1、四类典型晶体的比较与晶胞结构的有关计算(建议用时：25分钟)1下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是()A金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅BCMgOH2OO2Br2D金刚石生铁纯铁钠BA项，同属于共价晶体，熔、沸点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅碳化硅二氧化硅金刚石，错误；B项，形成分子间氢键的物质的熔、沸点要大于形成分子内氢键的物质的熔、沸点，正确；C选项，对于不同类型的晶体，其熔、沸点高低一般为共价晶体离子晶体分子晶体，MgOH2OBr2O2，错误；D项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。2下面有关晶体的叙述中，不正确的是()A金刚石为立体网状结构，由共价键形成的碳原子环中，最小
2、的环上有6个碳原子B氯化钠晶体中，每个Na周围紧邻且距离相等的Na共有6个C氯化铯晶体中，每个Cs周围紧邻8个ClD干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子B金刚石中由共价键构成的最小环状结构中有6个碳原子；NaCl晶体中，每个Na周围紧邻6个Cl，每个Na周围紧邻12个Na；氯化铯晶体中，每个Cs周围紧邻8个Cl，每个Cs周围紧邻6个Cs；干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子。3KO2的晶体结构与NaCl相似，KO2可以看作是Na的位置用K代替，Cl的位置用O代替，则下列对于KO2晶体结构的描述正确的是()A与K距离相等且最近的O2共有8个 B与K距离相等且最近的O2
3、构成的多面体是正八面体 C与K距离相等且最近的K有8个 D一个KO2晶胞中的K和O粒子数均为8BK位于晶胞棱心，与K距离相等且最近的O2位于顶角和面心，共有6个，故A错误；与K距离相等且最近的O2共有6个，构成正八面体，K位于正八面体中心，故B正确；K位于晶胞棱心，则被横平面、竖平面和正平面共有，且每一个平面有4个K距离最近，共4312个，故C错误；K位于晶胞棱心和体心，数目为121/414，O2位于顶角和面心，数目为81/861/24，即一个KO2晶胞中的K和O2粒子数均为4个，故D错误。4食盐晶体的结构示意图如图所示。已知食盐的密度为 gcm3，摩尔质量为M gmol1，阿伏加德罗常数的值
4、为NA，则在食盐晶体中Na和Cl的最小距离是()A cmB cmC cmD cmB每个食盐晶胞中含有4个Na和4个Cl，每个晶胞的体积为 cm3，设食盐晶体里Na和Cl的最小距离为x cm，可得(2x cm)3 cm3，解得x，即在食盐晶体中Na和Cl的最小距离是 cm。5过渡金属钛、铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重要用途。(1)钛铁合金具有放氢温度低、价格适中等优点，是钛系储氢合金的代表。基态Ti原子价层电子排布为_。Fe元素在元素周期表中的位置是_。(2)制备CrO2Cl2的反应为K2Cr2O73CCl4=2KCl2CrO2Cl23COCl2。上述化学方程式中非金属元素电负性由小
5、到大的顺序为_(用元素符号表示)。COCl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构，COCl2分子中键和键的个数比为_，中心原子的杂化方式为_。(3)Ni和La的合金是目前广泛使用的储氢材料，具有容量大、寿命长、耐低温等特点，在我国已实现了产业化。该合金的晶胞结构如图所示。该晶体的化学式为_。已知该晶体的摩尔质量为M gmol1，密度为d gcm3。设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的体积为_cm3(用含M、d、NA的代数式表示)。该晶体的内部具有空隙，且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子比较稳定。已知：a511 pm，c397 pm；标准状况下氢气的密度为8.98105 gcm3；储氢能力。若忽略
