2023屆新高考化學(xué)選考一輪總復(fù)習(xí)檢測-專題九晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)專題檢測

專題九晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.共價鍵、金屬鍵、離子鍵和分子間作用力是微觀粒子間的不同相互作用,含有上述兩種相互作用的晶體是()A.SiC晶體B.CCl4晶體C.KCl晶體D.Na晶體答案BCCl4晶體是分子晶體,分子之間存在分子間作用力,在分子內(nèi)部C、Cl之間以共價鍵結(jié)合;SiC、KCl和Na的晶體中分別只存在共價鍵、離子鍵和金屬鍵一種作用,故選B。2.下列說法正確的是()A.晶體在受熱熔化過程中一定存在化學(xué)鍵的斷裂B.共價晶體的原子間只存在共價鍵,而分子晶體內(nèi)只存在范德華力C.區(qū)分晶體和非晶體最科學(xué)的方法是對固體進行X-射線衍射實驗D.非金屬元素的原子間只形成共價鍵,金屬元素的原子與非金屬元素的原子間只形成離子鍵答案CA項,分子晶體受熱熔化時破壞的是分子間作用力而不是化學(xué)鍵,錯誤;B項,有的分子晶體中存在氫鍵,錯誤;D項,金屬元素原子與非金屬元素原子間也可能形成共價鍵,如AlCl3,錯誤。3.下列說法中錯誤的是()A.根據(jù)CH4、NH4+、SO42-為正四面體結(jié)構(gòu),可推測PB.1mol金剛石晶體中,平均含有2molC—C鍵C.水的沸點比硫化氫的高,是因為H2O分子間存在氫鍵,H2S分子間不能形成氫鍵D.某氣態(tài)團簇分子結(jié)構(gòu)如圖所示,該氣態(tài)團簇分子的分子式為EF或FE答案DD項,該物質(zhì)是氣態(tài)團簇分子,即是一個大分子,因此不能用均攤法計算,可直接找出分子中原子個數(shù),即得分子式為E4F4或F4E4,故D錯誤。4.硅酸鹽與二氧化硅一樣,都是以硅氧四面體作為基本結(jié)構(gòu)單元。硅氧四面體可以用投影圖表示成,其中表示氧原子,中心黑點表示硅原子。硅氧四面體通過不同的連接方式可以組成各種不同的硅酸根離子。試確定在無限長單鏈陰離子中(見圖),硅原子與氧原子的個數(shù)之比為()A.1∶2B.1∶3C.2∶5D.2∶7答案B無限長單鏈陰離子中,重復(fù)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元是,其中Si原子數(shù)目=2,O原子數(shù)目=5+2×12=6,硅原子與氧原子的個數(shù)之比=2∶6=1∶3,故選B。5.現(xiàn)有四種晶體,其構(gòu)成粒子(均為單原子核粒子)的排列方式如圖所示,其化學(xué)式正確的是()答案C利用均攤法確定粒子個數(shù)比。A項,化學(xué)式為AB或BA;B項,化學(xué)式為FE或EF;C項,化學(xué)式為XY3Z;D項,化學(xué)式為AB或BA;故C正確。6.高溫下,超氧化鉀晶體呈立方體結(jié)構(gòu)。晶體中氧的化合價部分為0,部分為-2。如圖所示為超氧化鉀晶體的一個晶胞。下列說法正確的是()A.超氧化鉀的化學(xué)式為KO2,每個晶胞中含有4個K+和8個OB.晶體中每個K+周圍有8個O2-,每個O2-周圍有C.晶體中與每個K+距離最近且相等的K+有8個D.晶體中0價氧與-2價氧的個數(shù)之比為3∶1答案D晶胞中含有K+的個數(shù)為8×18+6×12=4,O2-的個數(shù)為12×14+1=4,A項錯誤。晶體中每個K+周圍有6個O2-,每個O2-周圍有6個K+,B項錯誤。晶體中與每個K+距離最近且相等的K+的個數(shù)為3×8÷2=12,C項錯誤。設(shè)晶體中0價氧與-2價氧的個數(shù)分別為x、y,7.硼化鎂晶體的理想模型中,鎂原子和硼原子分層排布,彼此分層間隔。單層硼原子(半徑為a)和單層鎂原子(半徑為b)在平面上的投影如圖1。下列說法不正確的是()A.白球代表鎂原子,其電子排布式為1s22s22p63s2B.該晶體的化學(xué)式為MgB2C.硼化鎂晶體的晶胞結(jié)構(gòu)可用圖2表示D.晶胞邊長為(a+b)答案D鎂是12號元素,且半徑大于硼,A項正確;由圖1知,1個Mg原子周圍有6個B原子,1個B原子周圍有3個Mg原子,故化學(xué)式為MgB2,B項正確;根據(jù)均攤法,圖2中1個晶胞含有8×18=1個Mg原子,2個B原子,晶體的化學(xué)式為MgB2,與圖1相符,C項正確;由圖2可知,邊長為2個白球的圓心距,將圖1中3個距離最近的白球連成1個等邊三角形,在等邊三角形中作輔助線(如圖,a、b、c為白球球心,d為黑球球心),ac即為晶胞邊長,設(shè)邊長為x,則ae=x2,ad=a+b,12xa+b=328.Cu2ZnSnS4是太陽能薄膜電池的重要成分,其晶胞結(jié)構(gòu)(棱邊夾角均為90°)如圖所示。下列說法錯誤的是()A.第一電離能:Cu<ZnB.1個晶胞中含有Cu2ZnSnS4單元數(shù)為2個C.距離每個Zn原子最近的S原子數(shù)為2個D.四種元素基態(tài)原子中,核外電子空間運動狀態(tài)最多的為Sn原子答案CZn價層電子為全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故第一電離能:Zn>Cu,A項正確;由均攤法知,1個晶胞含有4個Cu原子、2個Sn原子、2個Zn原子、8個S原子,故含有Cu2ZnSnS4單元數(shù)為2個,B項正確;由結(jié)構(gòu)知,Zn原子位于面上,該晶胞中有2個S原子離其最近,共用Zn原子的另一個晶胞中也有2個S原子離其最近,故距離每個Zn原子最近的S原子數(shù)為4個,C項錯誤;四種元素中,Sn原子的核外電子數(shù)最多,占據(jù)的原子軌道也最多,故電子空間運動狀態(tài)最多,D項正確。