1、课时作业34晶体结构与性质时间：45分钟1(2019石家庄模拟)物质的结构决定性质，性质反映其结构特点。(1)金刚石和石墨是碳元素的两种常见单质，下列叙述中正确的有_。a金刚石中碳原子的杂化类型为sp3杂化，石墨中碳原子的杂化类型为sp2杂化b晶体中共价键的键长：金刚石中CC石墨中CCc晶体的熔点：金刚石石墨(2)铜及其合金是人类最早使用的金属材料。NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH33F2NF33NH4F上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有_(填序号)。a离子晶体b分子晶体c原子晶体d金属晶体NF3与NH3均为三角锥形，但前者键角小于后者，原因是_。元素周期表
2、中铜的相邻元素的晶体结构如图甲，则其一个晶胞中含有_个该元素原子，金属铜采取如图乙所示堆积方式，可称为_堆积。解析：(1)金刚石中的碳原子与周围4个碳原子形成共价单键，构成正四面体，键角为10928，碳原子为sp3杂化，石墨中每个碳原子与三个碳原子形成键，形成平面正六边形结构，键角为120，碳原子为sp2杂化，a正确，d错误。石墨中的碳碳键键长小于金刚石中的碳碳键，破坏石墨中的共价键消耗的能量比破坏金刚石中共价键消耗能量多，因此熔点：石墨金刚石，b错误，c正确。(2)NF3、NH3和F2属于分子晶体，Cu属于金属晶体，NH4F属于离子晶体。由于电负性：氟氮氢，NF3中共用电子对更偏向氟，排斥力
3、小于NH3，因此前者键角小于后者。根据甲晶胞的结构图，利用均摊法可知晶胞所含原子数为812；根据金属铜晶胞的结构图可知，铜原子分布在晶胞立方体的顶点和面心上，所以堆积方式为面心立方最密堆积。答案：(1)a、c(2)a、b、d电负性：氟氮氢，NF3中共用电子对更偏向氟，排斥力小于NH32面心立方最密2(2019郑州预测)金属互化物属于合金的一种，大多数以金属键结合，如Cu9Al4、Cu5Zn8等，它们的合成对超导材料、贮氢合金的研究有着重要的意义。(1)某金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互化物属于_(填“晶体”或“非晶体”)。(2)基态铜原子核外有_种运动状态的电子
4、，基态铝原子有_个未成对电子。(3)锌能与类卤素(CN)2反应生成Zn(CN)2。写出(CN)2的电子式_，1 mol(CN)2分子中含有键的数目为_。(4)配合物Cu(En)2SO4的名称是硫酸二乙二胺合铜()，是铜的一种重要化合物。其中En是乙二胺(H2NCH2CH2NH2)的简写。该配合物中含有的化学键有_(填字母编号)。A离子键B极性共价键C非极性共价键D配位键E金属键配体乙二胺分子中氮原子、碳原子轨道的杂化类型分别为_、_。乙二胺和三甲胺N(CH3)3均属于胺，且相对分子质量相近，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是_。(5)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图所示，其化学式为_，每
5、个金原子周围与之最近且等距的金原子有_个，它们构成的空间结构为_。其晶胞边长为a nm，该金属互化物的密度为_gcm3(用含a，NA的代数式表示)。解析：(1)晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)呈空间有规则周期性排列的固体；某金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，所以该金属互化物属于晶体；(2)铜原子核外有29个电子，所以有29种运动状态；基态铝原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p1，只有3p轨道上有1个未成对电子；(3)(CN)2中C、N之间是叁键，所以(CN)2的电子式是；单键是键，叁键中有1个键和2个键，1 mol(CN)2分子中含有4 mol 键，键
