-新教材高中化學(xué)第3章不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)與性質(zhì)單元素養(yǎng)檢測含解析魯科版選擇性必修

PAGEPAGE16單元素養(yǎng)檢測(三)(第3章)(90分鐘100分)一、選擇題：本題共10小題，每小題2分，共20分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。1．(2021·天津高二檢測)關(guān)于晶體與非晶體，正確的說法是()A．區(qū)分晶體與非晶體最可靠的方法是比較硬度B．凡有規(guī)則外形的物體就一定是晶體C．一種物質(zhì)不是晶體就是非晶體D．具有各向異性的固體一定是晶體【解析】選D。區(qū)分晶體與非晶體最可靠的方法是X-射線衍射法，不能根據(jù)硬度來判斷晶體與非晶體，故A錯誤；晶體的規(guī)則外形是天然形成的，人為制造的規(guī)則外形的物體不一定是晶體，如玻璃是非晶體，可以制成各種規(guī)則的形狀，故B錯誤；固體除包含晶體、非晶體外，還有一類介于晶體與非晶體之間，稱作準(zhǔn)晶體，故C錯誤；晶體具有各向異性，因此具有各向異性的固體一定是晶體，故D正確。2．(2020·德州高二檢測)下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律與物質(zhì)結(jié)構(gòu)間的因果關(guān)系，與鍵能無關(guān)的變化規(guī)律是()A.HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱B．金剛石的硬度大于硅，其熔、沸點(diǎn)也高于硅C．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點(diǎn)依次降低D．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸點(diǎn)逐漸升高【解析】選D。HF、HCl、HBr、HI熱穩(wěn)定性依次減弱是因?yàn)樗鼈兊墓矁r(jià)鍵鍵能逐漸減小，與鍵能有關(guān)；金剛石的硬度大于硅，熔、沸點(diǎn)高于硅是因?yàn)镃—C鍵鍵能大于Si—Si鍵鍵能；NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點(diǎn)依次降低是它們的離子鍵鍵能隨離子半徑增大逐漸減小；F2、Cl2、Br2、I2為分子晶體，熔、沸點(diǎn)的高低由分子間作用力決定，與鍵能無關(guān)。3．(2021·煙臺高二檢測)鋇在氧氣中燃燒時(shí)得到一種鋇的氧化物晶體，結(jié)構(gòu)如圖所示，有關(guān)說法錯誤的是()A．與每個(gè)Ba2＋距離相等且最近的Ba2＋共有6個(gè)B．該晶體晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相似C．晶體的化學(xué)式為BaO2D．該氧化物是含有非極性鍵的離子化合物【解析】選A。與每個(gè)Ba2＋距離相等且最近的Ba2＋個(gè)數(shù)為3×8×eq\f(1,2)＝12，故A錯誤；該晶胞中鋇離子配位數(shù)是6，過氧根離子配位數(shù)是6，NaCl中離子配位數(shù)是6，該晶胞結(jié)構(gòu)和氯化鈉結(jié)構(gòu)相似，故B正確；該晶胞中Ba離子個(gè)數(shù)＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，過氧根離子個(gè)數(shù)＝1＋12×eq\f(1,4)＝4，則鋇離子和過氧根離子個(gè)數(shù)之比為4∶4＝1∶1，其化學(xué)式為BaO2，故C正確；該氧化物是由金屬陽離子鋇離子和陰離子過氧根離子構(gòu)成的，是含有非極性鍵的離子化合物，故D正確。4．(2020·寧德高二檢測)下表是某些物質(zhì)的熔點(diǎn)：物質(zhì)NaClNa2OAlF3AlCl3BCl3CO2SiO2熔點(diǎn)/℃80111321040190－107－78.51723根據(jù)上述表述，下列判斷中錯誤的是()A．鋁的化合物的晶體中有離子晶體B．同族元素中的氧化物可形成不同類型的晶體C．表中只有BCl3和干冰是分子晶體D．不同元素的氯化物可形成相同類型的晶體【解析】選C。由表中所給熔點(diǎn)數(shù)據(jù)可知，BCl3的熔點(diǎn)最低，為分子晶體；SiO2的熔點(diǎn)最高，為共價(jià)晶體；AlCl3的熔點(diǎn)較低，為分子晶體；AlF3的熔點(diǎn)較高，為離子晶體。