- 晶胞
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石墨晶体为层状结构,每一层均为碳原子与周围其他3个碳原子相结合而成平面片层,同层相邻碳原子间距142pm、相邻片层间距为335pm.如图是其晶体结构片层俯视图.下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A.每个碳原子形成3个σ键,采取sp2杂化,故A正确;
B.根据图片知,每个碳形成3个σ键,故B正确;
C.每个碳原子平均含有×
个σ键,所以碳原子数与σ键数之比为2:3,故C正确;
D.石墨片层之间的碳形成范德华力而不是共价键,故D错误;
故选D.
石墨晶体是层状结构,在每一层内;每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合,如图是其晶体结构的俯视图,则图中7个六元环完全占有的碳原子数是( )
正确答案
解析
解:根据图片知,每个碳原子被3个六元环占有,利用均摊法知,每个六元环含有碳原子个数==14,
故选D.
太阳能电池的发展已经进入了第三代.第一代为单晶硅太阳能电池,第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池,第三代就是铜铟镓硒CIGs(CIS中掺入Ga)等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池.
(1)亚铜离子(Cu+)基态时的价电子排布式表示为______.
(2)硒为第4周期元素,相邻的元素有砷和溴,则3种元素的第一电离能从大到小顺序为______(用元素符号表示).
(3)Cu晶体的堆积方式是______(填堆积名称),其配位数为______;往Cu的硫酸盐溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]SO4,下列说法正确的是______
A.[Cu (NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键、极性键和配位键
B.在[Cu(NH3)4]2+中Cu2+给出孤对电子,NH3提供空轨道
C.[Cu (NH3)4]SO4组成元素中第一电离能最大的是氧元素
D.SO42-与PO43-互为等电子体,空间构型均为正四面体
(4)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性,其化合物往往具有加合性,因而硼酸(H3BO3)溶于水显弱酸性,但它却只是一元酸,可以用硼酸在水溶液中的电离平衡解释它只是一元弱酸的原因.
①H3BO3中B的原子杂化类型为______;
②硼酸(H3BO3)溶液中存在如下反应:H3BO3(aq)+H2O(l)⇌[B(OH)4]-(aq)+H+(aq) K=5.7×10-10(298K)实验中不慎将NaOH沾到皮肤时,用大量水洗后要涂上硼酸溶液.写出硼酸与NaOH反应的离子方程式______
(5)硅与碳是同一主族元素,其中石墨为混合型晶体,已知石墨的层间距为335pm,C-C键长为142pm,计算石墨晶体密度______(写出计算过程,得出结果保留三位有效数字,NA=6.02×1023mol-1)
正确答案
3d10
Br>As>Se
面心立方最密堆积
12
AD
sp2
H3BO3+OH-=[B(OH)4]-
2.27g•cm-3
解析
解::(1)铜是29号元素,铜原子失去一个电子变成亚铜离子,所以亚铜离子核外有28个电子,基态铜离子(Cu+)的价电子排布式为:3d10;
故答案为:3d10;
(2)As、Se、Br属于同一周期且原子序数逐渐增大,这三种元素依次属于第IVA族、第VA族、第VIA族,第VA族元素大于其相邻元素的第一电离能,所以3种元素的第一电离能从大到小顺序为Br>As>Se;
故答案为:Br>As>Se;
(3)Cu晶体的堆积方式是面心立方最密堆积,配位数为12;
A、N与H原子形成极性共价键,[Cu(NH3)4]2+与SO42-形成离子键,Cu2+与NH3形成配位键,故A正确;
B、氨气分子的键角小于水分子的键角,故B错误;
C、金属的第一电离能比非金属元素的第一电离能大,故C错误;
D、SO42-与PO43-原子个数相等,价电子数相等,互为等电子体,空间构型均为正四面体,故D正确;
故答案为:面心立方最密堆积;12;AD;
(4)①H3BO3中B的价层电子对=3+(3+1-4×1)=3,所以采取sp2杂化;
故答案为:sp2;
②硼酸为一元弱酸,和NaOH溶液发生中和反应,反应方程式为H3BO3+OH-=[B(OH)4]-;
故答案为:H3BO3+OH-=[B(OH)4]-;
(5)石墨的层间距为335pm,可以认为一层石墨的厚度是335pm.对某一层石墨中的一个六元环,正六边形环的边长是142pm,面积S=6××142×142sin(
π)=52387.6 pm2.环的厚度h=335pm那么一个环占有的体积V=Sh=52387.6×335=1.754×107pm3=1.754×10-23cm3.六元环中每个C原子都被3个环共用,一个环实际有2个C原子.一个环的质量m=
=2×
=3.99×10-23g.所以,石墨的密度ρ=
=
=2.27g•cm-3.
故答案为:2.27g•cm-3.
晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元,C60晶胞结构如图所示,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、C60的相对分子质量是12×60=720,所以摩尔质量为720g/mol,故A错误;
B、由同种元素形成的不同种单质互为同素异形体,而苯是碳氢形成的化合物,故B错误;
C.根据均摊法可知,在C60晶胞中含有有C60分子的个数为:,故C错误;
D.根据晶胞的结构可知,以晶胞中顶点上的C60分子为研究对象,与它距离最近等距离的C60分子分布在立方体的面心上,每个C60分子被8个立方体共用,有12个面与之相连,所以每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个,故D正确;
故选D.
下列关于晶体的说法正确的组合是( )
①分子晶体中都存在共价键
②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
③金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低
④离子晶体中只有离子键没有共价键,分子晶体中肯定没有离子键
⑤CaTiO3晶体中(晶胞结构如图所示)每个Ti4+和12个O2-相紧邻
⑥SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
⑦晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
⑧氯化钠熔化时离子键被破坏.
正确答案
解析
解:①稀有气体为单原子分子,不存在共价键,故①错误;
②晶体含有阴离子,则一定含有阳离子,但金属晶体由阳离子与自由电子构成,没有阴离子,故②错误;
③金刚石、SiC属于原子晶体,键长C-C<Si-C,故金刚石中化学键更稳定,其熔点更高,NaF、NaCl都属于离子晶体,氟离子比较大于氯离子比较,故NaF的晶格能大于NaCl,则NaF的熔点更高,H2O、H2S都属于分子晶体,水分子之间存在氢键,熔点较高,熔点原子晶体>离子晶体>分子晶体,故金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低,故③正确;
④共价化合物一定不含离子键,但离子晶体中可能含有共价键,如氢氧化钠、过氧化钠、铵盐等,故④错误;
⑤以顶点Ti4+离子研究,与之最近的O2-位于面心上,每个Ti4+离子为12个面共用,故每个Ti4+和12个O2-相紧邻,故⑤正确;
⑥SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子形成4个Si-O共价键,故⑥错误;
⑦分子间作用力影响物理性质,分子稳定性属于化学性质,故⑦错误;
⑧氯化钠属于离子晶体,微粒之间作用为离子键,熔化时破坏离子键,故⑧正确,
故选D.
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