6、数目为4NA；(4)Cu(En)22、SO42之间是离子键；Cu2与H2NCH2CH2NH2通过配位键结合；H2NCH2CH2NH2中存在极性共价键和非极性共价键、SO中存在极性共价键和配位键，所以Cu(En)2SO4含有离子键、极性共价键、非极性共价键、配位键，选ABCD；配体乙二胺分子中氮原子形成3个键，价电子对数是4，氮原子轨道的杂化类型为sp3；碳原子形成4个键，价电子对数是4，碳原子轨道的杂化类型为sp3；乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键，所以乙二胺比三甲胺的沸点高得多；(5)根据均摊原则，晶胞含有铜原子数是63，金原子数是81，所以化学式是Cu3Au或AuCu
7、3；根据晶胞图，每个金原子周围与之最近且等距的金原子有6个，它们构成的空间结构为正八面体；晶胞的摩尔质量是389 g/mol，晶胞的体积是a31021 cm3，所以密度是。答案：(1)晶体(2)291(3) 2.4081024(或4NA)(4)ABCDsp3sp3乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键(5)Cu3Au(或AuCu3)6正八面体3(2019开封模拟)(1)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2和Fe2的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点FeO_NiO(填“”)。(2)元素金(Au)处于周期
8、表中的第6周期，与Cu同族，一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中铜原子处于面心，金原子处于顶点位置，则该合金中铜原子与金原子数量之比为_；该晶体中，原子之间的强相互作用是_。(3)某钙钛型复合氧化物如图1所示，以A原子为晶胞的顶点，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，当B位是V、Cr、Mn、Fe等时，这种化合物具有CMR效应。 图1图2用A、B、O表示这类特殊晶体的化学式：_。已知La为3价，当被钙等二价元素A替代时，可形成复合钙钛矿化合物La1xAxMnO3(x0.1)，此时一部分锰转变为4价。导致材料在某一温度附近有反铁磁铁磁、铁磁顺磁及金属半导体的转变，则La1xAxMnO3中
9、三价锰与四价锰的物质的量之比为_。下列有关说法正确的是_。A镧、锰、氧分别位于周期表f、d、p区B氧的第一电离能比氮的第一电离能大C锰的电负性为1.59，Cr的电负性为1.66，说明锰的金属性比铬强D铬的堆积方式与钾相同，则其堆积方式如图2所示解析：(1)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高。由于Ni2的半径小于Fe2的半径，则熔点：NiOFeO。(2)金(Au)元素处于元素周期表中的第6周期，与铜同族，则最外层电子数为1，则价电子排布式为5d106s1，在晶胞中铜原子处于面
10、心，N(Cu)63，金原子处于顶点位置，N(Au)81，则该合金中铜原子与金原子数量之比为31，为金属晶体，原子间的作用力为金属键。(3)由图1可知，晶胞中A位于顶点，晶胞中含有A为81个，B位于晶胞的体心，含有1个，O位于面心，晶胞中含有O的个数为63，则化学式为ABO3。设La1xAxMnO3中三价锰与四价锰的物质的量分别为m和n，则有3(1x)2x3m4n6、mn1，解之得m1x，nx，则La1xAxMnO3中三价锰与四价锰的物质的量之比为(1x)x。由金属在元素周期表中的位置可知镧、锰、氧分别位于元素周期表f、d、p区，故A正确；氮元素的2p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，因此氮元素
