- 金属晶体
- 共1144题
(9分)晶体的世界丰富多彩,晶体的结构纷繁复杂。人教版课程标准高中教材《选修3》向我们展示了一些典型晶体的结构及性质的相关知识,如:干冰、冰、金刚石、石墨、钋、钾、镁、铜、NaCl、CsCl、CaF2。下图是一个立方晶胞图,请大家在上述所列物质范围内回答下列问题:
(1)描述晶体结构的 单元叫做晶胞,整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞 而成的。
(2)某分子晶体的晶胞如上图(B、C球所代表的位置无该分子)所示,则该分子晶体是 ;该分子晶体中,一个分子周围紧邻 个分子。
(3)若上图是NaCl的晶胞图,则A球代表 ,B球代表 ,C球代表 。
(4)若上图是金刚石的晶胞图,则碳原子处于 位置(选填“A球”、“B球”、“C球”)。
(5)某金属晶体的晶胞如上图(A、C球所代表的位置无该金属原子)所示,则该金属晶体是 。
正确答案
(1)基本(1分); 无隙并置(1分)
(2)干冰(1分); 12 (1分)
(3)Na+ (1分); Cl- (1分);无微粒(1分)
(4)A球和C球(或B球和C球)(1分)
(5)铜(或Cu)(1分)
略
现有下列七种物质,根据要求填空:
A 液氧 B KCl C 冰水混合物 D 氖 E 干冰 F Na2CO3 G 食盐水
(1)直接由原子构成的物质是 (填编号,下同);
(2)只由分子构成的物质是 ;
(3)只由离子构成的物质是 。
正确答案
(1)D (2)A、C、E (3)B、F
试题分析:.液氧是由分子构成的;KCl是由离子构成的离子化合物;冰水混合物属于纯净物,是由水分子构成的;氖是单质,由氖原子直接构成的;干冰是由分子构成的;Na2CO3是由离子构成的离子化合物;食盐水是氯化钠的混合物。
点评:该题是基础性试题的考查,主要是考查学生对物质组成的了解掌握情况,有利于调动学生的学习兴趣和学习积极性,难度不大。
(11分)下图分别为NaCl、CsCl及金刚石的晶体结构模型。
⑴ 在NaCl晶体中,在每个Na+离子的周围与它最接近的且距离相等的Na+离子共有_____个。在一个NaCl晶胞中,Cl-离子的个数等于________,Na+离子的个数等于________。
⑵ 在CsCl晶体中,每个Cs+离子周围与它最接近的且距离相等的Cs+离子共有_____个。每个Cs+离子周围与它最接近的且距离相等的Cl-离子共有_____个。
⑶ 在金刚石晶体中,每个C原子周围有________个C—C键,1 mol金刚石,含 C—C键________mol。
⑷ 如果将金刚石晶体结构模型中的C原子换成Si原子,并在每个Si—Si键中间插入O原子就成了SiO2的晶体结构模型。那么在SiO2晶体中,每个Si原子周围有______个O原子,每个O原子_______个Si原子;每个Si原子周围有_______个Si—O键,1mol SiO2中含有_____mol Si—O键。
正确答案
⑴12 4 4 ⑵ 6 8 ⑶ 4 2 ⑷ 4 2 4 4 每空1分共11分
⑴在NaCl晶体中,在每个Na+离子的周围与它最接近的且距离相等的Na+离子共12个,同层四个,上层四个,下层四个;用均摊法来分析,顶点占1/8,面心占1/2,棱上中心占1/4,体心占1;Cl-离子的个数=1+12х1/4=4,Na+离子的个数=8х1/8+6х1/2=4;
⑵在CsCl晶体中,每个Cs+离子周围与它最接近的且距离相等的Cs+离子共有6个,前后左右上下;
⑶在金刚石晶体中,每个C原子周围有4个C,每个C-C键为两个C相共用,含2mol C—C键;
⑷那么在SiO2晶体中,每个Si原子周围有4个O原子,每个O原子2个Si原子;每个Si原子周围有4个Si—O键,1mol SiO2中含有4mol Si—O键。
已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48。X的一种1:1型氢化物分子中既有σ键又有π键。Z是金属元素,Z的单质和化合物有广泛的用途。已知Z的核电荷数小于28,且次外层有2个未成对电子。工业上利用ZO2和碳酸钡在熔融状态下制取化合物M(M可看做一种含氧酸盐)。M有显著的“压电性能”,应用于超声波的发生装置。经X射线分析,M晶体的最小重复单位为正方体(如右图),边长为4.03×10-10 m,顶点位置为Z4+所占,体心位置为Ba2+所占,所有棱心位置为O2-所占。