5．(2021·德州高二檢測)近年來，科學(xué)家合成了一系列具有獨(dú)特化學(xué)特性的(AlH3)n氫鋁化合物。已知，最簡單的氫鋁化合物的分子式為Al2H6，它的熔點(diǎn)為150℃，燃燒熱極高。Al2H6球棍模型如圖，下列有關(guān)說法肯定錯誤的是()A．Al2H6在固態(tài)時(shí)所形成的晶體是分子晶體B．氫鋁化合物可能成為未來的儲氫材料和火箭燃料C．Al2H6在空氣中完全燃燒，產(chǎn)物為氧化鋁和水D．Al2H6中Al原子采取sp2雜化【解析】選D。Al2H6的熔點(diǎn)為150℃，熔點(diǎn)較低，在固態(tài)時(shí)所形成的晶體是分子晶體，故A正確；燃燒時(shí)放出大量的熱量，并且能與H原子形成共價(jià)鍵，可成為未來的儲氫材料和火箭燃料，故B正確；根據(jù)元素組成可知Al2H6在空氣中完全燃燒，產(chǎn)物為氧化鋁和水，故C正確；Al2H6為分子晶體，化合物中Al和H之間為共價(jià)鍵，一個(gè)鋁與4個(gè)氫形成4個(gè)σ鍵，所以Al原子采取sp3雜化，故D錯誤。6．(2020·臨沂高二檢測)正硼酸(H3BO3)是一種層狀結(jié)構(gòu)白色晶體，層內(nèi)的H3BO3分子通過氫鍵相連(如圖)。下列有關(guān)說法正確的是()A.正硼酸晶體屬于共價(jià)晶體B．H3BO3分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關(guān)C．B原子雜化軌道的類型為sp3D．含1molH3BO3的晶體中有3mol氫鍵【解析】選D。正硼酸分子為層狀結(jié)構(gòu)，分子間以氫鍵結(jié)合，故為分子晶體，A項(xiàng)錯誤；分子的穩(wěn)定性由分子內(nèi)的共價(jià)鍵決定，與氫鍵無關(guān)，B項(xiàng)錯誤；B原子雜化軌道的類型為sp2，C項(xiàng)錯誤；從題圖看，每個(gè)正硼酸分子形成六個(gè)氫鍵，每個(gè)氫鍵為兩個(gè)正硼酸分子所共有，故1molH3BO3晶體中有3mol氫鍵，D項(xiàng)正確。7．(2020·泰安高二檢測)已知熔點(diǎn)最高的物質(zhì)并不是金屬鎢，應(yīng)該是鉿合金。下列各組物質(zhì)中，按熔點(diǎn)由低到高排列的是()A．O2、I2、Hg B．CO2、Al2O3、KClC．Na、K、Rb D．H2S、H2Se、H2Te【解析】選D。A項(xiàng)可聯(lián)系三種物質(zhì)在常溫下的狀態(tài)判斷，O2為氣體，I2為固體，Hg為液體，熔點(diǎn)應(yīng)為O2<Hg<I2；B項(xiàng)中CO2為氣體，而KCl和Al2O3為離子化合物，在常溫下均為固體，由離子半徑K＋>Al3＋，Cl－>O2－且后者電荷數(shù)高于前者，可知Al2O3的熔點(diǎn)應(yīng)高于KCl；C項(xiàng)堿金屬的熔、沸點(diǎn)隨核電荷數(shù)增大而降低；D項(xiàng)中三種物質(zhì)為氧族元素的氣態(tài)氫化物，它們的相對分子質(zhì)量依次增大，范德華力依次增大，熔點(diǎn)依次升高。8．(2021·煙臺高二檢測)觀察下列模型并結(jié)合有關(guān)信息，判斷有關(guān)說法正確的是()硼晶體結(jié)構(gòu)SF6分子S8分子NaCl結(jié)構(gòu)模型示意圖備注熔點(diǎn)2573K易溶于CS2A.單質(zhì)硼屬于共價(jià)晶體，其結(jié)構(gòu)單元B12中含有30個(gè)B—B鍵，含20個(gè)正三角形B．SF6是由極性鍵構(gòu)成的極性分子C．固態(tài)S8屬于共價(jià)晶體D．NaCl晶體中每個(gè)Na＋周圍距離最近的Na＋有6個(gè)【解析】選A。單質(zhì)硼屬于共價(jià)晶體，由圖知，每個(gè)B原子具有eq\f(1,2)×5個(gè)共價(jià)鍵，12個(gè)B原子共含有12×eq\f(1,2)×5＝30個(gè)共價(jià)鍵，含有的正三角形數(shù)目＝30÷(eq\f(1,2)×3)＝20，故A正確；SF6立體構(gòu)型為對稱結(jié)構(gòu)，分子極性抵消，正負(fù)電荷的中心重合，電荷分布均勻，SF6為非極性分子，故B錯誤；S8屬于分子晶體，故C錯誤；氯化鈉為離子化合物，NaCl晶胞中每個(gè)Na＋周圍最近且等距離的Na＋有12個(gè)，故D錯誤。9．