- 晶体的常识
- 共3962题
某离子化合物的晶胞如右图所示立体结构,晶胞是整个晶体中最基本的重复单位.阳离子位于此晶胞的中心,阴离子位于8个顶点,该离子化合物中,阴、阳离子个数比是( )
正确答案
解析
解:根据均摊法,由图可知阳离子位于此晶胞的中心,数目为1,阴离子位于8个顶点,数目为=1,所以阴、阳离子个数比是1:1,故选D.
按要求完成下列各小题:
(1)如图为NaCl晶体结构图,图中直线交点处为NaCl晶体中Na+与Cl-所处的位置(不考虑休积的大小).请将其中代表Na+的圆圈涂黑,以完成NaCl晶体的结构示意图______.
(2)干冰晶体中,每个CO2所处的位置与NaCl晶体中Na+或Cl-的位置相同.干冰晶体中,在每个CO2分子的周围与它最接近的且距离相等的CO2分子共有______个.
(3)碳化硅(SiC)是一种具有类似金刚石结构的晶体,其中C原子和Si原子的位置是交替的.在下列三种晶体①金刚石 ②晶体硅 ③碳化硅中,它们的熔点从高到低的顺序是______(填序号).
(4)C60固体与金刚石熔点更高的是______,原因是______.
正确答案
解:(1)氯化钠晶体中,钠离子或氯离子的配位数都是6,氯化钠晶体的结构示意图为,故答案为:
;
(2)采用沿X、Y、Z三轴切割的方法判断二氧化碳分子的个数为12,故答案为:12;
(3)这三种晶体都是原子晶体,原子晶体的熔点与形成化学键的键长、键能有关,键长越短,键能越大,形成的化学键越稳定,其熔点越高,硅硅键的键长>碳硅键的键长>碳碳键的键长,所以它们的熔点从高到低的顺序是1、3、2,故答案为:1、3、2;
(4)原子晶体的熔点大于分子晶体的熔点,C60是分子晶体,金刚石是原子晶体,所以熔点更高的是金刚石;原因是:金刚石是原子晶体,而C60固体是分子晶体,原子晶体的熔点高于分子晶体,故答案为:金刚石;金刚石是原子晶体,而C60固体是分子晶体,原子晶体的熔点高于分子晶体.
解析
解:(1)氯化钠晶体中,钠离子或氯离子的配位数都是6,氯化钠晶体的结构示意图为,故答案为:
;
(2)采用沿X、Y、Z三轴切割的方法判断二氧化碳分子的个数为12,故答案为:12;
(3)这三种晶体都是原子晶体,原子晶体的熔点与形成化学键的键长、键能有关,键长越短,键能越大,形成的化学键越稳定,其熔点越高,硅硅键的键长>碳硅键的键长>碳碳键的键长,所以它们的熔点从高到低的顺序是1、3、2,故答案为:1、3、2;
(4)原子晶体的熔点大于分子晶体的熔点,C60是分子晶体,金刚石是原子晶体,所以熔点更高的是金刚石;原因是:金刚石是原子晶体,而C60固体是分子晶体,原子晶体的熔点高于分子晶体,故答案为:金刚石;金刚石是原子晶体,而C60固体是分子晶体,原子晶体的熔点高于分子晶体.
砷化镓广泛用于雷达、电子计算机、人造卫星,宇宙飞船等尖端技术中.已知镓是铝同族下一周期的元素.砷化镓的晶胞结构如图.试回答:
(1)砷化镓的化学式为______.
(2)N、P、As处于同一主族,其氢化物沸点由高到低的顺序是______(用氢化物分子式表示).
(3)比较二者的第一电离能:As______Ga(填“<”、“”或“=”).
(4)下列说法正确的是______(填字母).
A.砷化镓晶胞结构与NaCl相同
B.砷化镓晶体中与同一个镓原子相连的砷原子构成正四面体
C.电负性:As>Ga
D.砷化镓晶体中含有配位键.
