高考化學一輪復習考點規(guī)范練33　晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)專題訓練

考點規(guī)范練33晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)非選擇題1.(2022山東)CdSnAs2是一種高遷移率的新型熱電材料,回答下列問題:(1)Sn為ⅣA族元素,單質(zhì)Sn與干燥Cl2反應(yīng)生成SnCl4。常溫常壓下SnCl4為無色液體,SnCl4空間構(gòu)型為,其固體的晶體類型為。

(2)NH3、PH3、AsH3的沸點由高到低的順序為(填化學式,下同),還原性由強到弱的順序為,鍵角由大到小的順序為。

(3)含有多個配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環(huán)而形成的配合物為螯合物。一種Cd2+配合物的結(jié)構(gòu)如下圖所示,1mol該配合物中通過螯合作用形成的配位鍵有mol,該螯合物中N的雜化方式有種。

(4)以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置,稱作原子的分數(shù)坐標。四方晶系CdSnAs2的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示,晶胞棱邊夾角均為90°,晶胞中部分原子的分數(shù)坐標如下表所示。原子坐標xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一個晶胞中有個Sn,找出距離Cd(0,0,0)最近的Sn(用分數(shù)坐標表示)。CdSnAs2晶體中與單個Sn鍵合的As有個。

2.(2021全國甲)我國科學家研發(fā)的全球首套千噸級太陽能燃料合成項目被形象地稱為“液態(tài)陽光”計劃。該項目通過太陽能發(fā)電電解水制氫,再采用高選擇性催化劑將二氧化碳加氫合成甲醇。回答下列問題:(1)太陽能電池板主要材料為單晶硅或多晶硅。Si的價電子層的電子排布式為;單晶硅的晶體類型為。SiCl4是生產(chǎn)高純硅的前驅(qū)體,其中Si采取的雜化類型為。SiCl4可發(fā)生水解反應(yīng),機理如下:

含s、p、d軌道的雜化類型有:①dsp2②sp3d③sp3d2,中間體SiCl4(H2O)中Si采取的雜化類型為(填標號)。

(2)CO2分子中存在個σ鍵和個π鍵。

(3)甲醇的沸點(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6℃)之間,其原因是。

(4)我國科學家發(fā)明了高選擇性的二氧化碳加氫合成甲醇的催化劑,其組成為ZnO/ZrO2固溶體。四方ZrO2晶胞如圖所示。Zr4+離子在晶胞中的配位數(shù)是,晶胞參數(shù)為apm、apm、cpm,該晶體密度為g·cm-3(寫出表達式)。在ZrO2中摻雜少量ZrO后形成的催化劑,化學式可表示為ZnxZr1-xOy,則y=(用x表達)。

3.(2022青海西寧高三二模)磷及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都有重要作用。(1)磷原子核外電子排布式為。

(2)羥基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]是牙齒中的重要礦物質(zhì),其中羥基(—OH)中氧原子的雜化方式為,PO43-的空間構(gòu)型為,該化合物中所含元素電負性最大的是(3)磷化硼為立方晶系晶體,該晶胞中原子的分數(shù)坐標為:B:(0,0,0);(12,12,0);(12,0,12P:(14,14,14);(①請在圖中畫出磷化硼晶胞的俯視圖。②與每個磷原子緊鄰的硼原子有個,與每個硼原子緊鄰的硼原子有個。

(4)磷釔礦可提取稀土元素釔(Y),某磷釔礦的結(jié)構(gòu)如圖所示。該磷釔礦的化學式為,與PO43-互為等電子體的陰離子有(寫出一種離子符號)。已知晶胞參數(shù)a=0.69nm,c=0.60nm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則該磷釔礦的密度為g·cm4.(2021全國乙,節(jié)選)過渡金屬元素鉻(Cr)是不銹鋼的重要成分,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)中有著廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}:(1)三價鉻離子能形成多種配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供電子對形成配位鍵的原子是,中心離子的配位數(shù)為。

(2)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的鍵角如下圖所示。PH3中P的雜化類型是。NH3的沸點比PH3的,原因是。H2O的鍵角小于NH3的,分析原因。

(3)在金屬材料中添加AlCr2顆粒,可以增強材料的耐腐蝕性、硬度和機械性能。AlCr2具有體心四方結(jié)構(gòu),如圖所示。處于頂角位置的是原子。設(shè)Cr和Al原子半徑分別為rCr和rAl,則金屬原子空間占有率為%(列出計算表達式)。