11、的第一电离能大于氧元素的第一电离能，故B错误；元素的电负性越强，金属性越弱，故C正确；图中堆积方式为镁型，故D错误。答案：(1)(2)31金属键(3)ABO3(1x)xA、C4(2019山东济宁一模)由P、S、Cl、Ni等元素组成的新型材料有着广泛的用途，回答下列问题。(1)基态Cl原子核外电子排布式为_，P、S、Cl的第一电离能由大到小顺序为_。(2)SCl2分子中的中心原子杂化轨道类型是_，该分子构型为_。(3)Ni与CO能形成配合物Ni(CO)4，该分子中键与键个数比为_。(4)已知MgO与NiO的晶体结构(如下图)相同，其中Mg2和Ni2的离子半径分别为66 pm和69 pm。则熔点：
12、MgO_NiO(填“”“PS。(2)SCl2中S原子价层电子对数2(612)4，采取sp3杂化方式，含两对孤对电子，所以该分子构型为V形。(3)Ni与CO能形成配合物Ni(CO)4，CO中含有1个键，2个键，配位键也属于共价键，也为键，该分子中键个数为1448，键个数为248，故键与键个数比为11。(4)晶体结构相同时，离子半径越小离子键强度越大，Mg2半径比Ni2小，MgO的晶格能比NiO大，熔点：MgONiO。(5)题中已经给出了坐标系的三个方向示意图，晶胞是边长为1的正方体，C离子坐标是(1，)。(6)图中的单分子层可以画出如图一维重复单元：重复单元呈平行四边形，是相邻四个O原子中心的连
13、线，每个重复单元包含1个O原子和1个Ni原子，NiO相对分子质量为75。重复单元所占的平行四边形面积：S2a m a m2 a2 m2，则1平方米上该晶体质量为75 g。答案：(1)1s22s22p63s23p5ClPS(2)sp3V形(3)11(4)Mg2半径比Ni2小，MgO的晶格能比NiO大(5)(1，)(6)或5(2019广东韶关二模)硼和氮的单质及一些化合物在工农业生产等领域有重要应用。回答下列问题：(1)N原子核外有_种不同运动状态的电子。基态N原子中，能量最高的电子所占据的原子轨道的形状为_。(2)经测定发现，N2O5固体由NO和NO两种离子组成，该固体中N原子杂化类型为_；与N
14、O互为等电子体的微粒有_(写出一种)。(3)大多数铵盐不稳定。NH4F、NH4I中较易分解的是_，原因是_。(4)第二周期中，第一电离能介于B元素和N元素之间的元素为_(填元素符号)。(5)晶体硼有多种变体，但其基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体(如图甲)，每个顶点为一个硼原子，每个三角形均为等边三角形。则每一个此基本结构单元由_个硼原子构成；若该结构单元中有2个原子为10B(其余为11B)，那么该结构单元有_种不同类型。甲 乙丙(6)硼和氮构成的一种氮化硼晶体结构与石墨晶体结构相类似，B、N原子相互交替排列(如图乙)，其晶胞结构如图丙所示。设层内BN核间距为a pm，面间距为b pm，
15、则该氮化硼晶体的密度为_ gcm3(用含a、b、NA的代数式表示)。解析：(1)原子核外没有两个运动状态完全相同的电子，有几个电子就有几种运动状态，N原子核外有7个电子，所以有7种不同运动状态的电子；基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，则能量最高的电子所占据的原子轨道为2p轨道，呈哑铃形。(2)NO中N原子的价层电子对数为2(5122)2，其杂化轨道类型为sp；NO中N原子的价层电子对数为3(5132)3，其杂化类型为sp2；含有相同原子数和相同价电子数的微粒互为等电子体，与NO互为等电子体的微粒有SCN、CO2、CS2、N等。(3)F原子半径比I原子小，HF键比HI键强(HF更易