(2020·德州高二檢測)硅酸鹽與二氧化硅一樣，都以硅氧四面體作為基本結(jié)構(gòu)單元。硅氧四面體可以表示成，其中表示氧原子，黑點(diǎn)表示硅原子。硅氧四面體通過不同方式的連接可以組成不同的多聚硅酸根離子。如圖所示為某無限長單鏈的多聚硅酸根離子的結(jié)構(gòu)，試確定該陰離子中硅原子與氧原子的個(gè)數(shù)之比為()A.1∶2B．1∶3C．1∶4D．2∶5【解析】選B。由無限長單鏈的多聚硅酸根離子的結(jié)構(gòu)圖可知，重復(fù)結(jié)構(gòu)單元為，表示氧原子，中心黑點(diǎn)表示硅原子，則結(jié)構(gòu)單元中硅原子個(gè)數(shù)為1，氧原子個(gè)數(shù)為2＋2×eq\f(1,2)＝3，所以該陰離子中硅原子與氧原子的個(gè)數(shù)之比為1∶3。10．鐵鎂合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲氫密度較高的儲氫材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)。則下列說法不正確的是()A.鐵鎂合金的化學(xué)式為Mg2FeB．晶體中存在的化學(xué)鍵類型為金屬鍵C．晶格能：氧化鈣＞氧化鎂D.該晶胞的質(zhì)量是eq\f(416,NA)g(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)【解析】選C。依據(jù)均攤規(guī)則，晶胞中共有4個(gè)鐵原子，8個(gè)鎂原子，故化學(xué)式為Mg2Fe，一個(gè)晶胞中含有4個(gè)“Mg2Fe”，其質(zhì)量為(eq\f(4,NA)×104)g＝eq\f(416,NA)g。在元素周期表中，鎂元素在鈣元素的上一周期，故Mg2＋半徑比Ca2＋半徑小，氧化鎂的晶格能較氧化鈣大，故C項(xiàng)錯誤。二、選擇題：本題共5小題，每小題4分，共20分。每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。11．調(diào)查發(fā)現(xiàn)，飲用水中的氟化鈉是導(dǎo)致氟骨癥的主要原因，氟中毒累及牙齒稱氟斑牙。對于鈉的鹵化物(NaX)和硅的鹵化物分子(SiX4)，下列敘述正確的是()A．SiX4呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬度大B．NaX的熔點(diǎn)一般高于SiX4C．NaX的水溶液一般呈中性或弱堿性D．SiX4由原子構(gòu)成，熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵【解析】選B、C。硅的鹵化物(SiX4)屬于分子晶體，不是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其硬度較小，A錯誤；鈉的鹵化物(NaX)為離子化合物，屬于離子晶體，硅的鹵化物(SiX4)為共價(jià)化合物，屬于分子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)大于分子晶體的熔點(diǎn)，即NaX的熔點(diǎn)一般高于SiX4，故B正確；NaX中鈉的強(qiáng)酸鹽不水解，水溶液呈中性，NaF水解呈弱堿性，C正確；硅的鹵化物(SiX4)是由分子構(gòu)成的，屬于分子晶體，熔化時(shí)破壞分子間作用力，故D錯誤。12．Al2O3在一定條件下可制得硬度、熔點(diǎn)都很高的氮化鋁晶體，其晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是()A.氮化鋁屬于離子晶體B．氮化鋁可用于制造切割金屬的刀具C．1個(gè)氮化鋁晶胞中含有9個(gè)鋁原子D．氮化鋁晶體中Al的配位數(shù)為2【解析】選B。由題給信息知，氮化鋁屬于共價(jià)晶體，A項(xiàng)錯誤；氮化鋁的硬度、熔點(diǎn)都很高，可用于制造切割金屬的刀具，B項(xiàng)正確；1個(gè)氮化鋁晶胞中含有的鋁原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2，C項(xiàng)錯誤；氮化鋁晶體中Al的配位數(shù)為4，D項(xiàng)錯誤。13．(2020·鄂州高二檢測)冰晶石主要用作鋁電解的助熔劑；也用作研磨產(chǎn)品的耐磨添加劑。如圖所示為冰晶石(化學(xué)式為Na3AlF6)的晶胞。圖中“”位于大立方體的頂點(diǎn)和面心，“”位于大立方體的12條棱的中點(diǎn)和8個(gè)小立方體的體心。