正确答案
解:(1)该晶胞中,Ga原子个数=4,As原子个数=,所以其化学式为:GaAs,
故答案为:
GaAs;
(2)由于NH3分子间存在氢键,所以NH3的沸点最高,由于AsH3的相对分子质量大于PH3,故AsH3的沸点高于PH3,故答案为:NH3>AsH3>PH3;
(3)As和Ga处于同一周期,而处于VA的As外围电子处于半满的较稳定结构,故As的第一电离能大于Ga,故答案为:>;
(4)A.NaCl晶体中,钠离子位于顶点和面心,氯离子位于棱和体心,二者晶体结构不同,故A错误;
B.将与同一个镓原子相连的砷原子连接后可得正四面体结构,故B正确;
C.同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增强,故C正确;
D.由于Ga原子最外层只有3个电子,而每个Ga原子与4个As原子成键,因此其中一个共价键必为配位键,故D正确.
故答案为:BCD.
解析
解:(1)该晶胞中,Ga原子个数=4,As原子个数=,所以其化学式为:GaAs,
故答案为:
GaAs;
(2)由于NH3分子间存在氢键,所以NH3的沸点最高,由于AsH3的相对分子质量大于PH3,故AsH3的沸点高于PH3,故答案为:NH3>AsH3>PH3;
(3)As和Ga处于同一周期,而处于VA的As外围电子处于半满的较稳定结构,故As的第一电离能大于Ga,故答案为:>;
(4)A.NaCl晶体中,钠离子位于顶点和面心,氯离子位于棱和体心,二者晶体结构不同,故A错误;
B.将与同一个镓原子相连的砷原子连接后可得正四面体结构,故B正确;
C.同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增强,故C正确;
D.由于Ga原子最外层只有3个电子,而每个Ga原子与4个As原子成键,因此其中一个共价键必为配位键,故D正确.
故答案为:BCD.
有下列离子晶体立体结构示意图:
若以M代表阳离子,以N代表阴离子,则各离子晶体的组成表达式完全正确的组合是( )
正确答案
解析
解:①M位于顶点,数目为4×=
,N位于顶点,数目为4×
=
,微粒数目为1:1,即化学式为MN;
②M分别位于晶胞的体心和顶点位置,体心占1个,顶点占8×=1个,共2个,N分别位于面上和体内,面上4×
=2个,体内2个,共4个,即晶胞中两种微粒数目之比为1:2,化学式为MN2;
③M位于顶点,数目为4×=
,N位于体心,数目为1,化学式为MN2;
④M位于顶点,数目为8×=1,N位于体心,数目为1,化学式为MN;
故选A.
已知A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增,A、B、C、D位于前三周期.A位于周期表的s区,其原子中电子层数和未成对电子数相同;B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子总数相同;D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍;F为28号元素;E的一种氧化物具有磁性.请回答下列问题:
(1)基态E核外电子排布式为______,第二周期基态原子未成对电子数与F相同且电负性最小的元素名称为______.
(2)CD3-的空间构型______(用文字描述).
(3)配合物F(BD)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=______,根据等电子原理,BD分子内σ键与π键个数之比为______.
(4)A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体;M分子中的中心原子采用______杂化.
(5)一种E和F的合金晶体具有面心立方最密堆积的结构.在晶胞中,F原子位于顶点,E原子位于面心,则该合金中F原子与E原子个数之比为______,若该晶胞的边长为apm,则合金的密度为______g•cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏伽德罗常数为NA).
正确答案
解:A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增,A、B、C、D位于前三周期,A位于周期表的s区,其原子中电子层数和未成对电子数相同,则A是H元素;B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子总数相同,则B是C元素;D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍,则D是O元素,C的原子序数大于B而小于D,则C是N元素;F为28号元素,则F是Ni元素;E的一种氧化物具有磁性,则E是Fe元素,
(1)E是Fe元素,其原子核外有26个电子,根据构造原理知,基态Fe核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,Ni原子未成对电子数是2,第二周期基态原子未成对电子数与F相同且电负性最小的元素名称为碳,
故答案为:1s22s22p63s23p63d64s2;碳;
(2)NO3-中价层电子对个数=3+(5+1-3×2)=3且不含孤电子对,所以为平面三角形,故答案为:平面三角形;
(3)配合物Ni(CN)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,Ni原子价电子数是10,每个CN提供2个电子,则n=4,等电子体结构相似,CO和N2为等电子体,其结构相似,根据等电子原理,CO分子内σ键与π键个数之比为1:2,
故答案为:4;1:2;
(4)A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体,则该M的化学式为HCHO,M分子中的中心原子价层电子对个数为3且不含孤电子对,所以采用sp2杂化,故答案为:sp2;
(5)一种E和F的合金晶体具有面心立方最密堆积的结构,在晶胞中,Ni原子位于顶点,Fe原子位于面心,Ni原子个数=8×=1,Fe原子个数=6×
=3,则该合金中F原子与E原子个数之比,1:3,若该晶胞的边长为apm,则合金的密度=
=
=
g•cm-3,
故答案为:.
