- 晶体结构与性质
- 共7164题
(5分)德国和美国科学家首次制造出了由20个碳原子组成的空心笼状分子C20,该笼状结构是由许多正五边形构成的(如图所示)。请回答:
C20分子中共有 个正五边形,共有 条棱边。
C20晶体属于 (填晶体类型)。
正确答案
12;30;分子晶体
略
(10分)某离子晶体晶胞如图所示,阳离子 X(●)位于立方体的顶点,阴离子Y(○)位于立方体的中心,试分析:
(1)晶体中Y的配位数是 ; X的配位数是 ;该晶体的化学式为 。
(2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有 个。
(3)该晶体的摩尔质量为M g/mol,晶体密度为ρ g/cm3,阿伏加德罗常数为NA,则晶体中两个距离最近的X中心间的距离为 cm。
正确答案
(10分)⑴8 ;8; XY ⑵6 ⑶
略
在核电荷数1~18的元素中,其单质属于金属晶体的有_________;金属中,密度最小的是
_________,地壳中含量最多的是_________,熔点最低的是_____________,既能与酸反应又能与碱反应的金属元素是_________,单质还原性最强的是_________。
正确答案
Li、Be、Na、Mg、Al;Li;Al;Na;Be、Al;Na
下图是部分短周期元素的单质熔点的变化图,根据此图,填写下列空格
(1)③号元素位于周期表第__________周期_______族,其单质的一种同素异形体能导电,该同素异形体的名称叫______________。
(2)⑤、⑥两种元素形成的最高价氧化物对应的水化物之间相互反应的离子方程式为________________________________。
(3)②、④两元素形成的化合物其晶体有两种结构,其中一种结构与金刚石相似,该结构的晶体属
___________晶体,若使其熔化,需破坏的作用力为___________
正确答案
(1)二;ⅣA;石墨
(2)Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O
(3)原子;共价键
Ⅰ铂(Pt)单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示,其晶胞特征如下图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。
(1)由图可知,金属晶体铂的堆积方式为__________,一个晶胞中含有__________个铂原子,距离每个铂原子最近且等距离的铂原子有____________个。
Ⅱ 铂元素的一种化合物:PtCl2(NH3)2可以形成两种固体,一种为淡黄色,在水中的溶解度较小,另一种为黄绿色,在水中的溶解度较大,请回答下列问题:
(2)PtCl2(NH3)2是___________ (填写选项字母);
A.平面四边形结构 B.四面体结构
(3)请在下侧空格内画出淡黄色固体分子的几何构型图:
(4)黄绿色固体物质是由_________组成(填“极性分子”或“非极性分子”);
(5)两种固体在水中的溶解性差异,可以用__________原理来解释;
(6)NH3中的N—H键是__________ (填写选项字母);
A.sp3—s σ键 B.sp2—s σ键 C.sp3—p σ键 D.sp3—s ?键
Ⅲ 碳铂是1,1-环丁二羧酸二氨合铂(Ⅱ)的简称,是第二代铂族抗癌药物。碳铂的结构为:
(7)化学键种类很多,如:A.极性共价键 B.非极性共价键 C.配位键 D.离子键 E.金属键 F.σ键 G.π键。碳铂中含有的作用力有___________(填数字)。
①ABCFG ②ABDF ③ACEG ④DE
(8)在碳铂分子中,C原子的杂化方式有____________种。
正确答案
(1)面心立方 ;4 ;12
(2)A
(3)
(4)极性分子
(5)相似相溶
(6)A
(7)①
(8)2
1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg,以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。
(一)科学家通过X射线探明,NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似,其中三种晶体的晶格能数据如下表:
四种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是 (二)科学家通过X射线推测胆矾中微粒间的作用力,胆矾的结构示意图可简单表示如下:
(1)胆矾晶体中含有 (填字母代号)
A.配位键 B.离子键 C.极性共价键 D. 金属键 E.氢键 F.非极性共价键
(2)Cu2+还能与NH3、Cl-等形成配位数为4的配合物,已知[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型,[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-,能得到两种不同结构的产物,则[Cu(NH3)4]2+的空间构型为 。
(3)金属铜采用下列 (填字母代号)堆积方式。
A.
B.
C.
D.
