- 晶体的常识
- 共3962题
某氮铝化合物X具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，被广泛应用于陶瓷工业等领域．
（1）基态氮原子的核外电子排布式为______．
（2）工业上用氧化铝与氮气和碳在一定条件下反应生成X和CO，X的晶体结构如图所示，其化学式______，工业制备X的化学方程式为______．
（3）X晶体中包含的化学键类型为______．（填字母标号）A．离子键B．共价键C．配位键D．金属键
X晶体中氮原子的杂化类型为______杂化．
（4）已知氮化硼与X晶体类型相同，且氮化硼的熔点比X高，可能的原因是______．
（5）若X的密度为ρg/cm3，则晶体中最近的两个N原子的距离为______cm．（阿伏加德罗常数的值用NA表示）
正确答案
1s22s22p3
AlN
Al2O3+N2+3C=2AlN+3CO
BC
sp3
氮化硼与氮化铝均为原子晶体，且硼原子半径小于铝原子半径，B-N键键能大于Al-N键键能
解析
解：（1）氮是7号元素，核外电子数是5，核外电子排布式为1s22s22p3，故答案为：1s22s22p3；
（2）根据X的晶体结构图可知，晶胞中含有氮原子为4，含有铝原子
（3）由AlN的晶胞结构可知，一个N原子与距离最近的四个Al原子成键，因此N采取sp3杂化，根据X的结构可知，每个铝和氮周围都有四个共价键，都达八电子稳定结构，而铝原子最外层原来只有三个电子，氮原子最外层有5个电子，所以在AlN中有配位键，根据AlN的性质可知它为原子晶体，所以晶体中含有共价键，
故答案为：BC；sp3；
（4）氮化硼与AlN相比，硼原子半径比铝原子半径小，所以键能就大，它们都是原子晶体，所以氮化硼的熔点比AlN高，
故答案为：氮化硼与氮化铝均为原子晶体，且硼原子半径小于铝原子半径，B-N键键能大于Al-N键键能；
（5）晶体N原子位于晶胞体对角线的
根据晶胞的密度ρ=
进而求得底面对角线的长度为
故答案为：
（1）卤化氢中，HF的沸点高于HCl，原因是______．
（2）如图所示为F-与Mg2+、K+形成的某种离子晶体的晶胞，其中“O”表示的离子是______（填离子符号）．
（3）多卤化物Rb[ICl2]分解时生成晶格能相对较大的铷（Rb）的卤化物，则该卤化物的化学式为______．
（4）BF3与NH3，能发生反应生成X（H3BNF3），X的结构式为______（用“→”表示出配位键）：X中B原子的杂化学式为______．
（5）有一类物质的性质与卤素类似，称为“拟卤素”[如（SCN）2、（CN）2等]．（CN）2的结构式为N≡C-C≡N，该分子中σ键和π键数目之比为______．
正确答案
解：（1）卤族元素氢化物为分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，但
HF分子之间存在氢键，沸点最高，故答案为：HF分子间形成氢键；
（2）该晶胞中“O”的个数=
（3）物质的晶格能与离子半径成反比，晶格能越大物质越稳定，氯离子半径小于碘离子半径，所以形成的化合物是RbCl，故答案为：RbCl；
（4）该化合物中，B原子提供空轨道的原子、N原子提供孤电子对，所以B、N原子之间形成配位键，则X的结构式为
故答案为：
（5）共价单键是σ键，共价三键中一个是σ键，两个π键，所以N≡C-C≡N中σ键和π键数目之比为3：4，
故答案为：3：4．
解析
解：（1）卤族元素氢化物为分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，但
HF分子之间存在氢键，沸点最高，故答案为：HF分子间形成氢键；
（2）该晶胞中“O”的个数=
（3）物质的晶格能与离子半径成反比，晶格能越大物质越稳定，氯离子半径小于碘离子半径，所以形成的化合物是RbCl，故答案为：RbCl；
（4）该化合物中，B原子提供空轨道的原子、N原子提供孤电子对，所以B、N原子之间形成配位键，则X的结构式为
故答案为：
（5）共价单键是σ键，共价三键中一个是σ键，两个π键，所以N≡C-C≡N中σ键和π键数目之比为3：4，
故答案为：3：4．
A
B
C
D
正确答案
解析
解：氯离子位于顶点，晶胞中数目为8×
故选B．
正确答案
解析
解：A、每隔一个立方体中心有一个钾离子，所以一个晶胞中钾离子个数=1÷2=0.5，该立方体中铁原子个数=
B、每个CN-含有2个π键，每个立方体中含有CN-个数为3，所以一个立方体中含有6个π键，故B错误；
C、普鲁士蓝中Fe3+含有空轨道，CN-中N原子提供孤电子对，形成配位键，故C正确；
D、普鲁士蓝中Fe3+周围Fe2+离子个数为
故选：AC．
（1）钛所在的周期中第一电离能最小的元素是______，在同周期中原子的M层电子数比钛原子的M层电子数多8个的过渡元素有______（填元素符号）；
（2）钛的某种化合物的晶胞结构如图所示，该化合物的化学式为______；
