1、复习：晶体结构与性质1.Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料,可制备Cu2O。(1)Cu2+基态核外电子排布式为。(2)SO42-的空间构型为(用文字描述);Cu2+与OH-反应能生成Cu(OH)42-,Cu(OH)42-中的配位原子为(填元素符号)。(3)抗坏血酸的分子结构如图1所示,分子中碳原子的轨道杂化类型为;推测抗坏血酸在水中的溶解性:(填“难溶于水”或“易溶于水”)。(4)一个Cu2O晶胞(如图2)中,Cu原子的数目为。1.答案(1)Ar3d9或1s22s22p63s23p63d9(2)正四面体O(3)sp3、sp2易溶于水(4)4解析(1)铜为2
2、9号元素,Cu2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9。(2)SO42-的中心原子为S,键数为4,孤电子对数=12(6+2-24)=0,价层电子对数为4+0=4,依据VSEPR理论知,SO42-的空间构型为正四面体形;在Cu(OH)42-中,OH-为配体,配位原子为O。(3)观察抗坏血酸分子结构简式知,抗坏血酸分子中碳原子的杂化类型为sp3和sp2杂化;1个抗坏血酸分子中含有多个羟基,羟基是亲水基团,故抗坏血酸易溶于水。(4)观察Cu2O晶胞结构图,依据均摊法知,1个晶胞中“”的数目为818+1=2,“”的数目为4,结合Cu2O的化学式知,“”为Cu原子,则1个
3、Cu2O晶胞中,Cu原子数目为4。2.研究发现,铝元素能损害人的脑细胞。适当地补充碘元素可预防甲状腺肿大,但摄入过多也会导致甲状腺肿大,因此补充人体所需的元素时也要适可而止。试回答下列问题:(1)Fe也是人体需要补充的元素之一,试写出基态Fe2+的核外电子排布式:。(2)与Al同一周期的Na、Mg元素也是人体所需元素,Na、Mg、Al基态原子第一电离能的大小关系是。(3)氯化铝的熔点是194 ,氧化铝的熔点是2 054 ,但是工业上不能用电解熔融氯化铝的方法获取铝单质,这是因为。(4)F与I是同一主族的元素,BeF2与H2O都是由三个原子构成的共价化合物分子,二者分子中的中心原子Be和O的杂化
4、方式分别为、,BeF2分子的立体构型是,H2O分子的立体构型是。(5)I2晶体的晶胞结构如图所示,该晶胞中含有个I2分子,设该晶胞的晶胞参数为a cm,则I2的密度是gcm-3。2.答案(1)1s22s22p63s23p63d6(2)NaAlMg(3)氯化铝是分子晶体,熔融状态下不存在离子,不能导电(4)spsp3直线形V形(5)41 016NAa3解析(1)Fe为26号元素,基态Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。(2)同周期主族元素从左到右,基态原子第一电离能有逐渐增大的趋势,根据洪特规则可知第A、A族元素原子的第一电离能大于同周期相邻元素原子的第一电离能,故第
5、一电离能:NaAl”“”或“=”)10928。.已知:冠醚Z与KMnO4可以发生下图所示的变化。加入冠醚Z后,烯烃的氧化效果明显提升的原因是 。(2)甲烷是重要的清洁能源,其晶胞结构如图所示,晶胞参数为a nm。常温常压下不存在甲烷晶体。从微粒间相互作用的角度解释,其理由是。甲烷分子的配位数为。A分子中碳原子的坐标参数为(0,0,0),则B分子中碳原子的坐标参数为。甲烷晶体的密度为gcm-3。3.答案(1)a.Kb.CLi+半径比Y的空腔小很多,不易与空腔内氧原子的孤对电子作用形成稳定结构.四面体NCHsp2CO(NH2)2分子与水分子之间形成氢键(2)1s22s22p63s23p63d84s
6、2(3)KC8(4)90(5)(14,14,14)(6)425(361.510-10)3NA解析(1)同周期主族元素随原子序数递增电负性增大,C、N、O在它们的氢化物中均表现负价,说明它们的电负性均大于氢的电负性,故电负性:ONCH;CO(NH2)2分子中碳原子形成3个键,没有孤电子对,杂化轨道数目为3,故C原子采取sp2杂化;CO(NH2)2分子与水分子之间形成氢键,使其易溶于水。(2)CO与N2互为等电子体,二者价键结构相同,则CO的结构式为。Ni是28号元素,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。(3)可以取三个钾原子形成的小三角形为计算单位,其完全占有的碳原子
7、数是4,占有的钾原子数为163=12,故碳原子数和钾原子数之比是412=81,则其化学式可表示为KC8。(4)每个碳原子形成3个键,每个键为2个碳原子共有,则平均每个碳原子形成1.5个键,则一个C60分子中含有键个数为1.560=90。(5)D原子与周围4个原子形成正四面体结构,D原子与顶点A原子的连线处于晶胞的体对角线上,过面心B、C及上底面面心原子的平面平行侧面且将晶胞2等分,同理过D原子的且平行侧面的平面将半个晶胞2等分,可知D到各坐标平面的距离均为晶胞棱长的14,故D原子的坐标参数为(14,14,14)。(6)金刚石晶胞中C原子处在立方体的8个顶点,6个面心,体内有4个,一个金刚石晶胞
