1、【 精品教育资源文库 】 考点规范练 37 晶体结构与性质 (时间 :45分钟 满分 :100分 ) 非选择题 (共 5小题 ,共 100 分 ) 1.(20分 )锂的某些化合物是性能优异的材料。请回答 : (1)如图是某电动汽车电池正极材料的晶胞结构示意图 ,其化学式为 ,其中 Fen+的基态电子排布式为 ,P 的空间构型为 。 (2)Li与 Na 中第一电离能较小的元素是 ;LiF与 NaCl晶体中熔点较高的是 。 (3)氮 化锂是一种良好的储氢材料 ,其在氢气中加热时可吸收氢气得到氨基锂 (LiNH2)和氢化锂 ,氢化锂的电子式为 ,上述反应的化学方程式为 。 (4)金属锂为体心立方晶
2、胞 ,其配位数为 ;若其晶胞边长为 a pm,则锂晶体中原子的空间占有率是 。 (5)有机锂试剂在有机合成中有重要应用 ,但极易与 O2、 CO2等反应。下列说法不正确的是 (填字母序号 )。 A.CO2中 ? 键与 键的数目之比为 1 1 B.游离态和化合态锂元素均可由特征发射光谱检出 C.叔丁基锂 (C4H9Li)中碳原子的杂化轨道类型为 sp3和 sp2 2.(20分 )氮及 其 化合物与生产、生活联系密切。回答下列问题 : (1)基态 15N中有 个运动状态不相同的电子 ,砷元素在元素周期表中位于第四周期且和氮元素同主族 ,基态砷原子的电子排布式为 。 (2)元素 C、 N、 O的第一
3、电离能由大到小排列的顺序为 (用元素符号表示 ),NF3分子的空间构型为 。 (3)氨基乙酸 (H2N CH2 COOH)分子中 ,碳原子的杂化轨道类型有 ;1 mol H2N CH2COOH中含有 ? 键的数目为 ,二氧化碳为氨基乙酸分解的产物之一 ,写出二氧 化碳的一种等电子体 (填化学式 )。 (4)三氟化硼与氨气相遇 ,立即生成白色固体 ,写出该白色固体的结构式 : (标注出其中的配位键 );利用 “ 卤化硼法 ” 可合成含 B和 N两种元素的功能陶瓷 ,图 1 为该晶体的晶胞结构 ,该功能陶瓷晶体的化学式为 。 【 精品教育资源文库 】 (5)铁与氨气在 640 时可发生置换反应
4、,其中一种产物的晶胞结构如图 2所示 ,该反应的化学方程式为 。已知该晶胞的边长为 a nm,则该晶体的密度为 gc m-3(设 NA为阿伏加德罗常数的数值 )。 3.(2017黑龙江大庆二模 )(20 分 )氮元素可以形成多种化合物。回答下列问题 : (1)基态氮原子的价电子排布式是 ;C、 N、 O三种元素电负性从小到大的顺序是 。 (2)肼 (N2H4)分子中氮原子轨道的杂化类型是 ;肼可用作火箭燃料 ,燃烧时发生的反应是N2O4(l)+2N2H4(l) 3N2(g)+4H2O(g) H=-1 048.9 kJmol -1,若该反应中 8 mol N H键断裂 ,则形成的 ? 键有 mo
5、l;肼能与硫酸反应生成 N2H6SO4,其晶体类型与硫酸铵相同 ,则 N2H6SO4晶体内不存在 (填字母 )。 A.离子键 B.共价键 C.配位键 D.范德华力 (3)氨是 (填 “ 极性 ” 或 “ 非极性 ”) 分子 ;氨的沸点高于膦 (PH3)的原因是 。 (4)将氨气通入硫酸铜水溶液中形成 Cu(NH3)4SO4深蓝色溶液 ,Cu(NH3)4SO4中阴离子的立体构型是 。 (5)单质铜和镍都是由金属键形成的晶体 ,元素铜和镍的第二电离能分别为 : ICu=1 959 kJmol -1,INi=1 753 kJmol -1,ICuINi的原因是 。 某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