（3）在800℃和稀有气体氩气的保护下，用金属镁和四氯化钛反应制取金属钛，其化学方程式为______．已知四氯化钛的某些性质如下：熔点：-25℃，沸点：136.4℃，相对密度：1.73，相对分子质量：189.71，易溶于有机溶剂，遇水强烈水解，四氯化钛晶体为______晶体．
正确答案
解：（1）同一周期元素，第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于其相邻元素，Ti为第四周期元素，所以钛所在的周期中第一电离能最小的元素是K；
在同周期中原子的M层电子数比钛原子的M层电子数多8个的过渡元素，说明该过渡元素3d电子层有10电子，有Cu、Zn，
故答案为：K；Cu、Zn；
（2）每个Ba原子被8个晶胞占有，每个Ti原子被1个晶胞占有，每个O原子被2个晶胞占有，根据均摊法知，该晶胞中Ba原子个数=8×
（3）根据反应物和生成物及反应条件书写化学方程式为2Mg+TiCl4
解析
解：（1）同一周期元素，第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于其相邻元素，Ti为第四周期元素，所以钛所在的周期中第一电离能最小的元素是K；
在同周期中原子的M层电子数比钛原子的M层电子数多8个的过渡元素，说明该过渡元素3d电子层有10电子，有Cu、Zn，
故答案为：K；Cu、Zn；
（2）每个Ba原子被8个晶胞占有，每个Ti原子被1个晶胞占有，每个O原子被2个晶胞占有，根据均摊法知，该晶胞中Ba原子个数=8×
（3）根据反应物和生成物及反应条件书写化学方程式为2Mg+TiCl4
选做题，本题有A、B两题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容，请选择其中一题作答，并把所选题目对应字母后的方框涂黑．若两题都作答，将按A题评分．
A．可以由下列反应合成三聚氰胺：
CaO+3C
（1）写出与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子的电子排布式：
______．CaCN2中阴离子为CN22-，与CN22-互为等电子体的分子有N2O和______（填化学式），由此可以推知CN22-离子的空间构型为______．
（2）尿素分子中C原子采取______杂化．尿素分子的结构简式是______，其中碳氧原子之间的共价键是______（填字母）
A．2个σ键 B．2个π键 C．1个σ键、1个π键
（3）三聚氰胺（
（4）CaO晶胞如图A所示，CaO晶体中Ca2+的配位数为______．CaO晶体和NaCl晶体的晶格能分别为：CaO 3401kJ/mol、NaCl 786kJ/mol．导致两者晶格能差异的主要原因是______．
B．实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯．有关物质的物理性质如下表．请回答有关问题．
Ⅰ．乙酸正丁酯粗产品的制备
在干燥的50mL圆底烧瓶中，装入沸石，加入11.5mL正丁醇和9.4mL冰醋酸，再加3～4滴浓硫酸．然后安装分水器（作用：实验过程中不断分离除去反应生成的水）、温度计及回流冷凝管，加热冷凝回流反应．
（1）本实验过程中可能产生多种有机副产物，写出其中两种的结构简式：______、______．
（2）实验中为了提高乙酸正丁酯的产率，采取的措施是：______、______．
Ⅱ．乙酸正丁酯粗产品的制备
（1）将乙酸正丁酯粗产品用如下的操作进行精制：①水洗 ②蒸馏 ③用无水MgSO4干燥 ④用10%碳酸钠洗涤，正确的操作步骤是______（填字母）．
A．①②③④B．③①④②C．①④①③②D．④①③②③
（2）将酯层采用如图B所示装置蒸馏．
1．出图中仪器A的名称______．冷却水从______口进入（填字母）．
2．②蒸馏收集乙酸正丁酯产品时，应将温度控制在______左右．
Ⅲ．计算产率
测量分水器内由乙酸与正丁醇反应生成的水体积为1.8mL，假设在制取乙酸正丁酯过程中反应物和生成物没有损失，且忽略副反应，计算乙酸正丁酯的产率______．
正确答案
1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
CO2
直线形
sp2
C
分子间氢键
6
CaO晶体中Ca 2+、O 2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量
CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3
CH2=CHCH2CH3
用分水器及时移走反应生成的水，减少生成物的浓度；
使用过量醋酸，提高正丁醇的转化率
C
冷凝管
下
126.1℃
79.4%
解析
解：A（1）与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子是锌，根据构造原理，基态的锌原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2；与CN22-互为等电子体的分子有N2O和CO2；等电子体具有相同的价电子数、原子总数，结构相似，二氧化碳分子是直线型，所以CN22-离子的空间构型是直线型．
