1、专题九晶体结构与性质基础篇【基础集训】考点一晶体常识1.(2021届衡水中学第一次考试,13,改编)硼可形成多种具有特殊性能的晶体。图甲为具有超导性能的硼化镁晶体的部分原子沿z轴方向的投影,晶体中一层镁一层硼分层相间排列;图乙为具有超硬耐磨性能的磷化硼立方晶胞,晶胞参数为anm。下列关于两种晶体的说法错误的是()图甲图乙A.硼化镁晶体中含有自由移动的电子B.硼化镁晶体的化学式为MgB2C.磷化硼晶体中磷原子周围距离最近的硼原子有2个D.磷化硼晶体中P原子与B原子最近距离为34anm答案C2.(2020潍坊二模,7)SiO2是合成“中国蓝”的重要原料之一。如图是SiO2晶胞中Si原子沿z轴方向在
2、xy平面的投影图(即俯视投影图,O原子略去),Si原子旁标注的数字是Si原子位于z轴的高度,则SiA与SiB的距离是()A.d2B.22dC.33dD.d答案B3.(2020山东等级考模拟,17)非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、国防等领域具有重要应用价值。我国科学家利用CsCO3、XO2(X=Si、Ge)和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。回答下列问题:(1)C、O、Si三种元素电负性由大到小的顺序为;第一电离能I1(Si)I1(Ge)(填“”或“CSi(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2(或Ar3d104s24p2)SiO2两者均为共价晶体,
3、Ge原子半径大于Si,SiO键长小于GeO键长,SiO2键能更大,熔点更高(3)sp2热水破坏了硼酸晶体中的氢键,并且硼酸分子与水分子形成分子间氢键,使溶解度增大(4)44M1030abcNA考点二晶体结构与性质4.(2020济南一模,19)如图所示是金刚石的晶胞结构,除顶点和面心上有碳原子外,4条体对角线的14 处还各有1个碳原子。回答下列问题:(1)若图中原子1的坐标为(0,0,0),则原子2的坐标为。若金刚石的晶胞参数为a1pm,则其中碳碳键的键长d=pm(用含a1的代数式表示)。(2)面心立方ZnS晶胞与金刚石结构类似,阴、阳离子各占晶胞所含微粒数的一半。S元素及其同周期的相邻元素第一
4、电离能由小到大的顺序是,二氯化硫(SCl2)分子中S原子的杂化类型是。写出基态Zn2+的电子排布式:;把晶胞示意图中表示Zn2+的小球全部涂黑。锌锰干电池中Zn2+可吸收电池反应产生的NH3生成Zn(NH3)42+,该离子中含有个键。若该ZnS晶胞的晶胞参数为a2pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体的密度为gcm-3(列出计算式)。(3)有人设想冰的晶胞也应该类似于金刚石,但实际较为复杂,可能是因为氢键较弱而导致“饱和性和方向性”很难被严格执行。有文献报道氨晶体中每个氢原子都形成氢键,则每个NH3与周围个NH3通过氢键相结合。答案(1)(14,14,34)3a14(2)SP”“”或“=”)。
5、(4)血红蛋白在血液中输送氧气,其结构如图1,Fe2+的配位数为,当空气中CO浓度较大时,人体会缺氧窒息,甚至死亡,其原理是。图1图2(5)晶体-X只含钠、镁、铅三种元素,其晶胞如图2,钠原子填满Pb原子的四面体空隙,X的化学式为。若Pb原子与Na原子的最近距离为anm,则该晶胞的密度为gcm-3(用含a和NA的式子表示)。答案(1)p(2)b(3)NCHsp3、sp2(3)+NH4F(4)四面体电子可在两种不同价态的铁离子间快速转移69631021a3NA综合篇【综合集训】1.(2020临沂一模,17)锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物作正极材料的电池。研究锂离子电池的电极材料、电解液具有重要
6、的现实意义。(1)锂离子电池的正极材料大多采用橄榄石型的LiMPO4(M=Fe、Co等元素)。Li+能量最低的激发态的电子排布图为。第四电离能I4(Co)比I4(Fe)小,原因是。(2)锂离子电池的电解液有LiBF4等,碳酸亚乙酯()用作该电解液的添加剂。LiBF4中阴离子的空间构型为。碳酸亚乙酯分子中碳原子的杂化方式为;碳酸亚乙酯能溶于水的原因是。(3)硫化锂是目前正在研发的锂离子电池的新型固体电解质,为立方晶系晶体,其晶胞参数为apm。该晶胞中离子的分数坐标为:硫离子:(0,0,0);(12,12,0);(12,0,12);(0,12,12)锂离子:(14,14,14);(14,34,14
7、);(34,14,14);(34,34,14)在图中画出硫化锂晶胞沿x轴投影的俯视图。与硫离子最近的Li+的个数为。设NA为阿伏加德罗常数的值,硫化锂的晶体密度为gcm-3(列出计算表达式)。答案(1)Co3+失去3d6上的一个电子变成较稳定的3d5,而Fe3+从较稳定的3d5上失去一个电子变为不稳定的3d4,需要更多的能量(2)正四面体sp3、sp2碳酸亚乙酯分子与水分子之间形成氢键(3)81.841032a3NA2.(2020泰安三模,16)硝酸盐被广泛用作肥料和氧化剂。有学者最新研究发现氮在ZnFe0.4Co1.6O4上直接电化学氧化可生成硝酸盐。回答下列问题:(1)Fe、Co、Ni均位