16、形成)，F更易夺取NH中的H。(4)同周期元素中，元素的第一电离能从左向右呈增大趋势，但第A族、第A族元素原子最外层电子处于全充满、半充满的稳定状态，所以第一电离能大于其同周期相邻元素，故第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O。(5)由基本结构单元可知，B原子位于顶点处，共20个面，每个面均为正三角形，有3个顶点，而每个顶点都同时属于5个面，所以有12个B原子；该结构单元有3种不同类型。(6)根据图丙可知1个晶胞中含有N原子数为422，B原子数为812，晶胞底面积与B、N原子构成的正六边形的面积相等，为6a pm pm pm21020 cm2，晶胞的体积为1020 cm2b101
17、0 cm23a2b1030 cm3，故密度 gcm3 gcm3。答案：(1)7哑铃形(2)sp、sp2SCN、CO2、CS2、N等中的任一种(3)NH4FF原子半径比I原子小，HF键比HI键强(HF更易形成)，F更易夺取NH中的H(4)Be、C、O(5)123(6)6(2019河南名校联盟联考)砷主要以硫化物矿的形式(如雄黄、雌黄等)存在于自然界。砷及其化合物主要用于合金冶炼、农药医药、颜料等工业。请根据有关砷及其化合物的转化关系和晶体结构图，回答下列问题： (1)量子力学把电子在原子核外的一种空间运动状态称为一个原子轨道，电子除空间运动状态外，还有一种运动状态叫作_。(2)基态砷原子的核外电
18、子排布式为_，与砷同周期的p区元素中第一电离能大于砷的元素有_(填元素符号)。(3)雄黄分子中，As原子的杂化方式为_。(4)雄黄可经过如下三步反应生成雌黄：反应的化学方程式为_。SO2的VSEPR模型为_。亚砷酸属于三元弱酸，酸性：H3AsO3_HNO2(填“”或“”)，请根据物质结构的知识解释原因：_。(5)图丙是由Li、Fe和As三种元素组成的超导体化合物的晶体结构(该晶胞是立方晶胞，Li在晶胞内部)，该晶体的化学式为_。丙若1号原子的坐标为(0,0,0)，2号原子的坐标为，则3号原子的坐标为_。已知该晶胞参数a0.53 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为_ gcm3(列出
19、计算式即可)。解析：(1)量子力学把电子在原子核外的一种空间运动状态称为一个原子轨道，电子除空间运动状态外，还有一种运动状态称为自旋。(2)As位于第四周期第A族，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3；同周期元素从左向右第一电离能呈增大趋势，结合As原子最外层3p能级为半充满的稳定状态，其第一电离能大于Se，因此第一电离能大于As元素的是Br和Kr。(3)根据雄黄的晶体结构图，As原子形成3个键，有1对孤对电子，因此As的杂化轨道类型为sp3。(4)根据雌黄的结构，可推出雌黄的分子式为As2S3，则反应的化学方程式为2H3AsO
20、33H2S=As2S36H2O；SO2中心原子S形成2个键，孤对电子数为1，价层电子对数为3，因此VSEPR模型为平面三角形；H3AsO3为三元弱酸，不含有非羟基氧，HNO2中含有1个非羟基氧，非羟基氧越多，中心原子的正电性越高，导致羟基中氧的电子向中心原子偏移，越容易电离出氢离子，故HNO2的酸性强于H3AsO3。(5)根据晶胞的结构，Li位于晶胞内部，有4个，Fe位于顶点、棱心、面心，个数为8824，As位于晶胞内部，有4个，因此晶体的化学式为LiFeAs；根据1号和2号原子的坐标，推出3号原子坐标为；晶胞的质量为 g，晶胞的体积为(0.53107)3cm3，根据密度的定义，得出晶胞的密度