9.對于鈉的鹵化物(NaX)和硅的鹵化物(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的熔點一般高于SiX4C.NaX易水解D.SiX4由原子構(gòu)成,熔化時破壞共價鍵答案BSiX4屬于分子晶體,其硬度較小,不呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),A錯誤;NaX屬于離子晶體,離子晶體的熔點高于分子晶體的熔點,B正確;除NaF外,其他NaX不水解,C錯誤;SiX4為分子晶體,熔化時破壞分子間作用力,D錯誤。10.觀察下列空間模型并結(jié)合有關(guān)信息,判斷有關(guān)說法正確的是()B12結(jié)構(gòu)單元SF6分子S8HCN空間結(jié)構(gòu)模型示意圖備注熔點1873K—易溶于CS2—A.單質(zhì)硼屬于共價晶體B.SF6是由極性鍵構(gòu)成的極性分子C.固態(tài)硫S8屬于共價晶體D.HCN的結(jié)構(gòu)式為H∶C∶∶N答案ASF6空間結(jié)構(gòu)高度對稱,是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子,B錯誤;根據(jù)S8易溶于CS2可知,固態(tài)硫S8屬于分子晶體,C錯誤;HCN的結(jié)構(gòu)式應(yīng)為,D錯誤。11.常見的銅的硫化物有CuS和Cu2S兩種。已知:晶胞中S2-的位置如圖1所示,銅離子位于硫離子所構(gòu)成的四面體中心,它們的晶胞具有相同的側(cè)視圖如圖2所示。Cu2S的晶胞參數(shù)apm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。下列說法正確的是()圖1圖2A.S2-是體心立方堆積B.Cu2S晶胞中,Cu+填充了晶胞中一半四面體空隙C.CuS晶胞中,S2-配位數(shù)為8D.Cu2S晶胞的密度為640NA×a答案D在面心立方晶胞中,每個頂點都能與三個面心原子形成一個四面體空隙,因此晶胞內(nèi)能形成8個四面體空隙,CuS晶胞中,Cu2+填充了晶胞中4個四面體空隙,對稱分布。由圖1可知S2-是面心立方最密堆積,A項錯誤。Cu2S晶胞中,Cu+填充了晶胞中8個四面體空隙,所以,兩種晶胞的側(cè)視圖是相同的,B項錯誤。CuS晶胞中,S2-配位數(shù)為4,Cu2S晶胞中,S2-配位數(shù)為8,C項錯誤。Cu2S晶胞中含有4個Cu2S,故Cu2S晶胞的密度為640NA×a3×1012.工業(yè)上一種從海水中制備碘的方法為取凈化除氯后的含碘海水,加入AgNO3溶液,富集得到AgI懸濁液,進而制得粗碘。從AgI懸濁液中回收I2的流程如圖1所示。圖1圖2下列有關(guān)說法正確的是()A.Fe粉與AgI懸濁液反應(yīng)的離子方程式為:Fe+2Ag+Ag+Fe2+B.可在含碘海水中直接通入Cl2制備粗碘C.如圖2所示I2的晶胞中有14個I2分子D.流程中沉淀可進一步轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)AgNO3的循環(huán)使用答案DA項,Fe粉與AgI懸濁液反應(yīng)的離子方程式為Fe+2AgI(s)2Ag+Fe2++2I-,錯誤;B項,由題圖可知,先將含碘海水中的碘轉(zhuǎn)化為AgI,再轉(zhuǎn)化為FeI2,進行I-的富集后,再通入Cl2制備粗碘,錯誤;C項,I2的晶胞中含有的I2分子數(shù)為8×18+6×12=4,錯誤;D項,題給流程中沉淀為Ag和Fe,加入一定量的稀硝酸可將Ag轉(zhuǎn)化為AgNO3,實現(xiàn)AgNO3的循環(huán)使用,13.自然界中原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾后變成CuSO4溶液,遇到閃鋅礦(ZnS)可慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(CuS)。已知:Ksp(ZnS)=2×10-22,Ksp(CuS)=6×10-36。下列說法正確的是A.1個ZnS晶胞(見右圖)中含4個S2-B.Cu2+基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d84s1C.反應(yīng)ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq)正向進行,需滿足c(Zn2+)D.生成銅藍后的溶液中一定存在:c(S2-)=Ksp(CuS)c(答案AA項,1個ZnS晶胞中,S2-的個數(shù)為8×18+6×12=4,正確;B項,Cu的基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d104s1,則Cu2+基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d9,錯誤;C項,該反應(yīng)的K=c(Zn2+)c(Cu2+)=c(Zn2+)·c(S2-)c(Cu2+)·c(S2-)=K14.已知:①Cu2O的晶胞如圖所示;②Cu2O固體溶于稀硫酸,能得到CuSO4溶液和一種紫紅色單質(zhì);③向CuSO4溶液中加入一定量NaOH溶液,能得到一種淺藍綠色沉淀,該沉淀能溶于氨水。下列說法不正確的是()A.一個Cu2O晶胞中,Cu原子的數(shù)目為4B.②中的反應(yīng)為Cu2O+H2SO4CuSO4+Cu+H2OC.③中的淺藍綠色沉淀為CuOHD.