則下列說法正確的是()A.冰晶石的名稱是六氟合鋁化鈉B．該物質(zhì)中存在離子鍵和共價(jià)鍵C．大立方體的體心處“△”代表的是Al3＋D．該物質(zhì)是電解冶煉鋁的還原劑【解析】選B。Na3AlF6中[AlF6]3－為六氟合鋁酸根離子，故冰晶石的名稱是六氟合鋁酸鈉，故A錯誤；六氟合鋁酸根離子中含有共價(jià)鍵，該物質(zhì)中存在離子鍵和共價(jià)鍵，故B正確；大立方體的體心處“△”代表的是Na＋，故C錯誤；該物質(zhì)是電解冶煉鋁的助熔劑，故D錯誤。14．(2021·畢節(jié)高二檢測)CaC2晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的相似(如圖所示)，但CaC2晶體中啞鈴形Ceq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))的存在使晶胞沿一個(gè)方向拉長。下列關(guān)于CaC2晶體的說法中正確的是()A.1個(gè)Ca2＋周圍距離最近且等距離的Ceq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))數(shù)目為4B．6.4gCaC2晶體中含陰離子0.1molC．該晶體中的陰離子與F2是等電子體D．與每個(gè)Ca2＋距離相等且最近的Ca2＋共有12個(gè)【解析】選A、B。注意該晶胞中邊長的差異。與每個(gè)Ca2＋距離最近且距離相等的Ceq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))、Ca2＋的數(shù)目均為4，A正確，D項(xiàng)錯誤；Ceq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))的價(jià)電子數(shù)為10，而F2的價(jià)電子數(shù)為14，C項(xiàng)錯誤。15．結(jié)合下列模型圖判斷下列說法正確的是()A.水合銅離子的模型如圖1所示，1個(gè)水合銅離子中含有4個(gè)配位鍵B．K2O晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，每個(gè)K2O晶胞平均占有8個(gè)O2－C．金屬晶體Zn的堆積方式如圖3所示，每個(gè)晶胞平均占有6個(gè)ZnD．金屬晶體Cu的堆積方式如圖4，為面心立方最密堆積，每個(gè)Cu原子的配位數(shù)為8【解析】選A、C。水合銅離子中銅離子的配位數(shù)為4，配體是水分子，水分子中的氧原子提供孤電子對與銅離子形成配位鍵，A項(xiàng)正確；根據(jù)均攤法可知，代表的離子，數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，代表的離子數(shù)目為8，個(gè)數(shù)比例為1∶2，故代表O2－，晶胞占有4個(gè)，B項(xiàng)錯誤；根據(jù)均攤法可知，金屬晶體Zn的晶胞平均占有Zn數(shù)目：12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋3＝6(個(gè))，C項(xiàng)正確；金屬晶體Cu的堆積方式為面心立方最密堆積，每個(gè)Cu原子的配位數(shù)為12，D項(xiàng)錯誤。三、非選擇題：本題共5小題，共60分。16．(9分)(2020·濰坊高二檢測)有A、B、C三種晶體，分別由C、H、Na、Cl四種元素中的一種或幾種形成，對這3種晶體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表所示。項(xiàng)目熔點(diǎn)/℃硬度水溶性導(dǎo)電性水溶液與Ag＋反應(yīng)A811較大易溶水溶液(或熔融)導(dǎo)電白色沉淀B3500很大不溶不導(dǎo)電不反應(yīng)C－114.2很小極易溶液態(tài)不導(dǎo)電白色沉淀(1)三種晶體的化學(xué)式分別為A：________，B：________，C：________。(2)晶體的類型分別為A：____________，B：____________，C：________。(3)晶體中粒子間的作用分別為A：________，B：________，C：________?！窘馕觥扛鶕?jù)A的水溶液與Ag＋反應(yīng)有白色沉淀，說明A的水溶液中有Cl－，再根據(jù)其導(dǎo)電性得A為NaCl或HCl，又因?yàn)槠溆捕容^大，所以判斷其為NaCl。