(4)下图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图,该晶体的密度为a g/cm3,设阿伏伽德罗常数的值为NA,则该晶胞的体积为 cm3。
正确答案
(一) MgO>CaO> NaCl> KCl
(二)(1)ABCE
(2)平面正方形
(3)C
(4)
有A、B、C、D四种元素,A元素和B元素的原子都有1个未成对电子,A+比B-少一个电子层,B原子得一个电子填入3p轨道后,3p轨道已充满;C原子的p轨道中有3个未成对电子,其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大;D的最高化合价和最低化合价的代数和为4,其最高价氧化物中含D质量分数为40%,且其核内质子数等于中子数。R是由A、D两元素形成的离子化合物,其中A+与D2-离子数之比为2:1。请回答下列问题:
(1)A元素形成的晶体属于____晶体,其熔沸点比同周期的金属元素单质的要低,这是因为___________。
(2)B-的电子排布式为______,在CB3分子中C元素原子的原子轨道发生的是____杂化。
(3)C的氢化物的空间构型为________________。
(4)B元素的电负性____D元素的电负性(填“>”,“<”或“=”);用一个化学方程式说明B、D两元素形成的单质的氧化性强弱:__________________。
正确答案
(1)金属;因为钠在同周期中的原子半径大,单位体积内的自由电子数目少,所以金属键弱,熔沸点低
(2)1s22s22p63s23p6;sp3(3)三角锥型
(4)>;H2S+Cl2=2HCl+S↓
把以下左栏列举的金属的用途与右栏列举的有关金属的性质用线连起来。
①金属可制成比纸还薄的金箔 a.导电性好
②生活中用铁锅做饭 b.还原性强
③用铁回收照相定影废液中的银 c.延展性好
④用铜制作印刷电路 d.导热性好
⑤用铝合金做门窗框架 e.强度、硬度大
⑥用铝做电线、电缆 f.耐腐蚀
⑦用青铜、黄铜做雕塑 g.质软且轻
正确答案
①-c ;②-d ;③-b ;④-a ;⑤-e、f ;⑥-a、g ;⑦-e、f
C、Si、Ge、Sn是同族元素,该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要应用。请回答下列问题:
(1)Ge的原子核外电子排布式为_______________________。
(2)C、Si、Sn三种元素的单质中,能够形成金属晶体的是________________。
(3)按要求指出下列氧化物的空间构型、成键方式或性质
①CO2分子的空间构型及碳氧之间的成键方式_____________________________;
②SiO2晶体的空间构型及硅氧之间的成键方式_____________________________;
③已知SnO2是离子晶体,写出其主要物理性质____________________________。(写出2条即可)
(4)CO可以和很多金属形成配合物,如Ni(CO)4,Ni与CO之间的键型为_______________。
(5)碳氧键的红外伸缩振动频率与键的强度成正比,已知Ni(CO)4中碳氧键的伸缩振动频率为2060 cm-1,
CO分子中碳氧键的伸缩振动频率为2143 cm-1,则Ni(CO)4中碳氧键的强度比CO分子中碳氧键的强度________(填字母)
(A)强 (B)弱 (C)相等 (D)无法判断
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2 (2)Sn
(3)①直线型,共价键;②Si-O通过共价键形成四面体结构,四面体之间通过共价键形成空间网状结构、
共价键;③熔融时能导电、较高的熔点
(4)配位键
(5)B
由烷基镁热分解制得镁的氢化物。实验测定,该氢化物中氢的质量分数为7.6%,氢的密度为0.101 g cm3,镁和氢的核间距为194.8 pm。已知氢原子的共价半径为37pm,Mg2+ 的离子半径为72 pm。
⑴ 写出该氢化物中氢的存在形式,并简述理由。
⑵ 将上述氢化物与金属镍在一定条件下用球磨机研磨,可制得化学式为Mg2NiH4的化合物。X-射线衍射分析表明,该化合物的立方晶胞的面心和顶点均被镍原子占据,所有镁原子的配位数都相等。推断镁原子在Mg2NiH4晶胞中的位置(写出推理过程)。
⑶ 实验测定,上述Mg2NiH4晶体的晶胞参数为646.5 pm,计算该晶体中镁和镍的核间距。已知镁和镍的原子半径分别为159.9 pm和124.6 pm。