解析
解:A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增,A、B、C、D位于前三周期,A位于周期表的s区,其原子中电子层数和未成对电子数相同,则A是H元素;B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子总数相同,则B是C元素;D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍,则D是O元素,C的原子序数大于B而小于D,则C是N元素;F为28号元素,则F是Ni元素;E的一种氧化物具有磁性,则E是Fe元素,
(1)E是Fe元素,其原子核外有26个电子,根据构造原理知,基态Fe核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,Ni原子未成对电子数是2,第二周期基态原子未成对电子数与F相同且电负性最小的元素名称为碳,
故答案为:1s22s22p63s23p63d64s2;碳;
(2)NO3-中价层电子对个数=3+(5+1-3×2)=3且不含孤电子对,所以为平面三角形,故答案为:平面三角形;
(3)配合物Ni(CN)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,Ni原子价电子数是10,每个CN提供2个电子,则n=4,等电子体结构相似,CO和N2为等电子体,其结构相似,根据等电子原理,CO分子内σ键与π键个数之比为1:2,
故答案为:4;1:2;
(4)A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体,则该M的化学式为HCHO,M分子中的中心原子价层电子对个数为3且不含孤电子对,所以采用sp2杂化,故答案为:sp2;
(5)一种E和F的合金晶体具有面心立方最密堆积的结构,在晶胞中,Ni原子位于顶点,Fe原子位于面心,Ni原子个数=8×=1,Fe原子个数=6×
=3,则该合金中F原子与E原子个数之比,1:3,若该晶胞的边长为apm,则合金的密度=
=
=
g•cm-3,
故答案为:.
卤族元素的单质和化合物很多,我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们.
(1)卤族元素位于周期表的______区;溴的价电子排布式为______.
(2)在不太稀的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的.使氢氟酸分子缔合的作用力是______.
(3)请根据下表提供的第一电离能数据判断:最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是______.
(4)已知高碘酸有两种形式,化学式分别为H5IO6()和HIO4,前者为五元酸,后者为一元酸.请比较二者酸性强弱:H5IO6______HIO4.(填“>”、“<”或“=”)
(5)碘在水中的溶解度虽然小,但在碘化钾溶液中溶解度却明显增大这是由于溶液中发生下列反应I-+I2=I3-.I3-离子的中心原子周围σ键电子对对数为______,孤电子对对数为______,I3-离子的空间构型为______.与KI3类似的,还有CsICl2等.已知CsICl2不稳定,受热易分解,倾向于生成晶格能更大的物质,则它按下列______式发生.
A.CsICl2=CsCl+ICl B.CsICl2=CsI+Cl2
(6)已知ClO2-为角型,中心氯原子周围有四对价层电子.ClO2-中心氯原子的杂化轨道类型为______,写出一个ClO2-的等电子体______.
(7)如图1为碘晶体晶胞结构.有关说法中正确的是______.
A.碘分子的排列有2种不同的取向,2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构
B.用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子
C.碘晶体为无限延伸的空间结构,是原子晶体
D.碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力
(8)已知CaF2晶体(如图2)的密度为ρg/cm3,NA为阿伏加德罗常数,相邻的两个Ca2+的核间距为a cm,则CaF2的相对分子质量可以表示为______.
