- 晶胞
- 共1643题
水是生命之源，它与我们的生活密切相关。在化学实验和科学研究中，水也是一种常用的试剂。
(1)氧原子在基态时，核外电子的轨道表示式为__________。
(2)写出与H2O分子互为等电子体的两种微粒_____________。
(3)水分子在特定条件下容易得到一个H+，形成水合氢离子(H3O+)。下列对上述过程的描述不合理的是
__________。
a．氧原子的杂化类型发生了改变
b．微粒的形状发生了改变
c．微粒的化学性质发生了改变
d．微粒中的键角发生了改变
(4)下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞图（未按顺序排列）。与冰的晶体类型相同的是
________ （请用相应的编号填写）。
(5)在冰晶体中，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键（如图所示）。已知冰的升华热是51 kJ/mol，除氢键外，水分子间还存在范德华力(11 kJ/mol)，则冰晶体中氢键的“键能”是___________kJ/mol。
(6)将白色的无水CuSO4溶解于水中，溶液呈蓝色，是因为生成了一种呈蓝色的配合离子。生成此配合离子的离子方程式为____________。
正确答案
(1)
(2)H2S或NH2- (3)a
(4)BC
(5)20
(6)Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2+
[三选一选修3：物质结构与性质]
血红素中含有C、H、O、N、Fe五种元素。回答下列问题：
（1）C、N、O、H四种元素中电负性最大的是__________（填元素符号），Fe2+稳定性比Fe3+稳定性__________（填“强”或“弱”），原因是________ 。
（2）下图所示为血红蛋白和肌红蛋白的活性部分——血红素的结构。血红素中N原子的杂化方式有_________，在下图的方框内用“→”标出Fe2+的配位键。
（3）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO____FeO（填“<”“>”）；
（4）根据等电子原理，写出N2O的电子式_________，分子的空间构型为__________。
（5）铁有δ、γ、α三种同素异形体，γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为__________，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为____。
正确答案
（1）O ；弱 ； Fe2+价电子3d6,为不稳定结构,Fe3+价电子3d5，为半充满稳定结构，所以Fe2+稳定性弱于Fe3+（2）sp2,sp3 ；
（3）>
（4）
（5）4 ；4:3
1963年在格陵兰Ika峡湾发现一种水合碳酸钙矿物ikaite。它形成于冷的海水中，温度达到8oC即分解为方解石和水。1994年的文献指出：该矿物晶体中的Ca2+ 离子被氧原子包围，其中2个氧原子来自同一个碳酸根离子，其余6个氧原子来自6个水分子。它的单斜晶胞的参数为：a =" 887" pm, b =" 823" pm, c =" 1102" pm, β = 110.2°，密度d =" 1.83" g cm-3，Z = 4。
⑴ 通过计算得出这种晶体的化学式。
⑵ 研究了这种晶体在加压下受热膨胀体积增大的情形，并与冰及钙离子配位数也是8的二水合石膏晶体(gypsum)作了对比，结果如下图所示（纵坐标为相对体积）：
为什么选取冰和二水合石膏作对比？实验结果说明什么？
⑶ 这种晶体属于哪种类型的晶体？简述理由。
正确答案
⑴ikaite晶胞体积：
V = abc sinβ =" (8.87" ´ 8.23 ´ 11.02 ´ 10-24 cm3) ´ sin110.2° =" 7.55" ´ 10-22 cm3
设晶胞中含有n个水分子，晶胞的质量：m =" 4" ´ (100 + 18 n) / NA (g)
晶体密度：d = m/V =" 4" ´ (100 + 18 n) / ( 6.02 ´ 1023 ´ 7.55 ´ 10-22)（g cm-3）=" 1.83" g cm-3
100 + 18 n =" 208 " n = 6
该晶体的化学式为 CaCO3× 6H2O
⑵Ikaite在冷水中形成，而且含有大量结晶水，分解温度又接近冰的熔点，可能与冰的结构有相似性，故选取冰作参比物；
石膏是带结晶水的钙的含氧酸盐，而且钙的配位数也是8，可能与ikaite结构相似，故选取石膏作参比物。
实验结果说明ikaite的结构跟冰相似。
⑶分子晶体。
晶体分解温度接近冰的熔点，体积随温度的变化趋势也接近冰，可认为晶体中的化学微粒是CaCO3× 6H2O，它们以分子间作用力（氢键和范德华力）构成晶体。
⑴根据题意，设ikaite的化学式为CaCO3·nH2O，利用公式
⑵题中之所以选择这两种物质作类比，是想了解ikaite的结构，因此组成、性质等相似性是类比的基础。从图象上看，由于冰与ikaite体积－温度变化曲线最接近，所以冰与ikaite结构最相似。
⑶从⑵问中可知，该晶体与冰晶体结构最接近，所以晶体类型相同，即同为分子晶体。
确定物质性质的重要因素是物质结构．请回答下列问题．
（1）已知A和B为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：
A通常显______价，A的电负性______B的电负性；
A的第一电离能______B的第一电离能（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似（如图1所示，其中TiN中N呈-3价），已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：