⑷ 若以材料中氢的密度与液态氢密度之比定义储氢材料的储氢能力,计算Mg2NiH4的储氢能力(假定氢可全部放出;液氢的密度为0.0708 g·cm-3)。
正确答案
⑴H-
镁-氢间距离为194.8 pm,Mg2+离子半径为72 pm,则氢的半径为194.8 pm-72 pm =123 pm。此值远大于氢原子的共价半径, 这说明H原子以H 离子的形式存在。
⑵Mg原子与Ni原子数之比为2 : 1,故每个晶胞中含8个镁原子。所有镁原子的配位数相等,它们只能填入由镍原子形成的四面体空隙。
镁原子的位置用下列坐标参数:
1/4, 1/4, 1/4; 1/4, 1/4, 3/4; 3/4, 3/4, 1/4; 3/4, 3/4, 3/4;
1/4, 3/4, 1/4; 1/4, 3/4, 3/4; 3/4, 1/4, 1/4; 3/4, 1/4, 3/4。
⑶镁镍间的距离为
不能用原子半径相加计算镁-镍间的距离。
⑷储氢能力=晶体的密度×氢的质量分数÷液氢密度
= 1.40
=" 1.4"
⑴镁-氢间距离为194.8 pm,Mg2+离子半径为72 pm,则氢的半径为194.8 pm-72 pm =123 pm。此值远大于氢原子的共价半径, 这说明H原子以H 离子的形式存在。
⑵该晶体中,Ni原子按面心立方方式排列,该结构中原子数∶四面体空隙数∶八面体空隙数=1∶2∶1,从Ni和Mg的配位数可知,Mg填入四面体空隙中。
⑶直接利用空间中两点间的距离计算公式,计算(0,0,0)和(1/4,1/4,1/4)两点间的距离。
⑷本题的核心在于检查学生晶体密度的计算公式的掌握及熟练程度,将数据带入公式,求得晶体的密度,乘于氢的质量分数求得储氢密度,最后与液氢的密度相比,求该材料的储氢能力。
(11分) 铬同镍、钴、铁等金属可以构成高温合金、电热合金、精密合金等,用于航空、宇航、电器及仪表等工业部门。
(1)钴原子的基态电子排布式为_____________________ _____________。
(2)金属铬的堆积方式属于A2型,其晶胞示意图为________(填序号)。
(3)氯化铬酰(CrO2Cl2)常温下为暗红色液体,熔点-96.5 ℃,沸点117 ℃,能与丙酮(CH3COCH3)、CCl4、CS2等互溶。
①固态CrO2Cl2属于______ __晶体;
②丙酮中碳原子采取的杂化方式为_ __;
③CS2属于____ _ ___(填“极性”或“非极性”)分子。
(4)+3价铬的配合物K[Cr(C2O4)2(H2O)2]中,配体是________________,与C2O42—互为等电子体的分子是(填化学式)___ _____。
(5)CrCl3·6H2O(相对分子质量为266.5)有三种不同颜色的异构体:[Cr(H2O)6]Cl3、[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O和[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O。为测定蒸发CrCl3溶液析出的暗绿色晶体是哪种异构体,取2.665 g CrCl3·6H2O配成溶液,滴加足量AgNO3溶液,得到沉淀1.435 g。该异构体为_________ ___________(填化学式)。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2(2分)(2)B(1分)(3)①分子 (1分)②sp2杂化、sp3杂化 (各1分)③非极性 (1分)
(4)C2O42—、H2O N2O4 (各1分)(5)[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O(1分)
(1)根据构造原理可形成钴原子的基态电子排布式。
(2)金属铬的堆积方式属于A2型,所以选项AD不正确。选项C不是立方体,错误,所以选项B正确。
(3)丙酮(CH3COCH3)、CCl4、CS2等均属于非极性分子,根据相似相溶原理可判断,固态CrO2Cl2属于分子晶体。根据丙酮的结构简式可知,2个甲基上的碳原子是sp3杂化,羰基碳原子是sp2杂化。CS2中的碳原子是sp杂化,属于直线型结构,是非极性分子。
(3)提供孤对电子的是配体,所以该化合物中C2O42—和H2O是配体。原子数和电子数均相等的是等电子体,因此和C2O42—互为等电子体的分子是N2O4。
(4)氯化银沉淀是1.435g,物质的量是。2.665 g CrCl3·6H2O的物质的量是0.01mol,这说明分子中只有1个氯离子可以电离出,另外2个是配体,所以异构体是[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O。