8、于元素周期表第族,其中基态Ni原子的核外电子排布式为;Zn与Co的第一电离能I1(Zn)I1(Co)(填“”)。(2)图1是一种钴(Co)金属催化剂的结构,其中六元环上的N原子的杂化方式为;NH3、PH3中沸点更高的是,原因是。图1图2(3)一种由O、Na、Cl元素构成的良好的离子导体,具有反钙钛矿晶体结构(如图2),则其化学式为,设其晶胞边长为anm,NA为阿伏加德罗常数的值,1号Na原子的坐标为(1,0.5,0.5),则沿y轴向原点投影至x-z平面,坐标为(0.5,0.5)的原子有个,该晶胞的密度为gcm-3。答案(1)Ar3d84s2(2)sp2NH3NH3分子间能形成氢键(3)Na3O
9、Cl3120.5NAa310213.(2020聊城一模,17)钛及其化合物应用广泛。(1)钛元素基态原子核外最外层电子的自旋呈状态(填“相同”或“相反”)。(2)已知一定条件下TiO2与TiCl4之间可以相互转化:TiO2TiCl4。Ti、Cl、O三种元素电负性由大到小的顺序为。COCl2的分子构型为,键角大小比较:ClCOClCCl(填“”或“ClTi平面三角形31分子晶体(3)42(4)3482+1646.021023459225910-304.(2020滨州三模)铜及其化合物在生产生活中有着广泛的应用。请回答下列问题:(1)铜元素位于元素周期表中区,基态Cu原子有种不同能级的电子。(2)
10、铜合金可用于制造航母螺旋桨。制造过程中产生的含铜废液可利用铜萃取剂M,通过如下反应实现铜离子的富集回收。M所含元素的电负性由大到小的顺序为(用元素符号表示)。X中采用sp3杂化的非金属原子有(填元素名称)。(3)在较低温度下CuFeS2与浓硫酸作用时,有少量臭鸡蛋气味的气体Y产生。Y分子的立体构型是,Y的沸点比水低的主要原因是。(4)向蓝色Cu(H2O)42+硫酸铜溶液中加入稍过量的氨水,溶液变为深蓝色Cu(NH3)42+。通过上述实验现象可知,与Cu2+的配位能力:H2ONH3(填“大于”或“小于”)。(5)CuCl2和CuCl是铜的两种氯化物。图中表示的是(填“CuCl2”或“CuCl”)
11、的晶胞。原子坐标参数可用来表示晶胞内各原子的相对位置,图中各原子坐标参数A为(0,0,0);B为(0,1,1);C为(1,0,0);则D原子的坐标参数为。晶胞中C、D两原子核间距为298pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体密度为gcm-3(列出计算式即可)。答案(1)ds7(或七)(2)ONCH碳、氧(3)V形(或角形)水分子间存在氢键,H2S分子间不存在氢键(4)小于(5)CuCl(34,14,14)499.5(429810-103)3NA5.(2020日照二模)氮、磷、砷、硫、氯等元素在生产生活和药物合成中用途广泛。回答下列问题:(1)瑞德西韦是一种抗病毒药物,结构如下。该结构中N、O
12、、P原子的电负性由大到小的顺序为。该药物的分子间作用力有。(2)(异环磷酰胺)常用作抗癌药,1mol 该物质分子含键数目为NA。(3)实验测得Mn(SCN)64-中Mn、C、N三种原子不在同一水平线上。则此配合物中配位原子为,其杂化方式为。(4)Na3AsO4可用作杀虫剂,其中所含As元素基态原子的价电子排布式为,AsO43-的空间构型为。(5)白磷(P4)的晶体属于分子晶体,其晶胞结构如图所示,已知晶胞参数为acm,阿伏加德罗常数的值为NA,该晶胞中含有的P原子个数为,该晶体的密度为gcm-3,晶体中白磷分子之间的最短距离为cm(用含、NA的式子表示)。答案(1)ONP氢键、范德华力(2)2
13、9(3)Ssp3(4)4s24p3正四面体(5)16223496NA6.(2020济南外国语学校月考)第族元素Fe、Co、Ni性质相似,称为铁系元素,主要用于制造合金。回答下列问题:(1)基态Ni原子核外能量最高的电子位于能级,同周期元素中,基态原子未成对电子数与Ni相同的元素名称为。(2)Fe3+与酚类物质的显色反应常用于其离子检验,已知Fe3+遇邻苯二酚()和对苯二酚()均显绿色。邻苯二酚的熔沸点比对苯二酚(填“高”或“低”),原因是。(3)有历史记载的第一个配合物是Fe4Fe(CN)63(普鲁士蓝),该配合物的内界为。下表为Co2+、Ni2+不同配位数时对应的晶体场稳定化能(可衡量形成配
14、合物时,总能量的降低)。由表可知,Ni2+比较稳定的配离子配位数是(填“4”或“6”)。Co3+性质活泼,易被还原,但Co(NH3)63+很稳定,可能的原因是。离子配位数晶体场稳定化能(Dq)Co2+6-8Dq+2P4-5.34Dq+2PNi2+6-12Dq+3P4-3.56Dq+3P(4)NiO晶体结构中阴、阳离子的配位数均为6,则晶胞的俯视图可能是(填选项字母)。若晶胞参数为apm,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度是gcm-3。答案(1)3d钛、锗、硒(2)低邻苯二酚形成分子内氢键,对苯二酚易形成的分子间氢键,故邻苯二酚熔沸点低(3)Fe(CN)64-6形成配位键后,三价钴的氧化性减弱,性质变得稳定(4)CD31032a3NA