⑴Y在周期表中位于______________;Z4+的核外电子排布式为______________;
⑵X的该种氢化物分子构型为___________,X在该氢化物中以_____________方式杂化。X和Y
形成的化合物的熔点应该_____________(填“高于”或“低于”)X氢化物的熔点。
⑶①制备M的化学反应方程式是________________________________________;
②在M晶体中,若将Z4+置于立方体的体心,Ba2+置于立方体的顶点,则O2-处于立方体的______;
③在M晶体中,Z4+的氧配位数为________;
④已知O2-半径为1.40×10-10 m,则Z4+半径为___________m。
正确答案
⑴第四周期 第ⅡA族(1分) 1s22s22p63s23p6(2分)
⑵直线型(1分) sp(2分) 高于(1分)
⑶①TiO2+BaCO3==BaTiO3+CO2↑(2分) ②面心(2分)
③6 (2分) ④6.15×10-11(2分)
略
[化学—选修物质结构与性质](15分)
第一个稀有气体化合物Xe[PtF6]被合成出来后,打破了“绝对惰性”的观念。
(1)Pt与Ni在周期表中位于同一族,写出基态Ni原子核外电子排布式______________________________。
(2)金属Pt内部原子的堆积方式与铜及干冰中CO2相同,右图正方体是Pt晶胞示意图,
叙述Pt原子在晶胞中位置:_______________________ 。
(3)已知XeO3分子中氙原子上有1对孤对电子,则XeO3为____________分子(填“极性”或“非极性”);XeO3分子中中心原子的杂化类型为 ;XeO3分子实际空间构型为 。
(4)一定压强,将HF和HCl混合气体降温时,首先液化的物质是 。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d84s2(3分)(2)正方体的八个顶点和六个面心(3分)
(3)极性 (1分) Xe原子以sp3杂化轨道成键(2分),三氧化氙分子为三角锥形分子(3分)
(4)HF先液化(3分)
略
(8分)【化学-物质结构与性质】
利用有关知识回答下列问题:
(1)B、F两元素形成的化合物的空间构型为 ,其中心原子的杂化类型为 。
(2)CH4与 (写微粒符号)互为等电子体。
(3)写出元素Cu基态原子的电子排布式 。
(4)Fe与CO可形成的Fe(CO)5型化合物,该化合物常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断该化合物晶体属于 晶体(填晶体类型)。
(5)Zn的离子的氢氧化物不溶于水,但可溶于氨水中,该离子与NH3间结合的作用力为 。
(6)金属Fe的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞分别如右图所示。则面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的原子个数之比为 。
正确答案
(最后一空2分,其余每空1分)
(1)平面正三角形 sp2杂化
(2)NH4+等
(3)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar] 3d104s1
(4)分子晶体 (5)配位键 (6) 2:
略
(15分)铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛,请根据下列实验回答问题:
(1)单质铁属于______晶体,将FeCl3溶液加热蒸干,灼烧所得的物质是______ (填化学式):
(2)请写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式______________________________
(3)金属Cu单独与氨水或单独与双氧水都不反应,但可与二者的混合溶液反应生成深蓝色溶液,在该深蓝色的浓溶液中加入乙醇所产生的现象是______,画出呈深蓝色的离子的结构式______.
写出Cu与氨水、双氧水反应的离子方程式:____________________________________.
(4)在硫酸亚铁溶液中加入过量的碳酸氢铵,有FeCO3沉淀生成,写出其化学方程式____________.