正确答案
解:(1)根据构造原理知,卤族元素最后填入的电子为p电子,所以卤族元素位于元素周期表的p区;溴是35号元素,最外层电子为其价电子,4s能级上排列2个电子,4p能级上排列5个电子,所以其价电子排布式为4s24p5,故答案为:p;4s24p5;
(2)HF分子之间存在氢键,使氢氟酸分子缔合,故答案为:氢键;
(3)卤族元素包含:F、Cl、Br、I、At元素,元素的第一电离能越小,元素失电子能力越强,得电子能力越弱,则越容易形成阳离子,根据表中数据知,卤族元素中第一电离能最小的是I元素,则碘元素易失电子生成简单阳离子,故答案为:I;
(4)H5IO6()中含有5个羟基氢,为五元酸,含非羟基氧原子1个,HIO4为一元酸,含有1个羟基氢,含非羟基氧原子3个,所以酸性:H5IO6<HIO4,故答案为:<;
(5)I3-离子的中心原子形成2个I-I;最外层8个电子,则孤电子对对数为3,空间构型为直线型;离子晶体中离子电荷越多,半径越小离子键越强,离子晶体的晶格能越大,已知已知CsICl2不稳定,受热易分解,倾向于生成晶格能更大的物质,所以发生的反应为CsICl2=CsCl+ICl,
故答案为:2;3;直线型;A;
(6)ClO2-中心氯原子的价层电子对数n=2+=4,属于sp3杂化;等电子体具有相同的电子数目和原子数目的微粒,所以与ClO2-互为等电子体的分子为Cl2O、OF2等,故答案为:sp3;Cl2O或OF2;
(7)A.碘分子的排列有2种不同的取向,在顶点和面心不同,2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构,故A正确;
B.用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘分子,即有8个碘原子,故B错误
C.碘晶体为无限延伸的空间结构,构成微粒为分子,是分子晶体,故C错误;
D.碘晶体中的碘原子间存在I-I非极性键,而晶体中分子之间存在范德华力,故D错误;
故答案为:A;
(8)该晶胞中含有钙离子个数=×8+
×6=4,含有氟离子个数=8,近相邻的两个Ca2+的核间距为a cm,则晶胞棱长=
×2a cm=
a cm,故晶胞体积=(
a cm)3=2
a3 cm3,故ρ×2
a3 =
×M,则M=
,故答案为:
.
解析
解:(1)根据构造原理知,卤族元素最后填入的电子为p电子,所以卤族元素位于元素周期表的p区;溴是35号元素,最外层电子为其价电子,4s能级上排列2个电子,4p能级上排列5个电子,所以其价电子排布式为4s24p5,故答案为:p;4s24p5;
(2)HF分子之间存在氢键,使氢氟酸分子缔合,故答案为:氢键;
(3)卤族元素包含:F、Cl、Br、I、At元素,元素的第一电离能越小,元素失电子能力越强,得电子能力越弱,则越容易形成阳离子,根据表中数据知,卤族元素中第一电离能最小的是I元素,则碘元素易失电子生成简单阳离子,故答案为:I;
(4)H5IO6()中含有5个羟基氢,为五元酸,含非羟基氧原子1个,HIO4为一元酸,含有1个羟基氢,含非羟基氧原子3个,所以酸性:H5IO6<HIO4,故答案为:<;
(5)I3-离子的中心原子形成2个I-I;最外层8个电子,则孤电子对对数为3,空间构型为直线型;离子晶体中离子电荷越多,半径越小离子键越强,离子晶体的晶格能越大,已知已知CsICl2不稳定,受热易分解,倾向于生成晶格能更大的物质,所以发生的反应为CsICl2=CsCl+ICl,
故答案为:2;3;直线型;A;
(6)ClO2-中心氯原子的价层电子对数n=2+=4,属于sp3杂化;等电子体具有相同的电子数目和原子数目的微粒,所以与ClO2-互为等电子体的分子为Cl2O、OF2等,故答案为:sp3;Cl2O或OF2;
(7)A.碘分子的排列有2种不同的取向,在顶点和面心不同,2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构,故A正确;
B.用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘分子,即有8个碘原子,故B错误
C.碘晶体为无限延伸的空间结构,构成微粒为分子,是分子晶体,故C错误;
D.碘晶体中的碘原子间存在I-I非极性键,而晶体中分子之间存在范德华力,故D错误;
故答案为:A;
(8)该晶胞中含有钙离子个数=×8+
×6=4,含有氟离子个数=8,近相邻的两个Ca2+的核间距为a cm,则晶胞棱长=
×2a cm=
a cm,故晶胞体积=(
a cm)3=2
a3 cm3,故ρ×2
a3 =
×M,则M=
,故答案为:
.