③中沉淀溶解是因為生成了銅氨配合物答案CA項,根據(jù)均攤法,白球有:8×1/8+1=2個,黑球有4個,從化學(xué)式Cu2O中Cu、O個數(shù)比可推知黑球是Cu原子,正確;B項,Cu2O與H+發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cu和Cu2+,正確;C項,淺藍綠色沉淀為Cu(OH)2,錯誤;D項,Cu(OH)2與NH3·H2O反應(yīng)生成[Cu(NH3)4]2+,Cu2+與NH3分子間為配位鍵,正確。15.研究低溫超導(dǎo)體材料的性能對解決能源危機有重要意義。金屬K與C60形成的一種低溫超導(dǎo)材料的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞邊長都為apm,K原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部。下列說法正確的是()A.該材料的化學(xué)式為KC60B.C60周圍等距且最近的C60的個數(shù)為4個C.體心K原子與頂點C60的距離為22D.C60與C60的最短距離是22答案D利用“均攤法”,C60個數(shù)為8×18+6×12=4,K原子的個數(shù)為12×14+1+8=12,則該材料的化學(xué)式為K3C60,A項錯誤;由晶胞結(jié)構(gòu)可知,C60周圍等距且最近的C60的個數(shù)為3×82=12,B項錯誤;由晶胞結(jié)構(gòu)可知,體心K原子與頂點C60的距離為體對角線長度的12,則體心K原子與頂點C60的距離為32apm,C項錯誤;C60與C60的最短距離是面對角線長度的12,則C6016.下列敘述正確的是()A.0.5mol氫的質(zhì)量是0.5gB.摩爾是用來衡量微觀粒子多少的一種物理量C.1mol氖氣和1mol氧氣體積相同D.同質(zhì)量的H2與Cl2相比,H2的分子數(shù)多答案DA項,未指明微粒的種類(氫原子、氫分子、氫離子),錯誤;B項,摩爾不是物理量,而是物質(zhì)的量的單位,錯誤;C項,氖氣和氧氣所處的狀態(tài)不一定相同,在不同溫度和壓強下,氣體摩爾體積不同,錯誤;D項,因H2的摩爾質(zhì)量小于Cl2,故同質(zhì)量的H2與Cl2相比,H2的物質(zhì)的量大,分子數(shù)多,正確。17.氨硼烷H3N-BH3是一種有效、安全的儲氫材料,可由硼烷B2A.氨硼烷為分子晶體B.其沸點比乙烷高得多C.氨硼烷難溶于水D.加熱時可緩慢釋放出H2答案CA項,氨硼烷的結(jié)構(gòu)與乙烷相似,為分子晶體,正確;B項,氨硼烷能形成分子間氫鍵,其沸點比乙烷高,正確;C項,氨硼烷和水分子間形成氫鍵,易溶于水,錯誤;D項,根據(jù)氨硼烷是有效、安全的儲氫材料可知,正確。18.足球烯(C60)分子形成的晶體是碳的一種單質(zhì)形態(tài)。下列說法錯誤的是()A.形成該單質(zhì)的微粒間作用力為范德華力B.足球烯晶體的熔沸點低于金剛石晶體C.足球烯、石墨均可作為生產(chǎn)耐高溫的潤滑劑材料D.足球烯在苯中的溶解度比在酒精中的溶解度大答案CA項,足球烯是分子晶體,該單質(zhì)的微粒間作用力是分子間作用力,為范德華力,正確;B項,足球烯是分子晶體,金剛石是原子晶體,分子晶體熔沸點低于原子晶體,正確;C項,足球烯是分子晶體,熔沸點不高,不可作為生產(chǎn)耐高溫的潤滑劑材料,錯誤;D項,足球烯是非極性分子,苯是非極性溶劑,酒精是極性溶劑,根據(jù)相似相溶原理,足球烯在苯中的溶解度比在酒精中的溶解度大,正確。19.下列有關(guān)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的敘述錯誤的是()A.Na的半徑比Na-的大,則Na的還原性比Na-強B.鄰羥基苯甲醛的沸點比對羥基苯甲醛的低,與氫鍵有關(guān)C.F的電負性比Cl的大,可推斷CF3COOH的酸性強于CCl3COOHD.N與N形成的π鍵比P與P的強,可推斷的穩(wěn)定性比的高答案ANa的半徑比Na-的小,且Na的還原性比Na-弱,A項錯誤;鄰羥基苯甲醛能形成分子內(nèi)氫鍵,對羥基苯甲醛能形成分子間氫鍵,故鄰羥基苯甲醛的沸點比對羥基苯甲醛的低,B項正確;F的電負性比Cl的大,則CF3COO-的吸電子能力更強,H+易電離出去,因此CF3COOH的酸性更強,C項正確;N與N形成的π鍵比P與P的強,鍵能越大穩(wěn)定性越高,因此的穩(wěn)定性比的高,D項正確。20.磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)可用作鋰離子電池的正極材料,具有安全性高、熱穩(wěn)定性強等優(yōu)點。工業(yè)上以FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺()等為原料制備磷酸亞鐵鋰。下列說法錯誤的是()A.該反應(yīng)中苯胺作還原劑B.NH4+和C.1mol苯胺分子中含有9molσ鍵D.LiCl、苯胺和甲苯的熔點由高到低的順序是LiCl>苯胺>甲苯答案CFeCl3中Fe3+被還原為Fe2+,NH4H2PO4和LiCl中元素化合價不變,則還原劑是苯胺,A項正確;NH4+和PO43-中心原子價電子對數(shù)都是4,且無孤電子對,空間構(gòu)型都是正四面體形,B項正確;從苯胺的結(jié)構(gòu)簡式知,1mol苯胺分子中含有14molσ鍵,C項錯誤;LiCl屬于離子晶體,熔點高于分子晶體,苯胺和甲苯均為分子晶體,21.加熱CoCO3制備Co3O4時有部分Co2+轉(zhuǎn)化為Co3+。取1molCoCO3在空氣中加熱,反應(yīng)溫度對反應(yīng)產(chǎn)物的影響如圖1所示。參與該反應(yīng)的物質(zhì)還有(寫化學(xué)式)。Co3O4晶體中包含A、B兩種結(jié)構(gòu)單元,如圖2所示(、表示兩種不同價態(tài)的Co原子,表示O原子)。其中Co原子的配位數(shù)分別為、。