由于B的熔點(diǎn)很高，硬度很大，不導(dǎo)電，不溶，可判斷其應(yīng)該為共價(jià)晶體，所以B為C(金剛石)。C熔點(diǎn)較低，硬度很小，判斷其為氣體，極易溶于水，水溶液與Ag＋反應(yīng)有白色沉淀，所以C為HCl。A為NaCl，屬于離子晶體，B為C(金剛石)，屬于共價(jià)晶體，C為HCl，屬于分子晶體。答案：(1)NaClCHCl(2)離子晶體共價(jià)晶體分子晶體(3)離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力17．(11分)(2021·山東等級考)非金屬氟化物在生產(chǎn)、生活和科研中應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)F原子核外電子的運(yùn)動狀態(tài)有________種。(2)O、F、Cl電負(fù)性由大到小的順序?yàn)開_______；OF2分子的空間構(gòu)型為____；OF2的熔、沸點(diǎn)_______(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是____________________________。(3)Xe是第五周期的稀有氣體元素，與F形成的XeF2室溫下易升華。XeF2中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為________，下列對XeF2中心原子雜化方式推斷合理的是________(填標(biāo)號)。A．spB．sp2C．sp3D．sp3(4)XeF2晶體屬四方晶系，晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，該晶胞中有________個(gè)XeF2分子。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱為原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，如A點(diǎn)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))。已知Xe—F鍵長為rpm，則B點(diǎn)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為________；晶胞中A、B間距離d＝________pm。【解析】(1)基態(tài)F原子共有9個(gè)核外電子，則每個(gè)電子都有對應(yīng)的軌道和自旋狀態(tài)，所以核外電子的運(yùn)動狀態(tài)有9種；(2)電負(fù)性一定程度上相當(dāng)于得電子能力，半徑越小，得電子能力越強(qiáng)，電負(fù)性越大，半徑由小到大的順序?yàn)镕、O、Cl，所以電負(fù)性大小順序?yàn)镕>O>Cl；根據(jù)VSEPR理論有2＋eq\f(6－1×2,2)＝4，去掉2對孤電子對，知OF2分子的空間構(gòu)型是V形；OF2和Cl2O都是分子晶體，結(jié)構(gòu)相似，Cl2O的相對分子質(zhì)量大，Cl2O的熔、沸點(diǎn)高；(3)XeF2易升華，所以是分子晶體，其中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為2＋eq\f(8－1×2,2)＝5，其中心原子的雜化方式應(yīng)為sp3d；(4)圖中大球的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2，小球的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,4)＋2＝4，根據(jù)XeF2的原子個(gè)數(shù)比知大球是Xe原子，小球是F原子，該晶胞中有2個(gè)XeF2分子；由A點(diǎn)坐標(biāo)知該原子位于晶胞的中心，且每個(gè)坐標(biāo)系的單位長度都記為1，B點(diǎn)在棱的eq\f(r,c)處，其坐標(biāo)為(0，0，eq\f(r,c))；圖中y是底面對角線的一半，y＝eq\f(\r(2),2)a，x＝eq\f(c,2)－r，所以d＝eq\r(x2＋y2)＝eq\r(\f(1,2)a2＋（\f(c,2)－r）2)pm。答案：(1)9(2)F>O>ClV形低于OF2相對分子質(zhì)量小，分子間作用力小(3)5D(4)2(0，0，eq\f(r,c))eq\f(1,2)eq\r(2a2＋（c－2r）2)18．