA为阿伏加德罗常数,则该晶胞的空间利用率为__________________(用含d、r1、r2、NA的代数式表示,不必化简)。‎ Ⅱ.(2019·广东广州调研节选)MgB2晶体结构如右上图所示。B原子独立为一层,具有类似于石墨的结构,每个B原子周围都有________个与之等距离且最近的B原子;‎ 六棱柱底边边长为a cm,高为c cm, 阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体的密度为________________g·cm-3(列出计算式)。‎ ‎【答案】Ⅰ. (1)  (2)①B、C、D ②3‎ ‎(3)①CH4、SiH4、GeH4(任写一种) BH、AlH(任写一种) ②H2OKClO3>I2‎ ‎(2)①⑤③②④⑥‎ ‎(3)CO2 H2 H2、CO2、HF HF (NH4)2SO4 SiC SiC>(NH4)2SO4>HF>CO2>H2‎ ‎(4)金属晶体 离子晶体 ‎(5)氟化钠与氟化镁为离子晶体,氟化硅为分子晶体,故氟化硅的熔点低;镁离子半径比钠离子半径小,镁离子带的正电荷数比钠离子的多,故氟化镁的熔点比氟化钠的高 ‎(6)分子 b、c ‎7.(1)若NiO晶胞中(图1)离子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,1,0),则C离子坐标参数为________。一定温度下,NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”,可以认为O2-作密置单层排列,Ni2+填充其中(图2),已知O2-的半径为a m,每平方米面积上分散的该晶体的质量为______________g。(用a、NA表示)‎ 图1         图2‎ ‎(2)Sn的一种同素异形体——灰锡的晶体结构类似金刚石,立方晶胞结构如图3所示,则锡的配位数是______。假设锡原子(如图3中A、B两原子)在体对角线上外切,晶胞参数为a,计算灰锡的空间利用率约为________。(百分数表示,取两位有效数字)‎ ‎(3)已知:A、B、C三种短周期元素,原子序数依次增大。A是短周期中原子半径最大的元素,B元素3p能级半充满;C是所在周期电负性最大的元素。由A、C两元素形成的化合物组成的晶体中,阴、阳离子都具有球型对称结构,它们都可以看作刚性圆球,并彼此 ‎“相切”。图4所示为A、C形成化合物的晶胞结构图以及晶胞的剖面图:晶胞中距离一个A+最近的C-有________个,这些C-围成的图形是____________,若晶体密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值用NA表示,则A+的离子半径为______________cm(用含NA与ρ的式子表达)。‎ ‎    ‎ 图3           图4‎ ‎【答案】(1)(1,,) 或 ‎(2)4 34%‎ ‎(3)6 正八面体 · ‎ ‎【解析】(1)根据单分子层结构,先取出基本结构单元,平面NiO的基本结构单元为,面积为2a×2a×sin60°=2a2,则每平方米含有的NiO质量为。 ‎
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