圖1答案O246解析加熱CoCO3制備Co3O4時有部分Co2+被氧化為Co3+,而該反應(yīng)在空氣中進行,故反應(yīng)物還有O2。單元結(jié)構(gòu)A中距離Co原子最近的是四個頂角的O原子,故配位數(shù)為4;單元結(jié)構(gòu)B中距離Co原子最近的是上、下、左、右、前、后6個O原子,故配位數(shù)為6。22.鈦是20世紀50年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬,鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用于各個領(lǐng)域。回答下列問題:(1)基態(tài)鈦原子價電子排布式為;與鈦同周期且未成對電子數(shù)相同的元素有(填元素名稱)。

(2)氨合硼氫化鈦[Ti(BH4)3·5NH3]中[BH4]-的空間結(jié)構(gòu)為,鍵角HBHHNH(填“大于”“小于”或“等于”),原因是。

(3)二氧化鈦納米材料是一種高效催化劑,如圖反應(yīng):化合物乙中采取sp3雜化方式的三種元素的電負性由大到小的順序為,化合物存在對映異構(gòu)體種數(shù)甲乙(填“多于”“少于”或“等于”)。

(4)電解TiCl4的稀鹽酸溶液可制得較穩(wěn)定的紫色TiCl3·6H2O晶體。已知該晶體的配位數(shù)為6,兩種配體的個數(shù)比為5∶1,該配合物的化學(xué)式為。

(5)氮化鈦晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,該晶體結(jié)構(gòu)中與Ti原子距離最近且相等的N原子有個;已知該晶體的密度為dg/cm3,兩個Ti原子之間的最近距離為apm,則阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值NA可表示為。