6、吸氢前后晶胞的体积变化，则该储氢材料的储氢能力为_(结果保留整数)。解析(1)Ti是22号元素，位于元素周期表中第四周期第B族，故基态Ti原子的价层电子排布为3d24s2。Fe是26号元素，位于元素周期表的第四周期第族。(2)方程式中涉及的非金属元素有三种：O、C、Cl，CCl4中C元素表现正化合价、Cl元素表现负化合价，Cl2O中Cl元素显1价，O元素显2价，电负性越大，对键合电子的吸引力越大，相互化合时该元素表现负价，故电负性：CClO。1个COCl2分子中有1个C=O键和2个CCl键，所以1个COCl2分子中键的数目为1，键的数目为3，个数比为13，中心原子C价层电子对数为33，故中心原
7、子C杂化方式为sp2。(3)根据该合金的晶胞图可知，晶胞中心有1个镍原子，其他8个镍原子位于晶胞面上，镧原子位于晶胞顶点，所以晶胞中含有的镍原子数为1185，晶胞中含有的镧原子数为81，晶体的化学式为LaNi5。一个晶胞的质量m g，根据mV，可得V cm3。LaNi5合金储氢后氢的密度 gcm30.111 gcm3，由定义式可知储氢能力1 236。答案(1)3d24s2第四周期第族(2)CClO13sp2(3)LaNi51 2366铁及其化合物是日常生活生产中应用广泛的材料，钛铁合金具有吸氢特性，在制造以氢为能源的热泵和蓄电池等方面有广阔的应用前景。请回答下列问题：(1)基态铁原子的价层电子
8、的轨道表示式(电子排布图)为_；在基态Ti2中，电子占据的最高能层具有的原子轨道数为_。(2)铁元素常见的离子有Fe2和Fe3两种，稳定性：Fe2_Fe3(填“强于”或“弱于”)，原因是_。(3)氮化钛熔点高，硬度大，具有典型的NaCl型晶体结构，其晶胞结构如图所示。设氮化钛晶体中Ti原子与跟它最邻近的N原子之间的距离为r，则晶胞内与该Ti原子最邻近的Ti原子的数目为_；Ti原子与跟它次邻近的N原子之间的距离为_。已知在氮化钛晶体中Ti原子的半径为a pm，N原子的半径为b pm，它们在晶体中是紧密接触的，则在氮化钛晶体中原子空间利用率为_(用含a、b的代数式表示)。碳氮化钛化合物在汽车制造和
9、航天航空领域有广泛的应用，其结构是用碳原子代替氮化钛晶胞顶角的氮原子，则这种碳氮化钛化合物的化学式为_。解析(1)Fe元素的原子序数为26，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则价层电子的轨道表示式(电子排布图)为；基态Ti2核外有20个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d2，最高能层为M层，电子占据的M层具有的原子轨道数为9。(2)基态Fe2的价层电子排布为3d6，基态Fe3的价层电子排布为3d5，Fe3的3d轨道为半充满状态，较稳定，则稳定性：Fe2弱于Fe3。(3)根据氮化钛晶体晶胞结构示意图可知，有1个Ti原子位于体心，在三维坐标系中，
10、体心Ti原子可以形成3个面，每一个面上有4个Ti原子，则该Ti原子最邻近的Ti原子的数目为3412；截取晶胞内小立方体如图，可知小立方体顶角Ti原子与体对角线另一端的N原子次邻近，Ti原子与跟它最邻近的N原子之间的距离为r，则跟它次邻近的N原子之间的距离为r。氮化钛晶胞中N原子位于晶胞顶角和面心，Ti原子位于棱心和晶胞内部，每个晶胞中含有的N原子个数为864，含有的Ti原子个数为1214，N原子和Ti原子的体积之和为(a3b3)4 pm3，晶胞的边长为(2a2b)pm，体积为(2a2b)3 pm3，则在氮化钛晶体中原子空间利用率为100%。利用均摊法可知，晶胞中含有碳原子数为81，含有氮原子数为63，含有钛原子数为1214，则碳氮化钛化合物的化学式为Ti4CN3。答案(1) 9(2)弱于基态Fe2的价层电子排布为3d6，基态Fe3的价层电子排布为3d5，Fe3的3d轨道为半充满状态，较稳定(3)12r100%Ti4CN3
