- 晶体的常识
- 共3962题
石墨晶体结构如下图所示,每一层由无数个正六边形构成。
(1)平均每个正六边形所占有的碳原子数目为 。
(2)平均每个正六边形所占有的共价键数目为 。
正确答案
(1)2 (2)3
每个碳原子为3个正六边形共用,每个正六边形拥有这个碳原子的1/3,所以每个正六边形平均拥有的碳原子数为:1/3×6=2;同理,每个碳碳共价键为2个正六边形共用,每个正六边形拥有这个键的1/2,所以每个正六边形平均拥有的共价键数目为:1/2×6=3。
(每空2分,共12分)
现有A、B、C、D、E、F六种物质或粒子,其中A、B、C、D都具有如图所示的结构或结构单元,(图中正四面体以外可能有的部分未画出,虚线不表示化学键或分子间作用力,X、Y可以相同也可以不同)。A、B的晶体类型相同。单质A的同素异形体能与B物质发生置换反应。C、D、E、F含有相等的电子数,且D是阳离子,D与F的组成元素相同。C、E、F的晶体类型相同,由E构成的物质常温下呈液态。请回答下列问题:
(1)写出单质A的同素异形体与B物质发生置换反应的化学方程式______ ;同主族的第四周期元素基态原子的外围电子排布式为 。
(2)上述六种物质或粒子的组成元素中有三种处于同一周期,请写出这三种元素第一电离能由大到小的顺序: 。
(3)上述六种物质或粒子中互为等电子体的是 (写出化学式)。
(4)F分子的中心原子杂化类型是 ,F易溶于E,其原因是
________________ 。
正确答案
(1)SiO2 + 2CSi + 2CO ↑ 4S24P2 (2)N>O>C
(3)CH4;NH4+ (4)SP3杂化,NH3和H2O为极性分子符合相似相溶原理,且NH3和H2O分子之间能形成氢键
能形成键角为109°28′的单质是金刚石,即A是碳,在高温下碳能和二氧化硅发生反应生成单质硅和CO。常温下呈液态的是水,则E是水,所以D是NH4+,F是氨气,C是甲烷。
(1)反应式为SiO2 + 2CSi + 2CO ↑。第四周期第ⅣA元素是锗,其基态原子的外围电子排布式为4S24P2。
(2)处于同一周期的是C、N、O。非金属性越强第一电离能越大。但由于氮元素中2p轨道的单质是半充满状态,稳定性强,所以这三种元素第一电离能由大到小的顺序是N>O>C。
(3)电子数和原子数都相同的分子是等电子体,因此互为等电子体的是CH4和NH4+。
(4)氨气中中心原子的孤对电子是(5-1×3)÷2=1,所以是三角锥形结构,属于sp3杂化。由于NH3和H2O为极性分子符合相似相溶原理,且NH3和H2O分子之间能形成氢键,属于氨气极易溶于水。
①MgCl2 ②干冰③冰 ④Na2O2 ⑤白磷(P4)⑥硫磺 ⑦Na2CO3 ⑧金刚石 ⑨NaOH ⑩SiO2
(1)以上物质中属于离子晶体的是 ;
(2)属于分子晶体的是 。
(3)属于原子晶体的是_________(填序号)
正确答案
(1)①④⑦⑨ (2)②③⑤⑥ (3)⑧⑨
考查晶体类型的判断。离子间通过离子键形成的晶体是离子晶体,分子间通过分子间作用力形成的晶体是分子晶体,原子间通过共价键形成的空间网状结构的晶体是原子晶体,由金属阳离子和自由电子构成的晶体是金属晶体。据此判断①④⑦⑨是离子晶体,②③⑤⑥属于分子晶体,⑧⑨属于原子晶体。
(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
(10分).铜及其合金是人类最早使用的金属材料。
⑴下图是金属Ca和Cu所形成的某种合金的晶胞结构示意图,则该合金中Ca和Cu的原子个数比为 。
⑵Cu2+能与NH3、H2O、Cl-等形成配位数为4的配合物。
①[Cu(NH3)4]2+中存在的化学键类型有 (填序号)。
②[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-取代,能得到两种不同结构的产物,则[Cu(NH3)4]2+的空间构型为 。
并画出这两种不同结构的产物的结构简式(体现配位键):
正确答案
⑴ 1:5 ⑵ ①A、C ②平面正方型;、
(1)根据晶胞结构可知,该晶胞中含有的Ca是8×1/8=1,含有的Cu是8×1/2+1=5,所以原子个数之比是1︰5。
(2)①配合物中一定含有配位键,A正确。另外氨气中还存在极性键,所以答案选AC。
②[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代,能得到两种不同结构的产物,说明结构不是正四面体型,而是平面正方形结构。这两种物质的结构简式分别为、
。
(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。
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