答案(1)3d24s2鎳、鍺、硒(2)正四面體大于N原子有孤電子對,其對成鍵電子對的斥力大于成鍵電子對之間的斥力(3)O>N>C少于(4)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O(5)6248解析(1)鈦是22號元素,基態(tài)鈦原子價電子排布式為3d24s2;鈦在元素周期表的第四周期,未成對電子數(shù)是2,與鈦同周期且未成對電子數(shù)相同的元素有鎳、鍺、硒。(2)[BH4]-中B原子價電子對數(shù)為4,是sp3雜化,空間結(jié)構(gòu)為正四面體;N原子有孤電子對,其對成鍵電子對的斥力大于成鍵電子對之間的斥力,故鍵角HBH大于HNH。(3)化合物乙中采取sp3雜化方式的三種元素分別是O、N、C,電負性:O>N>C;甲分子中有1個手性C原子,乙分子中有2個手性C原子,故化合物存在對映異構(gòu)體種數(shù)甲少于乙。(4)該晶體的配位數(shù)為6,兩種配體的個數(shù)比為5∶1,結(jié)合TiCl3·6H2O可知,配體中5個是H2O,1個的是Cl-,故該配合物的化學(xué)式為[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O。(5)從晶胞結(jié)構(gòu)圖中可知,與Ti原子距離最近的N原子在其前后左右上下位置,距離是棱長的一半,共有6個;兩個Ti原子之間的最近距離為apm,則面對角線的長度為2apm,棱長為2apm,該晶胞中有4個Ti原子,4個N原子,晶胞密度是dg/cm3,則d=(14×4+48×4)N23.研究表明TiO2-aNb、Cu(In1-xGaxSe2)是光學(xué)活性物質(zhì)。請回答下列問題:(1)基態(tài)Ti原子核外電子占據(jù)的最高能級符號為,價電子中未成對電子有個;Ga、In、Se的第一電離能從大到小順序為。

(2)SeO32-的立體構(gòu)型為;SeO2中硒原子采取的雜化類型是(3)31Ga可以形成GaCl3·xNH3(x=3、4、5、6)等一系列配位數(shù)為6的配合物,向上述某物質(zhì)的溶液中加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成;過濾后,充分加熱濾液有氨氣逸出,且又有沉淀生成,兩次沉淀的物質(zhì)的量之比為1∶2。則該溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式為。

(4)Cu2+與NH3形成的配離子為[Cu(NH3)4]2+,在該配離子中,氮氫鍵的鍵角比獨立存在的氣態(tài)氨氣分子中鍵角略大,其原因是。向[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇能夠析出深藍色的晶體,試分析加入乙醇的作用:

。

(5)TiO2通過氮摻雜反應(yīng)生成TiO2-aNb(如圖),則TiO2-aNb晶體中a=,b=。

答案(1)4s2Se>Ga>In(2)三角錐形sp2(3)[Ga(NH3)4Cl2]Cl(4)NH3中的孤電子對與Cu2+配位,受到Cu2+吸引,對N—H鍵成鍵電子對斥力減弱,故N—H鍵鍵角變大減小溶劑極性,降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度(5)7/161/8解析(1)基態(tài)Ti原子核外電子排布式為[Ar]3d24s2,占據(jù)的最高能級符號為4s,價電子中未成對電子有2個;第一電離能Ga>In、Se>Ga,即Se>Ga>In。(2)SeO32-中Se原子價電子對數(shù)為4,有1對孤電子對,立體構(gòu)型為三角錐形;SeO2中硒原子價電子對數(shù)為3,雜化類型是sp2。(3)加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成,說明有電離出的Cl-;過濾后,充分加熱濾液使配位鍵全部斷裂,生成氨氣和游離態(tài)的Cl-,再次生成沉淀,兩次沉淀的物質(zhì)的量之比為1∶2,則形成配位鍵的Cl-與電離出的Cl-的個數(shù)比為2∶1,Ga3+配位數(shù)為6,故該溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式為[Ga(NH3)4Cl2]Cl。(4)乙醇的分子極性小,加入乙醇后溶劑極性減小,降低了[Cu(NH3)4]SO4的溶解度。(5)1個TiO2-aNb晶胞中Ti原子數(shù)為8×18+4×12+1=4,N原子數(shù)為12,O原子數(shù)為7×14+7×12+1=254,Ti、N、O個數(shù)比為4∶12∶254=1∶124.石墨插層化合物在電池材料、超導(dǎo)性等方面具有廣泛的應(yīng)用前景?；卮鹣铝袉栴}:Ⅰ.某種鋰離子電池以石墨(平面結(jié)構(gòu)如圖1所示)作負極材料,LiNiO2作正極材料。圖1石墨的層狀結(jié)構(gòu)(1)石墨中碳的雜化類型是,在層中碳原子的配位數(shù)為。

(2)LiNiO2中電負性最大的元素是。

(3)基態(tài)Ni3+核外電子排布式為,其未成對電子數(shù)為。

Ⅱ.下表列舉了部分碳族晶體的熔點、硬度數(shù)據(jù):晶體熔點/℃硬度(數(shù)值越大,晶體的硬度越大)金剛石(C)大于350010碳化硅(SiC)28309晶體硅(Si)14127(4)請解釋金剛石、碳化硅、晶體硅的硬度逐漸變小的原因是

。

Ⅲ.鉀(K)的石墨插層化合物具有超導(dǎo)性,圖2為其晶胞圖。其中K層平行于石墨層,該晶胞垂直于石墨層方向的原子投影如圖3所示。(5)該插層化合物的化學(xué)式是,判斷K層與石墨層之間的化學(xué)鍵類型為(填“離子鍵”“共價鍵”);若晶胞參數(shù)分別為anm、anm、bnm,則該石墨插層化合物的晶體密度為g·cm-3。(用含a、b、NA的代數(shù)式表示,NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)