6、晶胞中镍原子与铜原子的个数比为 。若合金的密度为 d gcm -3,晶胞参数为 a nm,则 a= 。 4.(20分 )太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能 的装置。其材料有单晶硅 ,还有铜、锗、镓、硒等化合物。 (1)亚铜离子 (Cu+)基态时核外电子排布式为 ;其电子占据的原子轨道数目为 个。 (2)图甲表示碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势 ,其中表示磷的曲线是 (填标号 )。 碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势 【 精品教育资源文库 】 甲 二氧化硅晶体结构 氮化镓晶体结构 乙 丙 (3)单晶硅可由二氧化硅制得 ,二氧化硅晶体结构如图乙所示 ,在二氧化硅晶体中
7、,Si、 O原子所连接的最小环为十二元环 ,则每个硅原子连接 个十二元环。 (4)氮化镓 (GaN)的晶体结构如图丙所示 ,常压下 ,该晶体熔点为 1 700 ,故其晶体类型为 ;判断该晶体结构中存在配位键的依据是 。 (5)与镓元素处于同 一主族的硼元素具有缺电子性 ,因而硼酸 (H3BO3)在水溶液中能与水反应生成B(OH)4-。 B(OH)4-中硼原子的杂化轨道类型为 ;不考虑空间构型 ,B(OH)4-中原子的成键方式用结构简式表示为 。 (6)某光电材料由锗的氧化物与铜的氧化物按一定比例熔合而成 ,其中锗的氧化物晶胞结构如图所示 ,该物质的化学式为 。已知该晶体密度为 7.4 gcm
8、-3,晶胞边长为 4.310 -10 m,则锗的相对原子质量为 (保留小数点后一位 )。 5.(20分 )碳是地球上组成生命的最基本元素之一 ,可以 sp3、 sp2和 sp杂化轨道成共价键 ,具有很强的结合能力 ,与其他元素结合成不计其数的无机物和有机化合物 ,构成了丰富多彩的世界。碳及其化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题 : (1)基态碳原子核外有 种空间运动状态的电子 ,其价电子排布图为 。 (2)光气的分子式为 COCl2,又称碳酰氯 ,是一种重要的含碳化合物 ,判断其分子立体构型为 ,其碳原子杂化轨道类型为 杂化。 (3)碳酸盐在一定温度下会发 生分解 ,实验证明碳酸
9、盐的阳离子不同、分解温度不同 ,如表所示 : 碳酸盐 MgCO3 CaCO3 BaCO3 SrCO3 热分解温度 / 402 900 1 172 1 360 阳离子半径 /pm 66 99 112 135 试解释为什么随着阳离子半径的增大 ,碳酸盐的分解温度逐 步升高 ? 【 精品教育资源文库 】 。 (4)碳的一种同素异形体 C60(结构如图甲 ),又名足球烯 ,是一种高度对称的球碳分子。立方烷(分子式为 C8H8,结构是立方体 ,结构简式为 )是比 C60约早 20 年合成出的一种对称型烃类分子 ,而现如今已合成 出一种立方烷与 C60的复合型分子晶体 ,该晶体的晶胞结构如图乙所示 ,立
10、方烷分子填充在原 C60晶体的分子间空隙中。则该复合型分子晶体的组成用二者的分子式可表示为 。 (5)碳的另一种同素异形体 石墨 ,其晶体结构如图丙所示 ,虚线勾勒出的是其晶胞。则石墨晶胞含碳原子个数为 个。 已知石墨的密度为 gcm -3,C C 键键长为 r cm,设阿伏加德罗常数的值为 NA,计算石墨晶体的层间距为 cm。 (6)碳的第三种同素异形体 金刚石 ,其晶胞如图丁所示。已知金属钠的晶胞 (体心立方堆积 )沿其体对角线垂直在纸平面上的投影图如图 A所示 ,则金刚石晶胞沿其体对角线垂直在纸平面上的投影图应该是图 (从 AD图中选填 )。 参考答案 考点规范练 37 晶体结构与性质