第VIA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种价态,含第VIA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途.请回答下列问题:
(1)在元素周期表中N、O、F三种元素相邻,这三种元素的第一电离能由小到大的顺序是______.
(2)氧元素的存在影响了很多物质的性质,乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3OCH3)的分子式均为C2H6O,但CH3CH2OH的沸点高于CH3OCH3的沸点,其原因是______.
(3)Se元素基态原子的价电子排布式为______.CSe2首次是由H2Se与CCl4反应后制取的.CSe2分子内的Se-C-Se键角______(填“大于”“等于”或“小于”)H2Se分子内的H-Se-H键角.
(4)根据价电子对互斥理论,可以推知SO2分子的空间构型为______,其中S原子采用的轨道杂化形式为______.
(5)铜与氧能形成CuO和Cu2O两种氧化物,某种铜的氧化物的结构如图所示.
①该氧化物的化学式为______.
②该晶体中氧原子的配位数为______.晶体中距离最近的4个铜原子构成的几何形状为______.
正确答案
解:(1)同周期元素自左而右,第一电离能呈增大趋势,但是氮原子2p能级有3个电子,处于半满稳定状态,电子能量降低,所以第一电离能高于同周期相邻元素的第一电离能,所以三者的第一电离能由小到大的顺序为:O<N<F,
故答案为:O<N<F;
(2)CH3CH2OH含氢键,使其沸点升高,CH3CH2OH的沸点高于CH3OCH3的沸点,其原因是乙醇分子之间形成氢键,故答案为:乙醇分子之间形成氢键;
(3)硒是34号元素,基态原子核外有34个电子,其基态原子核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s24p4;CSe2与CO2结构相似,二氧化碳是直线型分子,H2Se分子为v型分子,所以CSe2分子内的Se-C-Se键角大于H2Se分子内的H-Se-H键角,
故答案为:1s22s22p63s23p63d104s24p4;大于;
(4)二氧化硫分子中,中心原子S形成两个2个σ键、含有1对孤对电子,故杂化轨道数为3,采取sp2杂化,其空间结构为V形,
故答案为:V形;sp2;
(5)①在晶胞结构中,黑颜色球代表的Cu位于体内,共4个;白颜色球代表的O有8个位于顶点、6个位于面心,晶胞中总个数为:8×+6×
=4,化学式可写为CuO,
故答案为:CuO;
②氧化铜晶胞的体心的氧离子周围包围了4个铜离子,则其配位数为4;由于晶体中距离最近的4个铜原子与体心的氧原子距离完全相同,所以这四个Cu原子构成了正四面体结构,
故答案为:4;正四面体.
解析
解:(1)同周期元素自左而右,第一电离能呈增大趋势,但是氮原子2p能级有3个电子,处于半满稳定状态,电子能量降低,所以第一电离能高于同周期相邻元素的第一电离能,所以三者的第一电离能由小到大的顺序为:O<N<F,
故答案为:O<N<F;
(2)CH3CH2OH含氢键,使其沸点升高,CH3CH2OH的沸点高于CH3OCH3的沸点,其原因是乙醇分子之间形成氢键,故答案为:乙醇分子之间形成氢键;
(3)硒是34号元素,基态原子核外有34个电子,其基态原子核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s24p4;CSe2与CO2结构相似,二氧化碳是直线型分子,H2Se分子为v型分子,所以CSe2分子内的Se-C-Se键角大于H2Se分子内的H-Se-H键角,
故答案为:1s22s22p63s23p63d104s24p4;大于;
(4)二氧化硫分子中,中心原子S形成两个2个σ键、含有1对孤对电子,故杂化轨道数为3,采取sp2杂化,其空间结构为V形,
故答案为:V形;sp2;
(5)①在晶胞结构中,黑颜色球代表的Cu位于体内,共4个;白颜色球代表的O有8个位于顶点、6个位于面心,晶胞中总个数为:8×+6×
=4,化学式可写为CuO,
故答案为:CuO;
②氧化铜晶胞的体心的氧离子周围包围了4个铜离子,则其配位数为4;由于晶体中距离最近的4个铜原子与体心的氧原子距离完全相同,所以这四个Cu原子构成了正四面体结构,
故答案为:4;正四面体.
碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物,而且还能形成多种无机化合物,同时自身可以形成多种单质,碳及其化合物的用途广泛.
(1)C60分子能与F2发生加成反应,其加成产物为______,C60分子的晶体中,在晶胞的顶点和面心均含有一个C60分子,则一个C60晶胞的质量为______.
(2)干冰和冰是两种常见的分子晶体,下列关于两种晶体的比较中正确的是______.
a.晶体的密度:干冰>冰 b.晶体的熔点:干冰>冰
c.晶体中的空间利用率:干冰>冰 d.晶体中分子间相互作用力类型相同
(3)金刚石和石墨是碳元素形成的两种常见单质,下列关于这两种单质的叙述中正确的有______.
a.金刚石中碳原子的杂化类型为sp3杂化,石墨中碳原子的杂化类型为sp2杂化;
b.晶体中共价键的键长:金刚石中C-C<石墨中C-C;
c.晶体的熔点:金刚石>石墨
d.晶体中共价键的键角:金刚石>石墨
e.金刚石晶体中只存在共价键,石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力;
f.金刚石和石墨的熔点都很高,所以金刚石和石墨都是原子晶体
(4)金刚石晶胞结构如图,立方BN结构与金刚石相似,在BN晶体中,B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为______,B原子与N原子之间共价键与配位键的数目比为______,一个晶胞中N原子数目为______.
(5)C与孔雀石共热可以得到金属铜,铜原子的原子结构示意图为______,金属铜采用面心立方最密堆积(在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子),则Cu的晶体中Cu原子的配位数为______.已知Cu单质的晶体密度为ρg/cm3,Cu的相对原子质量为M,阿伏伽德罗常数NA,则Cu的原子半径为______.
正确答案
解:(1)C60分子含有30个共价键,发生加成反应时一个C60分子中含有的碳碳双键个数和氟气分子个数相同,1molC60分子中30mol碳碳双键,所以需要30mol氟气,所以其加成产物的化学式为:C60F60;C60晶体为面心立方排布,所以每个C60晶胞有4个C60分子 (面心3个,顶点1个),所以一个C60晶胞==
,
故答案为:C60F60;;
(2)a、水分子间存在氢键,且氢键有方向性,导致水分子形成冰时存在较大的空隙,密度比水小,干冰分子之间只存在范德华力,形成的分子晶体是密堆积,密度比水大,故a正确;
b、冰融化时氢键被破,干冰分子之间只存在范德华力,融化时破坏范德华力,氢键比范德华力强,故晶体的熔点冰>干冰,故b错误;
c、水分子间存在氢键,且氢键有方向性,导致水分子形成冰时存在较大的空隙,干冰分子之间只存在范德华力,形成的分子晶体是密堆积,晶体中的空间利用率:干冰>冰,故c正确;
d、干冰分子之间存在范德华力,水分子间存在氢键,晶体中分子间相互作用力类型不相同,故d错误.
故选:ac;
(3)a、金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键,构成正四面体,碳原子的杂化类型为sp3杂化;石墨中的碳原子与相邻的三个碳原子以σ键结合,形成平面正六边形结构,碳原子的杂化类型为sp2杂化,故a正确;
b、sp2杂化中,s轨道的成分比sp3杂化更多,而且石墨的碳原子还有大π键所以形成的共价键更短,更牢固,即石墨的层内共价键键长比金刚石的键长短,故b错误;
c、石墨的层内共价键键长比金刚石的键长短,作用力更大,破坏化学键需要更大能量,所以晶体的熔点金刚石<石墨,故c错误;
d、金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键,构成正四面体,键角为109°28′,石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合,形成正六角形的平面层状结构,键角为120°,故d错误;
e、金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键,构成正四面体,石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合,形成正六角形的平面层状结构,而每个碳原子还有一个2p轨道,其中有一个2p电子.这些p轨道又都互相平行,并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面,形成了大π键.因而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动,类似金属键的性质,石墨为层状结构,层与层之间通过范德华力连接,说明晶体中含有共价键、金属键、范德华力,故e正确;
f、金刚石是原子晶体,石墨为层状结构,层与层之间通过范德华力连接,石墨为混合型晶体,不属于原子晶体,故f错误;
故选:ae;
(4)由金刚石的晶胞结构可知,晶胞内部有4个C原子,面心上有6个C原子,顶点有8个C原子,在BN晶体中,每个B原子和4个N原子形成共价键,所以B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为正四面体;B原子的配位数是4,B原子与N原子之间共价键的数目是12,所以B原子与N原子之间共价键的数目与配位键的数目比为 3:1,一个晶胞中N原子数目为 4,
故答案为:正四面体;3:1;4;
(5)Cu的晶胞属于面心立方晶胞,其配位数=3×8×=12,铜是29号元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,原子结构示意图为
;
金属铜采用面心立方最密堆积,晶胞内Cu原子数目为8×+6×
=4,令铜原子的半径为rcm,则晶胞的棱长为
为 ×4rcm=2
rcm,所以
,r=
cm,
故答案为:;12;
.