答案(1)sp23(2)O(3)1s22s22p63s23p63d73(4)三種物質(zhì)都屬于共價晶體,原子半徑越小,共價鍵的鍵長就越短,該化學(xué)鍵的鍵能就越大,物質(zhì)的硬度就越大。由于鍵長:C—C鍵<C—Si鍵<Si—Si鍵,所以鍵能:C—C鍵>C—Si鍵>Si—Si鍵,故物質(zhì)的硬度:金剛石>碳化硅>晶體硅(5)KC8離子鍵1解析(1)在石墨中碳原子形成3個σ共價鍵,故C的雜化類型是sp2雜化;石墨是層狀結(jié)構(gòu),在層中C原子與相鄰的3個C原子形成共價鍵,在層間C原子之間以分子間作用力結(jié)合,故在層中C原子的配位數(shù)是3。(2)LiNiO2中含有Li、Ni、O三種元素,其中O是非金屬元素,Li、Ni是金屬元素,非金屬元素的電負性大于金屬元素的,故三種元素中電負性最大的元素是O。(3)Ni是28號元素,根據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài)Ni原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2,Ni原子失去最外層的2個4s電子和1個3d電子,就得到Ni3+,則基態(tài)Ni3+核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d7;3d能級有5個軌道,每個軌道最多可容納2個自旋方向相反的電子,故其中有3個未成對的電子。(4)金剛石、碳化硅、晶體硅都是共價晶體,原子半徑越小,共價鍵鍵長就越短,該化學(xué)鍵的鍵能就越大,物質(zhì)的硬度就越大。(5)根據(jù)題圖2、3可知,晶胞中K原子8個位于頂點,6個位于面上,4個位于內(nèi)部,晶胞中K原子數(shù)目=8×18+6×12+4=8,晶胞中每層石墨烯部分結(jié)構(gòu)中有4條邊(8個C原子)處于晶胞面上,其他C原子處于晶胞內(nèi)部,C原子數(shù)目=12×4+8×4×12=64,K、C原子數(shù)目之比為1∶8,則該插層化合物的化學(xué)式是KC8,該化合物為離子化合物,K層與石墨層之間的化學(xué)鍵類型為離子鍵;1個晶胞中含有8個K原子,64個C原子,則晶胞質(zhì)量m=(39×8+12×64)g·mol-1NA·mol-1=1080NAg,25.鍺(Ge)在電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為[Ar],有個未成對電子。

(2)Ge與C是同族元素,C原子之間可以形成雙鍵、三鍵,但Ge原子之間難以形成雙鍵或三鍵。從原子結(jié)構(gòu)角度分析,原因是

。

(3)比較下列鍺鹵化物的熔點和沸點,分析其變化規(guī)律及原因。

GeCl4GeBr4GeI4熔點/℃-49.526146沸點/℃83.1186約400(4)光催化還原CO2制備CH4反應(yīng)中,帶狀納米ZnGeO4是該反應(yīng)的良好催化劑。Zn、Ge、O電負性由大至小的順序是。

(5)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu),其中Ge原子的雜化方式為,微粒之間存在的作用力是。

(6)晶胞有兩個基本要素:①原子坐標參數(shù),表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置,下圖為Ge單晶的晶胞,其中原子坐標參數(shù)A為(0,0,0),B為(12,0,12),C為(12,12,0)。則D②晶胞參數(shù),描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a=565.76pm,其密度為g·cm-3(列出計算式即可)。

答案(1)3d104s24p22(2)Ge原子半徑大,原子間形成的σ單鍵較長,p-p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊,難以形成π鍵(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次升高,原因是分子結(jié)構(gòu)相似,相對分子質(zhì)量依次增大,分子間作用力逐漸增強(4)O>Ge>Zn(5)sp3共價鍵(6)①(14,14,14)②解析(1)Ge是32號元素,位于第四周期第ⅣA族,基態(tài)Ge原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2,根據(jù)其核外電子排布可知核外有2個未成對電子。(4)元素非金屬性:Zn<Ge<O,一般元素的非金屬性越強,吸引電子的能力越強,元素的電負性越大,故電負性:O>Ge>Zn。(5)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu),Ge原子與周圍4個Ge原子形成正四面體結(jié)構(gòu),Ge原子形成4個σ鍵,采取sp3雜化;Ge單晶屬于共價晶體,Ge原子靠共價鍵聚集。(6)①D與周圍4個原子形成正四面體結(jié)構(gòu),D與頂點A的連線距離為晶胞體對角線的14,根據(jù)正四面體的幾何特性可知,D在xy平面上的投影應(yīng)為AC的一半,在xz平面上的投影為AB的一半,A為坐標原點,B為(12,0,12),C為(12,12,0),則D為(14,14,14);②根據(jù)均攤法,該晶胞中Ge原子的數(shù)目為8×18+6×12+4=8,則晶胞質(zhì)量m=8×73NAg,晶胞的體積V=a3pm3=565.763×10-3026.鐵、鈷、鎳并稱鐵系元素,性質(zhì)具有相似性。(1)基態(tài)鈷原子的核外電子排布式為。

(2)鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]溶液可以檢驗Fe2+。1molCN-中含有π鍵的數(shù)目為,