故答案为：1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2；CO2；直线型．
（2）CO（NH2）2分子中中心原子C原子上含有三个σ键一个π键，所以空间构型是平面三角形的，碳原子采取sp2杂化，尿素分子的结构简式是
，故选C．
故答案为：sp2，
（3）三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间能形成氢键，所以是通过分子间氢键结合，在肾脏内易形成结石．
故答案为分子间氢键．
（4）以钙离子为中心，沿X、Y、Z三轴进行切割，结合图片知，钙离子的配位数是6；
晶格能大小与离子带电量成正比，CaO晶体中Ca 2+、O 2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量，导致氯化钠的晶格能大于氧化钙的晶格能．
故答案为：6，CaO晶体中Ca 2+、O 2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量．
BⅠ（1）醇在一定条件下能发生分子内或分子间脱水生成醚或烯烃，所以该条件下，正丁醇能发生分子间脱水形成醚CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3，也能形成分子内脱水生成正丁烯CH2=CHCH2CH3．
故答案为：CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3；CH2=CHCH2CH3．
（2）实验中为了提高乙酸正丁酯的产率，使反应向正反应方向移动，所以采取的措施是用分水器及时移走反应生成的水，减少生成物的浓度；使用过量醋酸，提高正丁醇的转化率．
故答案为：用分水器及时移走反应生成的水，减少生成物的浓度；使用过量醋酸，提高正丁醇的转化率．
Ⅱ．（1）因为正丁醇和乙酸都具有挥发性，所以制取的酯中含有正丁醇和乙酸，第一步水洗除去酯中的正丁醇和乙酸；
第二步用10%碳酸钠洗涤除去乙酸；
第三步用水洗涤除去碳酸钠溶液；
第四步用无水硫酸镁干燥除去水；
第五步蒸馏，制得较纯净的酯．
故选C．
（2）1起冷凝作用的仪器名称是冷凝管，为防止炸裂冷凝管，水应从下口进上口出．
2根据酯的温度知，温度应控制在126.1℃．
故答案为：冷凝管；下；126.1℃．
Ⅲ．正丁醇的质量=0.810 g/mL×11.5mL=9.315g；冰醋酸的质量=1.049g/mL×9.4mL=9.86g；
先根据方程式判断哪种物质过量，以不足量的为标准进行计算．
理论上9.315g正丁醇完全反应生成酯的质量为xg，生成1.8g水时同时生成酯的质量是yg．
乙酸和正丁醇的反应方程式为CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH
60g 74g 116g 18g
9.315g xg
yg 1.8g
所以x=14.6
y=11.6
乙酸正丁酯的产率=
故答案为79.4%．
（1）基态Ni原子的价电子排布式是______．
（2）丁二酮肟（结构简式如图1所示）中碳原子的杂化方式为______．
（3）NH3的沸点高于PH3，其主要原因是______．
（4）与N3-离子具有相同电子数的三原子分子的空间构型是______．
（5）向Ni（NO3）2溶液中滴加氨水，刚开始时生成绿色Ni（OH）2沉淀，当氨水过量时，沉淀会溶解，生成[Ni（NH3）6]2+的蓝色溶液，则1mol[Ni（NH3）6]2+含有的σ键为______mol．
（6）图2是一种镍基合金储氢后的晶胞结构示意图．该合金储氢后，含1mol La的合金可吸附H2的数目为______．
正确答案
解：（1）根据核外电子排布规律可知基态Ni原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d84s2，并由此写出价电子排布式为：3d84s2，故答案为：3d84s2；
（2）因为在丁二酮肟中有两种碳原子，一种是甲基中的碳是按sp3杂化，另一种碳与氮形成双键的，是按sp2方式杂化，故答案为：sp2、sp3；
（3）由于NH3分子之间存在氢键，所以NH3的沸点高于PH3，故答案为：NH3分子之间存在氢键；
（4）因为N3-离子具有10个电子，与N3-离子具有相同电子数的三原子分子为H2O，H2O中的O原子的杂化方式为sp3杂化，所以水分子的空间构型为V型，故答案为：V型；
（5）向Ni（NO3）2溶液中滴加氨水，刚开始时生成绿色Ni（OH）2沉淀，当氨水过量时，沉淀会溶解，生成[Ni（NH3）6]2+的蓝色溶液，说明生成的[Ni（NH3）6]2+为配合离子，Ni2+的配位数为6，即有6个配位键，也就是6个σ键，每个氨分子里有3个共价键就是3个σ键，所以1mol[Ni（NH3）6]2+含有的σ键为：6+3×6=24mol，