通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热(ΔH),化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。
请回答下列问题:
(1)比较下列两组物质的熔点高低(填“>”或“<”)。SiC____________Si;SiCl4____________SiO2。
(2)下图立方体中心的“●”表示硅晶体中的一个原子,请在立方体的顶点用“●”表示出与之紧邻的硅原子。
(3)工业上高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)该反应的反应热ΔH=________ kJ·mol-1。
正确答案
(1)> <
(2)如下图
(3)236
(1)SiC和晶体Si皆为原子晶体,由于碳化硅晶体中的Si—C键的键能大于硅晶体中Si—Si键的键能,故SiC的熔点比Si高;SiCl4为分子晶体,SiO2为原子晶体,故SiCl4的熔点比SiO2低。
(2)晶体硅的结构与金刚石相似,每个硅原子都被相邻的4个硅原子包围,这4个硅原子位于四面体的四个顶点上,被包围的硅原子处于正四面体的中心。
(3)根据题目所给反应式,需要断裂的旧化学键键能之和为4×360 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1=2 312 kJ·mol-1,形成的新化学键键能之和为4×431 kJ·mol-1+2×176 kJ·mol-1=2 076 kJ·mol-1,所以ΔH=236 kJ·mol-1。
(12分)已知:G、Q、R、T、X、Y、Z都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次增大。G的简单阴离子最外层有2个电子,Q原子最外层电子数是内层电子数的两倍,X元素最外层电子数与最内层电子数相同;T2R的晶体类型是离子晶体,Y原子基态3p原子轨道上有2个未成对电子,其单质晶体类型属于原子晶体;在元素周期表中Z元素位于第10列。
回答下列问题:
⑴Z的核外电子排布式是 。
⑵X以及与X左右相邻的两种元素,其第一电离能由小到大的顺序为 。
⑶QR2分子中,Q原子采取 杂化,写出与QR2互为等电子体的一种分子的化学式: 。
⑷分子式为Q2G6R的物质有两种,其中一种易溶于水,原因是 ;T的氯化物的熔点比Y的氯化物的熔点高,原因是 。
⑸据报道,由Q、X、Z三种元素形成的一种晶体具有超导性,其晶体结构如图所示。晶体中距每个X原子周围距离最近的Q原子有 个。
正确答案
⑴1s22s22p63s23p63d84s2 ⑵Na
⑷该物质分子与水分子形成氢键
B、D的固态氯化物分别属于离子晶体和分子晶体,离子晶体的熔点一般高于分子晶体
⑸2
根据元素的结构及其性质可知,G、Q、R、T、X、Y、Z分别是H、C、O、Na、Mg、Si、Ni。
(1)根据构造原理可知,镍原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2 。
(2)镁自由相邻的是钠和铝,金属性越强,第一电离能越小。由于镁原子的3s轨道电子是全充满状态,稳定性强,第一电离能大于铝的,所以第一电离能由小到大的顺序为Na
(3)CO2是直线型结构,碳原子是sp杂化。价电子和原子数分别都相等的是等电子体,所以和CO2互为等电子体的是N2O。
(4)乙醇分子能与水分子形成氢键,且乙醇是极性分子,乙醚是非极性分子,根据相似相溶原理可知,乙醇易溶于水。氯化钠形成的晶体是离子晶体,四氯化硅形成的是分子晶体,离子晶体的熔点一般高于分子晶体。
(5)根据晶胞可知,晶体中距每个X原子周围距离最近的Q原子有4÷2=2个。
(1) 已知在一定条件下的反应4HCl+O2=2Cl2 +2H2O中, 有4mol HCl被氧化时,放出120kJ的热量,且
则断开1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差为__________KJ。
(2)科学家通过X射线探明,NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似,其中三种晶体的晶格能数据如下表:
四种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高 到低的顺序是 。
(3)已知AlCl3熔点190℃,沸点183℃,结构如右图所示:AlCl3晶体内含有的作用力有 (填序号)。