與CN-互為等電子體的分子有,鐵氰化鉀晶體中各種微粒間的相互作用不包括:(填標號)。

a.離子鍵b.共價鍵c.配位鍵d.金屬鍵e.氫鍵f.范德華力(3)納米結(jié)構(gòu)氧化鈷可在室溫下將甲醛(HCHO)完全催化氧化。甲醛分子的立體構(gòu)型為,碳原子的雜化類型為。

(4)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同,Ni2+和Fe2+的離子半徑分別為69pm和78pm,則熔點NiOFeO(填“<”或“>”),判斷依據(jù)是:。

(5)某氮化鐵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示:①原子坐標參數(shù)表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。如圖晶胞中,原子坐標參數(shù)A為(0,0,0);B為(12,12,12);C為(0,1,1)。則D原子的坐標參數(shù)為②若該晶體的密度是ρg·cm-3,則晶胞中兩個最近的Fe的核間距為cm(用含ρ的代數(shù)式表示,不化簡)。

答案(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2(2)2NACO、N2def(3)平面三角形sp2雜化(4)>NiO、FeO都是離子晶體,氧離子半徑相同,Ni2+的半徑比Fe2+的小,半徑越小,離子晶體的晶格能越大,熔點越高(5)①(1,12,12)解析(2)CN-中C與N之間形成三鍵,1個三鍵中含有1個σ鍵和2個π鍵,則1molCN-含有2NA個π鍵;與CN-互為等電子體的分子有CO、N2;K3[Fe(CN)6]中,K+與[Fe(CN)6]3-之間為離子鍵,Fe3+與CN-之間為配位鍵,CN-中C、N之間為共價鍵,鐵氰化鉀晶體中各種微粒間的相互作用不包括金屬鍵、氫鍵、范德華力。(3)HCHO中含有碳氧雙鍵,無孤電子對,立體構(gòu)型為平面三角形,C原子的雜化軌道數(shù)為3,為sp2雜化。(5)①D位于該晶胞側(cè)面的面心,其坐標參數(shù)為(1,12,12);②該晶胞中Fe的個數(shù)為8×18+6×12=4,N的個數(shù)為1,設(shè)兩個最近的Fe核間距為xcm,晶胞的邊長為acm,則2a=2x,故a=2x,則有ρ×(2x)27.鈦被譽為“21世紀的金屬”,可呈現(xiàn)多種化合價。其中以+4價的Ti最為穩(wěn)定?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)Ti原子的價電子排布式為,核外不同空間運動狀態(tài)的電子有種。

(2)已知電離能:I2(Ti)=1310kJ·mol-1,I2(K)=3051kJ·mol-1。I2(Ti)<I2(K),其原因為。

(3)鈦的某配合物可用于催化環(huán)烯烴聚合,其結(jié)構(gòu)如下圖所示:①鈦的配位數(shù)為,碳原子的雜化類型有種。

②該配合物中存在的化學(xué)鍵有(填字母)。

a.離子鍵b.配位鍵c.金屬鍵d.共價鍵e.氫鍵(4)鈦與鹵素形成的化合物熔、沸點如下表所示:TiCl4TiBr4TiI4熔點/℃-24.138.3155沸點/℃136.5233.5377分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔點和沸點呈現(xiàn)一定變化規(guī)律的原因是

。

(5)已知TiO2與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氧鈦,硫酸氧鈦晶體中陽離子為鏈狀聚合形式的離子,結(jié)構(gòu)如圖所示,該陽離子的化學(xué)式為,

陰離子的立體構(gòu)型為。

(6)已知TiN晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,若該晶胞的密度為ρg·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則晶胞中Ti原子與N原子的最近距離為pm。(用含ρ、NA的代數(shù)式表示)

答案(1)3d24s212(2)K+失去的是全充滿的3p6電子,Ti+失去的是4s1電子,Ti+相對較易失去電子,故I2(Ti)<I2(K)(3)①62②bd(4)三者均為分子晶體,組成與結(jié)構(gòu)相似,隨著相對分子質(zhì)量增大,分子間作用力增大,熔、沸點升高(5)TiO2+正四面體形(6)331ρ解析(1)Ti為22號元素,基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2,則核外不同空間運動狀態(tài)的電子數(shù)為1+1+3+1+3+2+1=12。(3)①由圖分析知,Ti的配位數(shù)為6;甲基碳的雜化類型為sp3,雙鍵碳的雜化類型為sp2,共2種。②該配合物中存在配位鍵和共價鍵。(5)根據(jù)均攤法可知,1個Ti原子連接2個O原子,1個O原子只有一半屬于Ti,所以Ti、O原子的個數(shù)比為1∶(12×2)=1∶1,陽離子的化學(xué)式為TiO2+;硫酸氧鈦的陰離子為SO42-,中心原子S的價層電子對數(shù)為4+12×(6+2-4×2)=4,沒有孤電子對,故其立體構(gòu)型為正四面體形。(6)一個TiN晶胞中,Ti原子數(shù)=12×14+1=4,N原子數(shù)=6×12+8×18=4,m(晶胞)=m(Ti)+m(N)=4NAmol-1×48g·mol-1+4NAmol-1×14g·mol-1=248NAg,V(晶胞)=m(晶胞)ρ(晶胞)=248NAgρg·28.C、Si、Ge、Sn是同族元素,該族元素單質(zhì)及其化合物在材料、醫(yī)藥等方面有重要應(yīng)用。請回答下列問題:(1)第四周期與基態(tài)Ge原子具有相同未成對電子數(shù)的元素有(填元素符號);1mol晶體硅與1mol碳化硅所含共價鍵數(shù)目之比為,晶體硅的熔點比碳化硅的熔點(填“高”或“低”)。