5.據(jù)科技日報網(wǎng)報道,南開大學科研團隊借助鎳和苯基硼酸共催化作用,首次實現(xiàn)了丙烯醇高效、綠色合成。丙烯醇及其化合物可合成甘油、醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料等物質(zhì),并且在合成維生素E和天然抗癌藥物紫杉醇中都含有關(guān)鍵的丙烯醇結(jié)構(gòu)。丙烯醇的結(jié)構(gòu)簡式為CH2CH—CH2OH。請回答下列問題。(1)基態(tài)鎳原子的電子排布式為。

(2)1molCH2CH—CH2OH中σ鍵和π鍵的個數(shù)比為,丙烯醇分子中碳原子的雜化軌道類型為。

(3)丙醛(CH3CH2CHO)的沸點為49℃,丙烯醇(CH2CHCH2OH)的沸點為91℃,兩者相對分子質(zhì)量相等,沸點相差較大的主要原因是。

(4)羰基鎳[Ni(CO)4]可用于制備高純度鎳粉,它的熔點為-25℃,沸點為43℃。羰基鎳晶體類型是。

(5)Ni2+能形成多種配離子,如[Ni(NH3)6]2+、[Ni(SCN)3]-和[Ni(CN)2]2-等。[Ni(NH3)6]2+中心原子的配位數(shù)是,與SCN-互為等電子體的分子為。

(6)“NiO”晶胞如圖所示。①氧化鎳晶胞中原子坐標參數(shù):A(0,0,0)、B(1,1,0),則C原子坐標參數(shù)為。

②已知:氧化鎳晶胞密度為dg·cm-3,NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值,則Ni2+半徑為nm(用代數(shù)式表示)。