A.离子键 B.共价键 C.金属键
D.配位键 E.范德华力 F. 氢键
(4)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物中的阴离子均为无限长链结构(如下图),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为 ,已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种的化学式为 。
正确答案
(1)33
(2)MgO> CaO> NaCl > KCl (3) B、D、E(漏一个扣1分,错选0分)
(4)SP3 K2CuCl3
试题分析:(1)△H=断裂化学键吸收的能量-形成化学键放出的能量=4×x kJ/mol+498k
J/mol-2×243kJ/mol-2×2×y kJ/mol=-120kJ/mol,解得y-x=33kJ/mol。
(2)离子半径Mg2+<Na+<O2-<Ca2+<Cl-;离子电荷数Na+=Cl-<O2-=Mg2+=Ca2+,离子晶体的离子半径越小,带电荷数越多,晶格能越大,则晶体的熔沸点越高,则NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是MgO>CaO>NaCl>KCl。
(3)已知AlCl3熔点190℃,沸点183℃,这说明氯化铝的熔沸点很低,所以形成的晶体类型是分子晶体,根据结构可知,分子中含有的作用力有共价键、配位健和分子间作用力,答案选BDE。
(4)a位置上Cl原子成2个单键,含有2对孤对电子,杂化轨道数为4,所以杂化轨道类型为sp3。一种化合物的化学式为KCuCl3,其中铜元素为+2价,故另一种化合物中铜为+1价,CuCl3原子团的化合价为-2,其化学式为:K2CuCl3。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题综合性强,在注重对学生基础知识巩固和训练的同时,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的应试能力和逻辑推理能力。
(A)(10分)HN3称为叠氮酸,常温下为无色有刺激性气味的液体。N3—也被称为类卤离子。用酸与
叠氮化钠反应可制得叠氮酸。而叠氮化钠可从下列反应制得:
NaNH2+N2O=NaN3+H2O。HN3、浓盐酸混合液可溶解铜、铂、金等不活泼
金属,如溶解铜生成CuCl2—。铜和铂的化合物在超导和医药上有重要应用,
Cu的化合物A(晶胞如图)即为超导氧化物之一,而化学式为Pt(NH3)2Cl2
的化合物有两种异构体,其中B异构体具有可溶性,可用于治疗癌症。试
回答下列问题:
(1)基态氮原子核外电子排布的轨道表示式为 。
(2)元素N、S、P的第一电离能(I1)由大到小的顺序为 。
(3)HN3属于 晶体,N3—的空间构型是_____,与N3—互为等电子体的分子的化学式为 (写1种)。NH2—的电子式为 ,其中心原子的杂化类型是 。
(4)CuCl2—中的键型为 ,超导氧化物A的化学式为
(5)治癌药物B的结构简式为
(B)(10分)以下是以绿矾、碳酸氢铵和氯化钾为原料制备生产市场较紧俏的硫酸钾产品的新工艺 。已知:反应(Ⅰ)的化学方程式为:FeSO4•7H2O+2NH4HCO3= FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O
反应(Ⅱ)的化学方程式为:(NH4)2SO4+2KC1=K2SO4+ 2NH4Cl
工艺流程如下:
试回答下列问题:
(1)该工艺中的副产品是 。(填化学式)
(2)操作C的名称为 。
(3)原料绿矾、碳酸氢铵的最佳投料比是 (质量比)时,FeSO4的转化率大于95%。
(4)物质甲是 (填化学式),反应(Ⅲ)是甲物质与适量空气煅烧,温度为700~800℃,煅烧时间为1~1.5 h时可获得符合国标一级品要求的氧化铁红,其化学方程式是__________。
正确答案
(A)(1)
(2)N>P>S
(3)分子,直线,CO2 (N2O、CS2,写1个即可), sp3
(4)配位键(写共价键也可) YBa2Cu3O7 (5)
(B)(1)Fe2O3、NH4Cl
(2)蒸馏(3)278:79 (4)FeCO3,4FeCO3+O2=2Fe2O3 +4CO2
(A)(3)N3—有22个电子,且其等电子体需由三个原子构成。
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