11、1.答案 (1)LiFePO4 Ar3d6 正四面体 (2)Na LiF 【 精品教育资源文库 】 (3)Li+ H- Li3N+2H2 LiNH2+2LiH (4)8 100% (5)C 解析 (1)晶胞中 Li+个数为 8 +4 +2 +1=4,Fen+个数为 4,P 个数为 4,因此晶体的化学式为LiFePO4;其中铁的化合价为 +2价 ,即 n=2,则 Fe2+的基态电子排布式为 Ar3d6;P 中磷原子的价层电子对数是 4,没有孤电子对 ,所以 P 的空间构型为正四面体形。 (2)同主族元素 从上到下第一电离能减小 ,故 Li和 Na中第一电离能较小的元素是 Na;LiF的晶格能大
12、于 NaCl,故 LiF的熔点比 NaCl高。 (4)由于金属锂为体心立方晶胞 ,所以其配位数为 8,若其晶胞边长为 a pm,则锂原子半径 r= a pm,一个晶胞中有两个锂原子 ,所占体积为 2 r3 pm3=2 ( a)3 pm3= a3 pm3,晶胞的 体积为a3 pm3,则晶体中原子的空间占有率是 100%= 100% 。 (5)CO2的结构式为 O C O,C O 双键中有 1个 ? 键、 1个 键 ,因此 CO2中 ? 键与 键的数目之比为 2 2=1 1,A项正确 ;不同元素的原子光谱上的特征谱线不同 ,故游离态和化合态锂元素均可由特征发射光谱检出 ,B 项正确 ;叔丁基锂 (
13、C4H9Li)中碳原子的杂化轨道类型为 sp3杂化 ,C项错误。 2.答案 (1)7 1s22s22p63s23p63d104s24p3 (2)NOC 三角锥形 (3)sp3、 sp2 9NA N2O或 等 (4) BN 【 精品教育资源文库 】 (5)8Fe+2NH3 2Fe4N+3H2 解析 (1)基态 15N 的核外有 7个电子 ,所以有 7个运动状态不同的电子 ,砷元素位于第四周期且和氮元素同主族 ,为 33号元素 ,其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3。 (2)同周期元素从左向右 ,第一电离能呈增大趋势 ,但第 A族和第 A 族元素由于存在全满或半
14、满状态 ,是一种稳定结构 ,第一电离能高于同周期相邻元素 ,所以 C、 N、 O的第一电离能由大到小排列的顺序为 NOC,NF3分子中氮原子的价层电子对数为 3+ =4,有 1对孤电子对 ,所以分子的空间构型为三角锥形。 (3)氨基乙酸 (H2N CH2 COOH)中 , CH2 中的碳原子周围有四个 ? 键 ,杂化类型为 sp3杂化 ,羧基中的碳原子周围有三个 ? 键 ,没有孤电子对 ,杂化类型为 sp2杂化 ,1 mol H2N CH2 COOH中含有 9 mol ? 键 ,所以 ? 键的数目 9NA,一个二氧化碳分子中有三个原子 ,价电子数为 16,与之互为等电子体的为 N2O、 等。 (4)三氯化硼和三氟化硼常温下都是气体 ,所以它们固态时的晶体类型为分子晶体 ,硼元素具有缺电子性 ,其化合物可与具有孤电子对的分子或离子形 成配合物 ,BF3能与 NH3反应生成 BF3 NH3,B与 N之间形成配位键 ,氮原子含有孤电子对 ,所以氮原子提供孤电子对 ,BF3 NH3结构式为。根据图 1,利用均摊法可知 ,晶胞中含有硼原子数为 4,晶胞中含有氮原子数为8 +6 =4,所以化学式为 BN。 (5)该晶胞中铁原子个数 =8 +6 =4,氮原子 个数是 1,所以氮化铁的化学式是 Fe4N,铁与氨气在640 可发生置换反应生成氢气和氮化铁 ,所以