(12分)(2021年福建適應(yīng)性測試)ZnGeP2和KTiOPO4都是非線性光學(xué)晶體材料，在激光技術(shù)方面有廣泛用途?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)Ge原子的價(jià)電子排布式為____________。(2)O、P、K、Zn按電負(fù)性由大到小的順序排列為________________________。(3)H2O、PH3、KH按熔點(diǎn)由高到低的順序排列為__________，熔點(diǎn)差異的原因：___________________________________________________________________________________________________________________________。(4)以Zn為頂點(diǎn)的ZnGeP2晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。①Zn的配位數(shù)為____________。②以Ge為頂點(diǎn)的晶胞中，Zn原子位于______________?！窘馕觥?1)基態(tài)Ge原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2)，其價(jià)電子排布式為4s24p2；(2)非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大，非金屬性O(shè)>P>Zn>K，則電負(fù)性O(shè)>P>Zn>K；(3)KH為離子晶體，H2O、PH3均為分子晶體，離子晶體熔點(diǎn)一般高于分子晶體，所以KH的熔點(diǎn)最高，而H2O分子間存在氫鍵，所以熔點(diǎn)高于PH3，則熔點(diǎn)由高到低的順序排列為KH>H2O>PH3；(4)①以體心的Zn為例，距離其最近且距離相等的原子有4個(gè)，所以配位數(shù)為4；②結(jié)合晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知，以Ge為頂點(diǎn)的晶胞中，Zn原子位于棱心、面心。答案：(1)4s24p2(2)O、P、Zn、K(3)KH、H2O、PH3KH是離子晶體，H2O、PH3都是分子晶體，H2O分子間存在氫鍵(4)①4②面心、棱心19．(14分)近年來我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一系列意義重大的鐵系超導(dǎo)材料，其中一類為Fe-Sm-As-F-O組成的化合物。回答下列問題：(1)元素As與N同族。預(yù)測As的氫化物分子的立體結(jié)構(gòu)為________，其沸點(diǎn)比NH3的________(填“高”或“低”)，其判斷理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)Fe成為陽離子時(shí)首先失去________軌道電子，Sm的價(jià)電子排布式為4f66s2，Sm3＋價(jià)電子排布式為__________________。(3)比較離子半徑：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。(4)一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。圖中F－和O2－共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用x和1－x代表，則該化合物的化學(xué)式表示為________________；通過測定密度ρ和晶胞參數(shù)，可以計(jì)算該物質(zhì)的x值，完成它們關(guān)系表達(dá)式：ρ＝________________________________________________________________________g·cm－3。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖1中原子1的坐標(biāo)為(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))，則原子2和3的坐標(biāo)分別為________、________?！窘馕觥?1)As與N同族，位于第ⅤA族，其氫化物的結(jié)構(gòu)與氨氣相同，則AsH3分子的空間構(gòu)型為三角錐形；在氨氣分子間，存在氫鍵和范德華力，AsH3分子間只存在范德華力，所以導(dǎo)致沸點(diǎn)AsH3低于NH3。