考點規(guī)范練33晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.答案(1)正四面體形分子晶體(2)NH3>AsH3>PH3AsH3>PH3>NH3NH3>PH3>AsH3(3)61(4)4(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)4解析本題以高遷移率的新型熱電材料為素材,考查晶體結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu),具有一定的挑戰(zhàn)性。(1)Sn為ⅣA族元素,SnCl4的結(jié)構(gòu)式為,空間構(gòu)型應(yīng)為正四面體形。常溫常壓下為液體,熔點較低,屬于分子晶體。(2)NH3分子間存在氫鍵,相對分子質(zhì)量AsH3>PH3,故沸點:NH3>AsH3>PH3。N、P、As同主族,從上到下,原子半徑依次增大,非金屬性依次減弱,則NH3、PH3、AsH3的還原性依次增強,鍵角依次減小。(3)根據(jù)配位鍵形成的條件:一方提供空軌道(圖中Cd2+),一方提供孤電子對。由題圖可知,1mol該配合物中通過螯合作用形成6mol配位鍵。分子中氮原子均采取sp2雜化。(4)根據(jù)表中坐標Cd(0,0,0),又因為四方晶系的化學式為CdSnAs2,故Cd與Sn原子個數(shù)之比為1∶1,一個晶胞中Cd原子的個數(shù)為18×8+12×4+1=4,一個晶胞中Sn原子也是4個,Sn應(yīng)為晶胞中的小白球。距離Cd(0,0,0)最近的Sn為底面和側(cè)面的Sn,其坐標分別為(0.5,0.5,0),(0.5,0,0.252.答案(1)3s23p2原子晶體sp3②(2)22(3)甲硫醇不能形成分子間氫鍵,而水和甲醇均能,且水比甲醇的氫鍵多(4)84×91+8×解析(1)基態(tài)Si原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2,因此Si原子的外圍電子排布式為3s23p2;晶體硅中Si原子與Si原子之間通過共價鍵相互結(jié)合,整塊晶體是一個三維的共價鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),因此晶體硅為原子晶體;SiCl4中Si原子價電子對數(shù)為4+1×42=4,因此Si原子采取sp3雜化;由圖可知,SiCl4(H2O)中Si原子的共價鍵數(shù)為5,說明Si原子的雜化軌道數(shù)為5,由此可知Si原子的雜化類型為sp(2)CO2的結(jié)構(gòu)式為OCO,1個雙鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵,因此1個CO2分子中含有2個σ鍵和2個π鍵;(3)甲醇分子間和水分子間都存在氫鍵,因此沸點高于不含分子間氫鍵的甲硫醇,甲醇分子間氫鍵的總強度低于水分子間氫鍵的總強度,因此甲醇的沸點介于水和甲硫醇之間;(4)以晶胞中右側(cè)面心的Zr4+為例,同一晶胞中與Zr4+連接最近且等距的O2-數(shù)為4,同理可知右側(cè)晶胞中有4個O2-與Zr4+相連,因此Zr4+離子在晶胞中的配位數(shù)是4+4=8;1個晶胞中含有4個ZrO2微粒,1個晶胞的質(zhì)量m=4×91g·mol-1+8×16g·mol-1NAmol-1,1個晶胞的體積為(a×10-10cm)×(a×10-10cm)×(c×10-10cm)=a2c×10-30cm3,因此該晶體密度ρ=mV=4×91+8×16NAga2c×10-30cm3=4×91+8×16a2c×NA×3.答案(1)1s22s22p63s23p3(2)sp3正四面體形O(3)①②412(4)YPO4SO42-或ClO4-、BrO4-、解析(1)磷是15號元素,原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p3;(2)羥基(—OH)中氧原子價電子對數(shù)是4,根據(jù)價層電子對互斥模型判斷O原子的雜化方式為sp3;PO43-中P原子價電子對數(shù)=5+32=4且不含孤電子對,根據(jù)價電子對數(shù)判斷該微?？臻g構(gòu)型為正四面體;元素的非金屬性越強,其電負性越大,非金屬性最強的是O元素,(3)①由各原子坐標可知,晶胞中B原子處于晶胞的頂點、面心位置,而P原子處于晶胞內(nèi)部,處于B原子形成的正四面體體心位置,投影時頂點原子形成正方形的頂點,左、右側(cè)面及前、后面的面心原子投影處于正方形棱的中心,而上、下底面面心原子投影重合處于正方形的中心,P原子投影處于正方形內(nèi)部且處于正方形對角線上(P原子投影、上下底面面心B原子投影將對角線4等分),故磷化硼晶胞的俯視圖為:;②P原子周圍連接4個B原子,與每個磷原子緊鄰的硼原子有4個;以頂點B原子研究,與之緊鄰的硼原子處于面心,每個頂點為8個晶胞共用,每個面心為2個晶胞共用,與每個硼原子緊鄰的硼原子有3×8×12=12個;(4)晶胞中含Y的個數(shù)是8×18+4×12+1=4,含磷酸根的個數(shù)是6×12+4×14=4,該磷釔礦的化學式為YPO4,原子數(shù)和價電子數(shù)分別都相等的互為等電子體,與PO43-互為等電子體的陰離子有SO42-或ClO4-、BrO4-、IO4-、SiO44-等。已知晶胞參數(shù)a=0.69nm4.答案(1)N、O、Cl6(2)sp3高NH3分子間存在氫鍵NH3分子中氮原子上有一對孤電子對,H2O分子中氧原子上有兩對孤電子對,孤電子對對成鍵電子對的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力(3)Al800解析(1)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中,Cr3+是中心離子,NH3、H2O、Cl-是配體,提供孤電子對的原子是N、O、Cl,中心離子的配位數(shù)是3+2+1=6。(2)根據(jù)PH3分子的空間結(jié)構(gòu)及相應(yīng)鍵角可知,PH3中P的雜化類型是sp3。由于N的電負性較大,NH3分子間可以形成氫鍵,故NH3的沸點比PH3的沸點高。由于H2O分子中氧原子上有兩對孤電子對,NH3分子中氮原子上只有一對孤電子對,孤電子對對成鍵電子對的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力,所以NH3分子中N—H鍵角大于H2O分子中O—H鍵角。(3)根據(jù)均攤法,體心四方晶胞中的白球的數(shù)目為8×14+2=4,黑球的數(shù)目為8×18+1=2,結(jié)合顆粒化學式AlCr2可知,處于頂角位置的黑球代表的是Al原子。晶胞中Al原子和Cr原子的體積之和為2×43πrAl3+4×43πrCr3=83π5.答案(1)[Ar]3d84s2(2)9∶1sp2、sp3(3)丙烯醇分子間存在氫鍵(4)分子晶體(5)6N2O(或CO2、BeCl2等)(6)①(12,1,1)②2-2解析(1)Ni是28號元素,根據(jù)核外電子的排布規(guī)律可寫出基態(tài)鎳原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。(2)單鍵為σ鍵,雙鍵含有1個σ鍵和1個π鍵,CH2CH—CH2OH分子含有9個σ鍵和1個π鍵,故1molCH2CH—CH2OH中σ鍵和π鍵的個數(shù)比為9∶1;分子中飽和碳原子采用sp3雜化,含碳碳雙鍵的不飽和碳原子采用sp2雜化,故碳原子的雜化軌道類型為sp2、sp3。(3)丙烯醇分子中含有羥基,分子之間可以形成氫鍵,使得它的沸點比丙醛的高很多。(4)羰基鎳的熔點、沸點都很低,說明微粒間的作用力很小,該晶體屬于分子晶體。(5