8、中碳原子数目为4+818+612=8,立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似,其一个晶胞与一个金刚石晶胞含有相同原子总数,由氮化硼的化学式BN可推知,一个氮化硼晶胞中含有4个B原子和4个N原子,晶胞质量为425NA g,晶胞的体积为(361.510-10)3cm3,故立方氮化硼的密度=425NA g(361.510-10)3cm3=425(361.510-10)3NA gcm-3。5.BaTiO3、KH2PO4和NaNO2都属于铁电体,它们具有许多特异的性能,如当它们受压力而形状改变时会产生电流,通电时会改变形状等。(1)基态Ti原子的价电子排布式为,属于区元素。(2)KH2PO4晶体中存在的作用力
9、有(选填字母)。A.离子键B.共价键C.氢键(3)NO2-中N原子的杂化类型为,键角120(填“”“”或“=”),其原因是。N、O、Na三种元素的第二电离能(I2)由大到小的顺序为(用元素符号表示)。(4)BaTiO3的晶胞结构如下图所示:Ti原子的配位数为,晶体的密度为 g/cm3,最近的Ba原子和O原子之间的距离为(填计算式)nm。(BaTiO3的摩尔质量为233 g/mol,设NA为阿伏加德罗常数的值)5.答案(1)3d24s2d(2)ABC(3)sp2ON)(4)6223233NA107解析(3)NO2-中N原子上孤电子对数为12(5+1-22)=1,价层电子对数为1+2=3,则N原子
10、采取sp2杂化;由于孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,故键角小于120。N、O、Na失去1个电子后得到对应离子的电子排布式分别为1s22s22p2、1s22s22p3、1s22s22p6,Na+最外层为8电子稳定结构,再失去1个电子很困难,O+的2p能级为半满的较稳定结构,再失去1个电子较难,故第二电离能由大到小的顺序为NaON。(4)利用均摊法可计算出晶胞的质量,再根据晶体密度可计算一个晶胞的体积,从而计算出晶胞参数,然后根据晶胞参数可得晶胞面对角线长度,最后根据面对角线长度除以2得到最近的Ba原子和O原子之间的距离。6.决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题
11、:(1)已知元素M是组成物质Ca5(PO4)3F的一种元素。元素M的气态原子逐个失去第1个至第5个电子所需能量(即电离能,用符号I1至I5表示)如下表所示:I1I2I3I4I5电离能/kJmol-1589.81 145.44 912.46 4918 153元素M化合态常见化合价是价,其基态原子核外电子排布式为。(2)Ca5(PO4)3F中非金属元素电负性由大到小的顺序为。(3)PO43-的中心原子的杂化方式为,该离子的空间构型为,键角为,其等电子体有(请写出两种)。(4)CaF2晶胞结构如图所示,则CaF2晶体中与Ca2+最近且等距离的Ca2+数目为;已知Ca2+和F-半径分别为a cm、b
12、cm,阿伏加德罗常数的值为NA,M为摩尔质量,则晶体密度为gcm-3(不必化简)。(5)已知MgO与CaO的晶体结构相似,它们摩氏硬度的大小关系为,原因为 。6.答案(1)+21s22s22p63s23p64s2或Ar4s2(2)FOP(3)sp3正四面体10928SO42-、CCl4等 (合理答案均可)(4)124MNA4(a+b)33(5)MgOCaOMg2+半径比Ca2+的小,晶格能较大解析(1)I1、I2相差不大,而I2、I3相差较多,说明M原子最外层有2个电子。在Ca5(PO4)3F中只有Ca元素原子最外层有2个电子,容易失去最外层的2个电子,常见化合价为+2价;根据原子核外电子排布
13、规律可知,Ca基态原子核外电子排布式为Ar4s2或1s22s22p63s23p64s2。(2)Ca5(PO4)3F中非金属元素有P、O、F三种,元素的非金属性:FOP,元素的非金属性越强,其电负性就越大,所以按电负性由大到小的顺序排列为FOP。(3)PO43-的中心原子P的价层电子对数是4,故P原子采取sp3杂化;由于孤电子对数为0,故该离子的空间构型为正四面体,键角为10928,其等电子体有SO42-、CCl4等。(4)根据CaF2晶胞结构可知,与Ca2+距离最近且等距离的Ca2+有12个,晶胞的体对角线为4(a+b)cm,晶胞的边长为4(a+b)3 cm,=mV=4MNA4(a+b)33
14、gcm-3。(5)MgO与CaO的晶体结构相似,由于离子半径Ca2+Mg2+,离子半径越大,与O2-形成的离子键的键长就越长,晶格能就越小,物质的硬度就越小,故摩氏硬度的大小关系为MgOCaO。7.砷化镍可用于制作发光器件、半导体激光器、太阳能电池和高速集成电路。(1)基态Ni原子的价电子排布式为,基态As原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。(2)第一电离能:AsSe(填“”或“”“=”或“As元素原子的4p轨道上的电子呈半满状态,比较稳定(3)sp3正四面体形SiH4(或CH4等)”“=”或“SiCSiCC键、CSi键、SiSi键的键长依次增大,键能依次减小,熔点依次降低(2)冰冰晶体中分子间存在氢键(3)CS2和CO2均为分子晶体,CS2的相对分子质量大,分子间作用力大,因此CS2熔、沸点高于CO2(4)BNMgBr2SiCl4(5)两者均为离子化合物,且离子所带电荷数均为1,但后者离子半径大,离子键较弱,因此熔点较低