(2)Fe的核外電子排布式為[Ar]3d64s2，F(xiàn)e成為陽離子時(shí)首先失去最外層兩個(gè)電子，即4s軌道上的電子。Sm的價(jià)電子排布式為4f66s2，Sm成為陽離子Sm3＋時(shí)首先失去最外層兩個(gè)電子，即6s軌道上的電子，再失去4f軌道上的一個(gè)電子，所以Sm3＋的價(jià)電子排布式為4f5。(3)電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，離子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小，所以離子半徑：F－<O2－。(4)由晶胞結(jié)構(gòu)可知，Sm、As均位于面上，一個(gè)晶胞中含有Sm、As的個(gè)數(shù)都為4×eq\f(1,2)＝2，F(xiàn)e位于棱和體心，一個(gè)晶胞中Fe的個(gè)數(shù)為1＋4×eq\f(1,4)＝2，F(xiàn)－和O2－共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，位置處于面心和頂點(diǎn)，一個(gè)晶胞中兩者總數(shù)為2×eq\f(1,2)＋8×eq\f(1,8)＝2，因兩者的比例依次用x和1－x代表，所以一個(gè)晶胞中F－個(gè)數(shù)為2x，O2－個(gè)數(shù)為2(1－x)。所以該晶胞中Sm、Fe、As、O、F的個(gè)數(shù)比為2∶2∶2∶2(1－x)∶2x＝1∶1∶1∶(1－x)∶x，則該化合物的化學(xué)式表示為SmFeAsO1－xFx。一個(gè)晶胞的體積為V＝(a×10－10)2×c×10－10＝a2c×10－30(cm3)，由ρ＝eq\f(m,NAV)可得：ρ＝eq\f(2[281＋16（1－x）＋19x],a2cNA×10－30)g·cm－3；圖1中原子1的坐標(biāo)為(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))，原子2位于面心，坐標(biāo)為(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，0)，原子3位于棱心，坐標(biāo)為(0，0，eq\f(1,2))。答案：(1)三角錐形低NH3分子間存在氫鍵(2)4s4f5(3)小于(4)SmFeAsO1－xFxeq\f(2[281＋16（1－x）＋19x],a2cNA×10－30)(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，0)(0，0，eq\f(1,2))20．(14分)(2020·全國Ⅲ卷)氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好，是一種具有潛力的固體儲氫材料。回答下列問題：(1)H、B、N中，原子半徑最大的是__________。根據(jù)對角線規(guī)則，B的一些化學(xué)性質(zhì)與元素______________的相似。(2)NH3BH3分子中，N—B化學(xué)鍵稱為____________鍵，其電子對由____________提供。氨硼烷在催化劑作用下水解釋放氫氣：3NH3BH3＋6H2O=3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋B3Oeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(6))＋9H2，B3Oeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(6))的結(jié)構(gòu)為。在該反應(yīng)中，B原子的雜化軌道類型由__________變?yōu)開_________。(3)NH3BH3分子中，與N原子相連的H呈正電性(Hδ＋)，與B原子相連的H呈負(fù)電性(Hδ－)，電負(fù)性大小順序是________________。與NH3BH3原子總數(shù)相等的等電子體是________________(寫分子式)，其熔點(diǎn)比NH3BH3________(填“高”或“低”)，原因是在NH3BH3分子之間，存在__________________，也稱“雙氫鍵”。