21、为 gcm3。答案：(1)自旋(2)1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3Br、Kr(3)sp3(4)2H3AsO33H2SAs2S36H2O平面三角形H3AsO3可表示为(HO)3As，非羟基氧的个数为0，HNO2可表示为(HO)NO，非羟基氧的个数为1，非羟基氧的个数越多，中心原子的正电性越高，导致羟基氧中氧的电子向中心原子偏移，越容易电离出氢离子，故HNO2的酸性强于H3AsO3(5)LiFeAs7(2019厦门质检)钛(22Ti)由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。宝鸡因钛产业发达被称为中国钛谷，其钛产品产量占全国80%以上，占世界产量的20
22、%以上。请回答下列问题：(1)钛元素位于周期表中第4周期_族，基态铁原子的价电子的电子排布式为_。(2)钛元素在化合物中有2、3、4等多种价态，试分析因显著的“压电效应”面被广泛应用于超声波发生装置中的偏钛酸钡(BaTiO3)中Ti的化合价为_。(3)TiCl3是一种不稳定的氯化物，主要用作强还原剂、烯烃聚合的催化剂以及偶氮染料分析等。溶液中的Ti3易被FeCl3氧化，发生反应的离子方程式为_；若利用此反应原理，用已知标准浓度FeCl3溶液来滴定某含Ti3的溶液时，可选用_溶液作指示剂判断滴定的终点。化学式为Ti(H2O)6Cl3的绿色晶体是TiCl3的六水合物的一种晶型，该晶体中，与Ti3形
23、成配位键的原子是_(填元素符号)，该原子的杂化类型为_；该晶体所含元素中，电负性最大的元素是_(写出元素符号)。化学式为Ti(H2O)5ClCl2H2O的绿色晶体是TiCl3的六水合物的另一种晶型，取1 mol绿色晶体溶于水配成500 mL溶液，加入足量AgNO3使C1完全沉淀，消耗AgNO3的物质的量为_mol。写出一种与H2O互为等电子体的阳离子_(填化学式)。(4)TiO2的熔点为1 800 ，TiCl4的熔点为25 ，同为Ti的4价化合物，熔点相差悬殊的原因是_。(5)自然界的钛主要以金红石(主要成分为TiO2)的形式存在。TiO2的晶胞属于四方晶系，其长方体结构如图所示，已知TiO2
24、的摩尔质量为M g/mol，阿伏加德罗常数的值为NA，根据图中所示数据列出该晶体密度的计算式_gcm3(用NA表示阿伏加德罗常数，用含M、a、b、c的代数式表示)。解析：(1)钛元素22号，位于周期表中第4周期B族，铁是26号元素，基态铁原子的价电子的电子排布式为3d64s2。 (2)由化合价代数和为0的规律，偏钛酸钡(BaTiO3)中Ti的化合价为4。 (3)溶液中的Ti3易被FeCl3氧化成Ti4，发生反应的离子方程式为Fe3Ti3=Fe2Ti4；若利用此反应原理，用已知标准浓度FeCl3溶液来滴定某含Ti3的溶液时，多余的Fe3遇到KSCN(或硫氰化钾)溶液呈血红色，可选用KSCN(或硫
25、氰化钾)溶液作指示剂判断滴定的终点。化学式为Ti(H2O)6Cl3的绿色晶体是TiCl3的六水合物的一种晶型，该晶体中，与Ti3形成配位键的原子是O(填元素符号)，O原子形成2个键和2个孤电子对，该原子的杂化类型为sp3；该晶体所含元素中，电负性最大的元素是O。化学式为Ti(H2O)5ClCl2H2O的绿色晶体是TiCl3的六水合物的另一种晶型，取1 mol绿色晶体溶于水配成500 mL溶液，溶液中含有2 mol氯离子，加入足量AgNO3使Cl完全沉淀，消耗AgNO3的物质的量为2 mol。与H2O互为等电子体的阳离子为H2F(填化学式)。(4)TiO2的熔点为1 800 ，TiCl4的熔点为25 ，同为Ti的4价化合物，熔点相差悬殊的原因是TiO2是原子晶体，原子间以共价键相结合，而TiCl4是分子晶体，分子以范德华力相结合，共价键作用远大于范德华力。 (5)每个晶胞中含有钛原子数为812，氧原子数为424，则晶体密度为2M gmol1NA mol1(abc) pm3 gcm3。答案：(1)B3d64s2(2)4(3)Fe3Ti3=Fe2Ti4KSCN(或硫氰化钾)Osp3O2H2F(4)TiO2是原子晶体，原子间以共价键相结合，而TiCl4是分子晶体，分子以范德华力相结合，共价键作用远大于范德华力(5)(或)