(2)SnCl2極易水解生成Sn(OH)Cl沉淀,Sn(OH)Cl中四種元素電負性由小到大的順序為。在堿溶液中Sn(Ⅱ)的存在形式為[Sn(OH)3]-(亞錫酸根離子),[Sn(OH)3]-中Sn的價電子對數(shù)為,該離子中存在的化學(xué)鍵類型有(填標號)。

a.離子鍵b.共價鍵c.配位鍵d.氫鍵(3)常溫下在水中的溶解度:Na2CO3NaHCO3(填“>”或“<”),用氫鍵的相關(guān)知識解釋其原因:。

(4)灰錫的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似(如圖甲所示),其中A處原子的原子分數(shù)坐標為(0,0,0),則B處原子的原子分數(shù)坐標為。在圖乙網(wǎng)格中補全灰錫的晶胞沿y軸的投影圖。已知灰錫的密度為ρg·cm-3,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,根據(jù)硬球接觸模型,則Sn原子半徑r(Sn)=pm(用代數(shù)式表示)。

圖甲圖乙答案(1)Ti、Ni、Se1∶2低(2)Sn<H<Cl<O4bc(3)>HCO3-中含有羥基,可與另外的HCO3-中的氧原子形成氫鍵,從而形成多聚體,降低溶解度(4)(34,14,14解析(1)基態(tài)Ge原子價電子排布式為4s24p2,有2個未成對電子,第四周期基態(tài)原子未成對電子數(shù)與Ge原子相同的元素有Ti、Ni、Se;晶體硅中每個Si原子形成4個共價鍵,每個共價鍵被兩個Si原子共用,所以1mol晶體硅中含有2mol共價鍵,碳化硅中每個硅原子形成4個Si—C鍵,不與別的硅原子共用,1mol碳化硅中含4mol共價鍵,故二者所含共價鍵數(shù)目之比為1∶2;原子半徑C<Si,Si—C鍵的鍵長小于Si—Si鍵,Si—C鍵鍵能更大,故晶體硅的熔點比碳化硅的熔點低。(2)Sn與C同族,價電子數(shù)為4,則[Sn(OH)3]-中Sn原子與O原子形成3個σ鍵,此外還有1對孤電子對,價層電子對數(shù)為4;該離子中Sn原子與O原子形成配位鍵,O原子和H原子形成共價鍵,不存在離子鍵,氫鍵不是化學(xué)鍵,故選bc。(4)根據(jù)坐標系和A處原子的原子分數(shù)坐標可知,B處原子的原子分數(shù)坐標為(34,14,14);頂點的Sn原子投影到大正方形的四個頂點,側(cè)面、底面、頂面的面心的Sn原子投影到大正方形的邊的中間位置,前面、后面面心的Sn原子投影到大正方形的中心,內(nèi)部的四個Sn原子位于正四面體空隙,據(jù)此畫出投影圖;位于正四面體中心的Sn原子與周圍4個Sn緊密接觸,所以2r(Sn)為體對角線的四分之一,晶胞的體積為833r3(Sn)cm3,1個晶胞中Sn原子的個數(shù)為8,故119×8NAg833r29.CuInSe2晶體具有優(yōu)良的光學(xué)特性,是當今光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的研究熱點和太陽能電池吸收層的理想材料?；卮鹣铝袉栴}:(1)硒(Se)是人體內(nèi)必需的微量元素之一?；鶓B(tài)Se原子的電子排布式為[Ar]。H2O、H2S和H2Se的沸點由低到高的順序為(填化學(xué)式,下同),還原性由弱到強的順序為,鍵角由小到大的順序為。SeF2分子存在角形和直線形兩種異構(gòu)體,其中直線形分子的鍵長較長,分子的能量較大。

(2)銦(In)為ⅢA族元素,InF3和InI3的熔點分別是1170℃和210℃,熔點差異的原因是。在乙醚中InCl3和LiH反應(yīng)生成LiInH4,LiInH4中陰離子的空間結(jié)構(gòu)為。

(3)四方晶系CuInSe2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞參數(shù)為apm、apm、cpm,α=β=γ=90°。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,CuInSe2的相對質(zhì)量為M,則該晶體密度ρ=g·cm-3(用含有a、c、M和NA的代數(shù)式表示)。該晶胞中,原子坐標分別為1號Se原子,2號Cu原子(0,0.5,0.25),3號In原子(0,0.5,0.75)。晶體中有個Se原子距離4號Cu原子最近。

答案(1)3d104s24p4H2S、H2Se、H2OH2O、H2S、H2SeH2Se、H2S、H2O直線形(2)InF3是離子晶體,InI