(4)研究發(fā)現(xiàn)，氨硼烷在低溫高壓條件下為正交晶系結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)分別為apm、bpm、cpm，α＝β＝γ＝90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。氨硼烷晶體的密度ρ＝__________g·cm－3(列出計(jì)算式，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)?！窘馕觥?1)H、B、N中，H的電子層數(shù)最少，原子半徑最小(H是所有元素中原子半徑最小的元素)；而B、N同周期，電子層數(shù)相同，但是N的核電荷數(shù)大，所以原子半徑小，所以三種元素中原子半徑最大的是B。由于周期表中B的對角線元素為Si，所以根據(jù)對角線規(guī)則，B的一些化學(xué)性質(zhì)與元素Si的相似。(2)NH3BH3分子是由NH3與BH3結(jié)合而成的，其中NH3分子中N原子具有孤電子對，而BH3分子中B原子具有空軌道，所以二者通過N與B原子之間形成配位鍵而結(jié)合生成NH3BH3。NH3BH3中B原子的價(jià)層電子對數(shù)為4，發(fā)生sp3雜化，而中B的價(jià)層電子對數(shù)為3，發(fā)生sp2雜化。(3)NH3BH3分子中，與N原子相連的H呈正電性(Hδ＋)，故電負(fù)性N>H，而與B原子相連的H呈負(fù)電性(Hδ－)，故電負(fù)性H>B，所以電負(fù)性大小順序是N>H>B；與NH3BH3原子總數(shù)相等的等電子體是CH3—CH3，由于NH3BH3分子中，存在Hδ＋與Hδ－，二者之間存在靜電作用力，而CH3—CH3只存在Hδ＋，不存在Hδ－，所以熔點(diǎn)NH3BH3>CH3—CH3。(4)由圖可知晶胞體積為2a×2b×2c＝8abc(pm3)＝8abc×10－30(cm3)；而每個(gè)晶胞中氨硼烷質(zhì)量為eq\f(496,NA)g，所以晶體的密度ρ＝eq\f(62,NAabc×10－30)g·cm－3。答案：(1)B硅(或Si)(2)配位Nsp3sp2(3)N>H>BCH3—CH3低Hδ＋與Hδ－的靜電引力(4)eq\f(62,NAabc×10－30)【補(bǔ)償訓(xùn)練】1．方艙醫(yī)院中用了大量的照明材料都使用了發(fā)光二極管(LED)。目前市售LED晶片，材質(zhì)基本以GaAs(砷化鎵)、AlGaInP(磷化鋁鎵銦)、InGaN(氮化銦鎵)為主。砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖。試回答：(1)比較二者的第一電離能：As________(填“<”“>”或“＝”)Ga。(2)砷化鎵晶胞中所包含的砷原子(白色球)個(gè)數(shù)為________。與同一個(gè)鎵原子相連的砷原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為________。(3)下列說法正確的是________(填字母)。A．砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相同B．As、Ga價(jià)層電子都有三個(gè)未成對C．電負(fù)性：As＞GaD．GaP與GaAs互為等電子體(4)砷化鎵可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃時(shí)制得。(CH3)3Ga中鎵原子的雜化方式為________?！窘馕觥?1)As和Ga處于同一周期，而處于ⅤA族的As外圍電子處于半滿的較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故As的第一電離能大于Ga。(2)根據(jù)均攤法可得，晶胞中白球的個(gè)數(shù)為8×1/8＋6×1/2＝4；由晶胞圖可知與同一個(gè)鎵原子相連的砷原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體形。(3)As與Ga處于同一周期且原子序數(shù)：As＞Ga，同一周期從左到右，元素的電負(fù)性逐漸增大，價(jià)層電子中，砷有3個(gè)未成對，鎵有1個(gè)未成對；砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl的晶胞結(jié)構(gòu)不同；GaP與GaAs原子總數(shù)和價(jià)電子總數(shù)相等，互為等電子體。答案：(1)>(2)4正四面體形(3)CD(4)sp22．含氮、磷化合物在生活和生產(chǎn)中有許多重要用途，如：(