正确答案
(1)金属晶体(1分),Fe2O3(2分)
(2)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑(3分)
(3)析出深蓝色晶体(1分) (2分)
Cu+4NH3·H2O+H2O2=[Cu(NH3)4]2++4H2O+2OH-(3分)
(4)FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+CO2↑+(NH4)2SO4+H2O(3分)
试题分析:(1)单质铁属于金属晶体,FeCl3溶液存在Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+,加热蒸干促进水解生成氢氧化铁沉淀、灼烧氢氧化铁分解得Fe2O3;(2)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;(3)金属Cu与双氧水发生氧化还原反应,生成的铜离子随即与一水合氨中的氮形成配位键,这种离子化合在乙醇中溶解度小而析出深蓝色晶体,其结构为
,离子方程式是Cu+4NH3•H2O+H2O2=[Cu(NH3)4]2++4H2O+2OH-;(4)在硫酸亚铁溶液中加入过量的碳酸氢铵,有FeCO3沉淀生成,同时碳酸氢根离子电离出的氢离子与碳酸氢根离子结合成二氧化碳和水,化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+CO2↑+(NH4)2SO4+H2O。
(10分)已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前36号的元素,其原子序数依次增大。A与其他4种元素既不在同一周期又不在同一族。B和C属同一主族,D和E属同一周期,又知E是周期表中1—18列中的第8列元素。D的原子序数比E小6,D跟B可形成离子化合物其晶胞结构如右图。请回答:
(1)
A与B形成的化合物在固态时的晶体类型是 ;A与B形成的化合物比A与C形成的化合物熔点要____(填高、低)
(2)写出C的单质与水反应的离子方程式 ;
(3)如图所示,D跟B形成的离子化合物的化学式为 ;鉴别该离子化合物是否为晶体,最可靠的科学方法是 ,该离子化合物晶体的密度为ag·cm-3,B、D两元素的相对原子质量分别为b、c,则晶胞的体积是 cm3(只要求列出算式)。
正确答案
(1)分子晶体 高(2)Cl2+H2O=H+ +Cl-+HClO
(3)CaF2,X射线衍射法,(8b+4c)/a NA
在前36号元素中,符合周期表中1—18列中的第8列元素的是铁,即E是铁,则D是Ca。根据D跟B形成离子化合物晶胞结构可判断,该离子化合物是DB2,则B是F或Cl。因为B和C属同一主族,且原子序数前者小于后者,所以B只能是F,C是Cl,A与其他4种元素既不在同一周期又不在同一族,所以A是H。
(1)HF属于分子晶体,由于HF中含有氢键,所以HF的沸点高于氯化氢的。
(2)氯气溶于水生成盐酸和次氯酸。
(3)鉴别离子化合物是否为晶体,最可靠的科学方法是射线衍射法。在该晶胞中含有的该离子是8×1/8+6×1/2=4,则F-是8,所以晶胞的体积是(8b+4c)/a NA。
(10分)已知有关物质的熔、沸点数据如下表:
MgO
Al2O3
MgCl2
AlCl3
熔点(℃)
2852
2045
714
190(2.5×105Pa)
沸点(℃)
3600
2980
1412
177.8
(1)工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁;用电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。不用电解MgO的方法生产镁的原因是:___▲____; AlCl3可能为___▲____晶体。
(2)请设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属化合物的类型,其实验方法是_____▲____ 。
(3)AlCl3具有以下__▲__特殊性质(请填序号)。①液化②挥发③升华
正确答案
共10分
(1)MgO的熔点很高,很难熔融(2分) 分子(2分)
(2)分别将它们在一定条件下熔融,再进行导电实验,能导电的是离子化合物,不能导电的是共价化合物(3分)
(3)③(3分)
略
现有甲、乙、丙三种晶体的晶胞(甲中X处于晶胞的中心,乙中A处于晶胞的中心),可推知,甲晶体中X与Y的个数比是________,乙中A与B的个数比是________,丙晶胞中有________个C离子,有________个D离子。
正确答案
4∶3 1∶1 4 4
根据均摊规律:甲中体心X为1,顶点Y为×6。所以X∶Y=1∶
=4∶3。
同理可计算出乙、丙中微粒个数及其比值。
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