解析
解:(1)C60分子含有30个共价键,发生加成反应时一个C60分子中含有的碳碳双键个数和氟气分子个数相同,1molC60分子中30mol碳碳双键,所以需要30mol氟气,所以其加成产物的化学式为:C60F60;C60晶体为面心立方排布,所以每个C60晶胞有4个C60分子 (面心3个,顶点1个),所以一个C60晶胞==
,
故答案为:C60F60;;
(2)a、水分子间存在氢键,且氢键有方向性,导致水分子形成冰时存在较大的空隙,密度比水小,干冰分子之间只存在范德华力,形成的分子晶体是密堆积,密度比水大,故a正确;
b、冰融化时氢键被破,干冰分子之间只存在范德华力,融化时破坏范德华力,氢键比范德华力强,故晶体的熔点冰>干冰,故b错误;
c、水分子间存在氢键,且氢键有方向性,导致水分子形成冰时存在较大的空隙,干冰分子之间只存在范德华力,形成的分子晶体是密堆积,晶体中的空间利用率:干冰>冰,故c正确;
d、干冰分子之间存在范德华力,水分子间存在氢键,晶体中分子间相互作用力类型不相同,故d错误.
故选:ac;
(3)a、金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键,构成正四面体,碳原子的杂化类型为sp3杂化;石墨中的碳原子与相邻的三个碳原子以σ键结合,形成平面正六边形结构,碳原子的杂化类型为sp2杂化,故a正确;
b、sp2杂化中,s轨道的成分比sp3杂化更多,而且石墨的碳原子还有大π键所以形成的共价键更短,更牢固,即石墨的层内共价键键长比金刚石的键长短,故b错误;
c、石墨的层内共价键键长比金刚石的键长短,作用力更大,破坏化学键需要更大能量,所以晶体的熔点金刚石<石墨,故c错误;
d、金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键,构成正四面体,键角为109°28′,石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合,形成正六角形的平面层状结构,键角为120°,故d错误;
e、金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键,构成正四面体,石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合,形成正六角形的平面层状结构,而每个碳原子还有一个2p轨道,其中有一个2p电子.这些p轨道又都互相平行,并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面,形成了大π键.因而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动,类似金属键的性质,石墨为层状结构,层与层之间通过范德华力连接,说明晶体中含有共价键、金属键、范德华力,故e正确;
f、金刚石是原子晶体,石墨为层状结构,层与层之间通过范德华力连接,石墨为混合型晶体,不属于原子晶体,故f错误;
故选:ae;
(4)由金刚石的晶胞结构可知,晶胞内部有4个C原子,面心上有6个C原子,顶点有8个C原子,在BN晶体中,每个B原子和4个N原子形成共价键,所以B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为正四面体;B原子的配位数是4,B原子与N原子之间共价键的数目是12,所以B原子与N原子之间共价键的数目与配位键的数目比为 3:1,一个晶胞中N原子数目为 4,
故答案为:正四面体;3:1;4;
(5)Cu的晶胞属于面心立方晶胞,其配位数=3×8×=12,铜是29号元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,原子结构示意图为
;
金属铜采用面心立方最密堆积,晶胞内Cu原子数目为8×+6×
=4,令铜原子的半径为rcm,则晶胞的棱长为
为 ×4rcm=2
rcm,所以
,r=
cm,
故答案为:;12;
.