故答案为：24；
（6）根据均摊法，可知每个晶胞中含有La原子为8×
故答案为：3 mol或3NA．
解析
解：（1）根据核外电子排布规律可知基态Ni原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d84s2，并由此写出价电子排布式为：3d84s2，故答案为：3d84s2；
（2）因为在丁二酮肟中有两种碳原子，一种是甲基中的碳是按sp3杂化，另一种碳与氮形成双键的，是按sp2方式杂化，故答案为：sp2、sp3；
（3）由于NH3分子之间存在氢键，所以NH3的沸点高于PH3，故答案为：NH3分子之间存在氢键；
（4）因为N3-离子具有10个电子，与N3-离子具有相同电子数的三原子分子为H2O，H2O中的O原子的杂化方式为sp3杂化，所以水分子的空间构型为V型，故答案为：V型；
（5）向Ni（NO3）2溶液中滴加氨水，刚开始时生成绿色Ni（OH）2沉淀，当氨水过量时，沉淀会溶解，生成[Ni（NH3）6]2+的蓝色溶液，说明生成的[Ni（NH3）6]2+为配合离子，Ni2+的配位数为6，即有6个配位键，也就是6个σ键，每个氨分子里有3个共价键就是3个σ键，所以1mol[Ni（NH3）6]2+含有的σ键为：6+3×6=24mol，
故答案为：24；
（6）根据均摊法，可知每个晶胞中含有La原子为8×
故答案为：3 mol或3NA．
氮是地球上极为丰富的元素．
（1）Li3N晶体中氮以N3-存在，基态N3-的电子排布式为______．
（2）N≡N的键能为942kJ•mol-1，N-N单键的键能为247kJ•mol-1，计算说明N2中的______键比______键稳定．（填“σ”或“π”）
（3）（CH3）3NH+和AlCl4-可形成离子液体．离子液体由阴阳离子组成，熔点低于100℃，其挥发性一般比有机溶剂______（填“大”或“小”），可用作______（填代号）．
a．助燃剂 b．“绿色”溶剂 c．复合材料 d．绝热材料
（4）X+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3-形成的晶体结构如图所示．X的元素符号是______，与同一个N3-相连的X+有______个．
正确答案
解：（1）N原子原子序数为7，N3-离子原子核外共有10个电子，且最外层达到稳定结构，根据能量最低原理可写出电子排布式为1S22S22P6，
故答案为：1S22S22P6；
（2）N≡N中含有2个π键，1个σ键，已知N≡N键能为942kJ/mol，N-N单键键能为247kJ/mol，则1个π键的键能为
（3）离子液体中的作用力是离子键，尽管微弱但强于氢键和分子间作用力，所以其挥发性就小，不会污染环境，是“绿色”溶剂，故答案为：小；b；
（4）X+所含电子=2+8+18=28，所以X为29号Cu元素，从图上看○少●多，结合X3N知，○为N3-，以顶角上的○为中心，距离最近的X+有3个．构成一个完整的三维空间需8个这样的立方体，则每个N3-周围有X+：8×3×
故答案为：Cu；6．
解析
解：（1）N原子原子序数为7，N3-离子原子核外共有10个电子，且最外层达到稳定结构，根据能量最低原理可写出电子排布式为1S22S22P6，
故答案为：1S22S22P6；
（2）N≡N中含有2个π键，1个σ键，已知N≡N键能为942kJ/mol，N-N单键键能为247kJ/mol，则1个π键的键能为
（3）离子液体中的作用力是离子键，尽管微弱但强于氢键和分子间作用力，所以其挥发性就小，不会污染环境，是“绿色”溶剂，故答案为：小；b；
（4）X+所含电子=2+8+18=28，所以X为29号Cu元素，从图上看○少●多，结合X3N知，○为N3-，以顶角上的○为中心，距离最近的X+有3个．构成一个完整的三维空间需8个这样的立方体，则每个N3-周围有X+：8×3×
故答案为：Cu；6．
正确答案
解析
解：A、由晶胞图可知，K+的个数为8×
B、由晶胞图可知，晶体中每个K+周围有6个O2-，每个O2-周围有6个K+，故B错误；
C、由晶胞图可知，晶体中与每个K+距离最近的K+有12个，故C错误；
D、晶胞中K+与O2-个数分别为4、4，所以晶胞中共有8个氧原子，根据电荷守恒-2价O原子数目为2，所以0价氧原子数目为8-2=6，所以晶体中，0价氧原子与-2价氧原子的数目比为3：1，故D正确．
故选：D．
正确答案
6
12
8
8
解析
解：以晶胞顶点Cs+为例，每个Cs+周围与其距离为a的Cs+数目为
每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+为面心上的Cs原子，数目为3×8×
距离相等且第三近的Cs+为体心上的，数目为1×8=8，距离为
每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为1×8=8．
故答案为：6；12；
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