则该 4种离子晶体熔点从高到低的顺序是：______．其中MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有______个．
（3）金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，磁记录性能越好．离子型氧化物V2O5和CrO2中，适合作录音带磁粉原料的是______．
（4）某配合物的分子结构如图2所示，其分子内不含有______（填序号）．
A．离子键 B．极性键 C．金属键
D．配位键 E．氢 键 F．非极性键
（5）某离子X+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3-形成的晶体结构如右图所示．X的元素符号是______，与同一个N3-相连的X+有______个．
（6）在硼酸[B（OH）3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构．则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是______
A．SP，范德华力 B．sp2，范德华力 C．sp2，氢键 D．sp3，氢键
（7）CaC2中
正确答案
（1）从表中原子的第一至第四电离能可以看出，A的第三电离能小，第四电离能较大，说明易失去3个电子，
则A的化合价为+3价，应为Al元素，B的第二电离较小，第三电离能较大，说明易失去2个电子，则B的化合价为+2价，应为Mg元素，镁的电负性小于铝的，而铝的第一电离能小于镁的；
故答案为：+3；＞；＜；
（2）离子晶体的晶格能越大其熔点越高，晶格能与离子电荷成正比，与离子半径成反比，氮离子电荷大于镁离子和钙离子，镁、钙离子电荷大于钾离子，镁离子半径小于钙离子半径，所以4种离子晶体熔点从高到低的顺序是TiN＞MgO＞CaO＞KCl，采用X、Y、Z三轴切割的方法知，镁离子周围和它最邻近且等距离的Mg2+有12个，
故答案为：TiN＞MgO＞CaO＞KCl；12；
（3）金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，磁记录性能越好，V 5+核外电子排布式为1S22S22P63S23P6，核外没有孤电子，Cr4+核外电子排布式为1S22S22P63S23P63d1，有1个孤电子，所以适合作录音带磁粉原料的是CrO2，故答案为：CrO2；
（4）该配合物中，碳原子和碳原子之间存在非极性共价键，碳原子和氢原子之间存在极性共价键，镍原子和氮原子之间存在配位键，氧原子和另一分子的氢原子间存在氢键，
故选AC；
（5）某离子X+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，该离子含有28个电子，则该原子含有29个电子为铜元素，采用X、Y、Z三轴切割的方法知X+个数是6；
故答案为：Cu；6；
（6）在硼酸[B（OH）3]分子中，每个B原子含有3个σ键，不含孤电子对，所以采取sp2杂化，N、O、F与与另一分子的H原子易形成氢键，氢键比范德华力大，所以同层分子间的主要作用力是氢键，故选C；
（7）CaC2中
，每个
故答案为：
；2NA．
氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如下图所示：
请回答下列问题：
(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是________________、____________________；
(2)基态B原子的电子排布式为________；B和N相比，电负性较大的是________，BN中B元素的化合价为________；
(3)在BF3分子中，F－B－F的键角是________，B原子的杂化轨道类型为________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，
(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为________，层间作用力为____________；
(5)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm。立方氮化硼晶胞中含有________个氮原子、________个硼原子，立方氮化硼的密度是________g·cm－3(只要求列算式，不必计算出数值。阿伏加德罗常数为NA)。
正确答案
(1)B2O3＋3CaF2＋3H2SO4
(2)1s22s22p1 N ＋3 (3)120° sp2 正四面体
(4)共价键(极性共价键) 分子间作用力
(5) 4 4
试题分析：(1)根据反应物以及原子守恒可知，该反应的方程式是B2O3＋3CaF2＋3H2SO4
(2)根据工作原理可知，基态B原子的电子排布式为1s22s22p1；非金属性越强，电负性越大，则B和N相比，电负性较大的是N，所以BN中B元素的化合价为＋3价。
（3）根据价层电子对互斥理论可知，在BF3分子中B原子含有的孤对电子对数＝（3－3×1）÷2＝0，所以该分子是平面正三角形结构，则F－B－F的键角是120°，B原子的杂化轨道类型为sp2。
（4）B原子与N原子都是非金属元素，则二者之间的化学键为极性键。根据石墨的结构可知，层间作用力为分子间作用力。
（5）立方氮化硼的晶体结构和金刚石类似，则在其晶胞中含有的氮原子和硼原子的个数都是
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，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。也有助于激发学生的学习积极性和学习兴趣。
扫码查看完整答案与解析