1996年诺贝化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家.C6O分子是形如球状的多面体(如图),该结构的建立基于以下考虑:
①C6O分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;
②C6O分子只含有五边形和六边形;
③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:顶点数+面数-棱边数=2
据上所述,可推知C6O分子有12个五边形和20个六边形,C6O分子所含的双键数为30.
请回答下列问题:
(1)固体C6O与金刚石相比较,熔点较高者应是______,理由是:______.
(2)试估计C6O跟F2在一定条件下,能否发生反应生成C6OF6O(填“可能”或“不可能”)______,并简述其理由:______.
(3)通过计算,确定C6O分子所含单键数.C6O分子所含单键数为______.
(4)C7O分子也已制得,它的分子结构模型可以与C6O同样考虑而推知.通过计算确定C7O分子中五边形和六边形的数目:C7O分子中所含五边形数为______,六边形数为______.
正确答案
解(1)金刚石属原子晶体,是空间立体网状结构;C60是分子晶体,为足球结构,所以金刚石的熔点大于C60.
故答案为:金刚石;金刚石属原子晶体,而固体C60不是,故金刚石熔点较高.
(2)该分子中含有碳碳单键和双键,双键能发生加成反应,所以可能.
故答案为:可能;因C60分子含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60 .
(3)由欧拉定理计算键数(即棱边数):60+(12+20)-2=90
该分子中含双键30个,所以单键数为:C60分子中单键为:90-30=60
(4)设C70分子中五边形数为x,六边形数为y.依题意可得方程组:
得
故答案为:12;25.
解析
解(1)金刚石属原子晶体,是空间立体网状结构;C60是分子晶体,为足球结构,所以金刚石的熔点大于C60.
故答案为:金刚石;金刚石属原子晶体,而固体C60不是,故金刚石熔点较高.
(2)该分子中含有碳碳单键和双键,双键能发生加成反应,所以可能.
故答案为:可能;因C60分子含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60 .
(3)由欧拉定理计算键数(即棱边数):60+(12+20)-2=90
该分子中含双键30个,所以单键数为:C60分子中单键为:90-30=60
(4)设C70分子中五边形数为x,六边形数为y.依题意可得方程组:
得
故答案为:12;25.
乙炔是有机合成工业的一种原料.工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔.
(1)CaC2中与
互为等电子体,1mol
中含有的π键数目为______.
(2)将乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀.Cu+基态核外电子排布式为______.
(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(H2C=CH-C≡N).丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是______;分子中处于同一直线上的原子数目最多为______.
(4)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示),但CaC2晶体中含有哑铃形的存在,使晶胞沿一个方向拉长.CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的
数目为______.
正确答案
解:(1)根据等电子体原理可知,O22+的电子式为,在1个O22+含有2个π键,故1 mol O22+中,含有2NA个 π键,故答案为:2NA;
(2)Cu为29号元素,要注意3d轨道写在4s轨道的前面同时还有就是它的3d结构,Cu+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,故答案为:1s22s22p63s23p63d10;
(3)通过丙烯氰的结构可以知道碳原子的杂化轨道类型为sp和sp2杂化,与sp杂化的C原子直接相连的原子有C和N,故同在一条直线上有3个原子;故答案为:sp杂化、sp2杂化;3;
(4)依据晶胞示意图可以看出,晶胞的一个平面的长与宽不相等,再由图中体心可知1个Ca2+周围距离最近的C22-有4个,而不是6个,要特别注意题给的信息,故答案为:4.
解析
解:(1)根据等电子体原理可知,O22+的电子式为,在1个O22+含有2个π键,故1 mol O22+中,含有2NA个 π键,故答案为:2NA;
(2)Cu为29号元素,要注意3d轨道写在4s轨道的前面同时还有就是它的3d结构,Cu+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,故答案为:1s22s22p63s23p63d10;
(3)通过丙烯氰的结构可以知道碳原子的杂化轨道类型为sp和sp2杂化,与sp杂化的C原子直接相连的原子有C和N,故同在一条直线上有3个原子;故答案为:sp杂化、sp2杂化;3;
(4)依据晶胞示意图可以看出,晶胞的一个平面的长与宽不相等,再由图中体心可知1个Ca2+周围距离最近的C22-有4个,而不是6个,要特别注意题给的信息,故答案为:4.
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