- 晶体的常识
- 共3962题
(15分)可以由下列反应合成三聚氰胺:CaO+3CCaC2+CO↑,CaC2+N2CaCN2+C,CaCN2+2H2O===NH2CN+Ca(OH)2,NH2CN与水反应生成尿素[CO(NH2)2],尿素合成三聚氰胺。
(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CN,与CN互为等电子体的分子有N2O和________(填化学式),由此可以推知CN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________________。
(3)三聚氰胺 俗称“蛋白精”。动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸
后,
三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过________结合,在肾脏内易形成结石。
(4)CaO晶胞如图所示,CaO晶体中Ca2+的配位数为______________。
已知CaO晶体的密度为ρ,求晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离 ________________ __(列出计算式)
CaO晶体和NaCl晶体的晶格能分别为:CaO 3 401 kJ·mol-1、NaCl 786 kJ·mol-1。导致两者晶格能差异的主要原因是______________ ______。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2 (2分) CO2(1分) 直线形 (1分)
(2)sp2 (1分)COH2NNH2 (2分) (3)分子间氢键 (1分)(4)6 (2分) (3分)
CaO晶体中Ca2+、O2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量(2分)
试题分析:
(1) Ca在第四周期,核外有四层电子,最外层2个电子,则内层排满电子的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2,CN带16个电子,与CN互为等电子体的分子海有CO2,由此可以推知CN的空间构型与CO2相似为直线形;
(2) 尿素分子中C原子与氧原子结合成双键,与两个氮原子结合成单键,采取sp2杂化,尿素分子的结构简式为COH2NNH2;
(3) 聚氰胺分子中含有N元素,相互之间可通过分子间氢键结合;
(4) 由图可知,CaO晶体中Ca2+的配位数为6, CaO晶体和NaCl晶体都是离子晶体,晶格能差异的主要原因是CaO晶体中Ca2+、O2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量。
点评:本题考查物质的结构,涉及到分子结构、杂化轨道等抽象内容,具有一定难度。但此类题目近年来在高考中已被逐渐淡化。解答此类题型,要求考生具有丰富的想象力。
已知有关物质的熔、沸点数据如下表:
请参考上述数据回答下列问题:
(1)工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁,电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解MgO的方法生产镁;也不用电解AlCl3的方法生产铝?
答___________ 。
(2)设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属的晶体类型,其实验方法是__ _____。
正确答案
每空2分,共4分。
(1)MgO的熔点比MgCl2高,AlCl3的熔点低,易升华,属于分子晶体,熔融时不导电。
(2)将两种晶体加热到熔化状态,MgCl2能导电而AlCl3不导电,故可证明MgCl2为离子晶体
略
(9分)12000年前,地球上发生过一次大灾变,气温骤降,导致猛犸灭绝,北美Clovis文化消亡。有一种假说认为,灾变缘起一颗碳质彗星撞击地球。2010年几个研究小组发现,在北美和格林兰该地质年代的地层中存在超乎寻常浓度的纳米六方金刚石,被认为是该假设的证据。
7-1 立方金刚石的晶胞如图7-1所示。画出以两个黑色碳原子为中心的C—C键及所连接的碳原子。
7-2 图7-2上、下分别是立方金刚石和六方金刚石的碳架结构。它们的碳环构型有何不同?
7-3 六方硫化锌的晶体结构如图7-3所示。用碳原子代替硫原子和锌原子,即为六方金刚石。请在该图内用粗线框出六方金刚石的一个晶胞,要求框线必须包含图中已有的一段粗线,且框出的晶胞体积最小。
7-4 立方金刚石中周期性重复的最小单位包含 个碳原子。
正确答案
(9分)
7-1
7-2 立方金刚石的碳环构型全部为椅式,六方金刚石碳环构型既有椅式又有船式。
7-3
7-4 4
略
(16分)在离子晶体中,阴阳离子按一定规律在空间排列,如图(1)所示即是NaCl的晶体结构,这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。
①在晶体中,每个Na+离子周围与它最接近的、且距离相等的Cl-共有 个。
每个Na+离子周围与它最接近的、且距离相等的Na+共有 个。而Na+离子数目与Cl-离子数目之比为 。
②在离子晶体中,阴阳离子具有球对称的电子云。它们可以被看成是不等径的刚性圆球,并彼此相切(如图⑵所示)。离子键的键长是相邻阴阳离子的半径之和(如图⑶所示),已知a为常数。
a
(1) (2) (3)
③试回答下列问题:
NaCl晶体中离子键的键长为 。Na+离子半径与Cl-离子
半径比r+/r- = 。(已知√2="1.414" , √3="1.732, " √5=2.236)
④NaCl晶体中不存在分子,但在温度达到1413℃时,NaCl晶体形成气体,并以分子形式存在,现有29.25gNaCl晶体,强热使温度达到1450℃,测得气体体积为5.6L(已折算为标准状况),则此时氯化钠气体的分子式为 。
⑤纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大,这是它具有许多特殊性质的原因,假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好等于氯化钠晶胞的大小和形状,则这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分数为 。
正确答案
① 6、12、1:1; ③ a/2、√2-1 ④ Na2Cl2 ⑤ 96.3%
由题意29.25g氯化钠在1450℃时为0.25mol,故其摩尔质量为117g·mol-1,所以氯化钠气体的分子式为Na2Cl2。
(10分)Ⅰ.(1分Ⅰ)除去气态原子中的一个电子使之成为气态+1价阳离子时所需外界提供的能量叫做该元素的第一电离能。下图是周期表中短周期的一部分,其中第一电离能最小的元素是_______. (填字母)
Ⅱ.(6分)德国和美国科学家首先制出由20个碳原子组成的
空心笼状分子C20,该笼状结构是由许多正五边形构成(如图)。请回答:
C20分子共有_______个正五边形,共有_______条棱边,C20晶体属于_______ (填晶体类型).
Ⅲ. (3分)晶体具有规则的几何外形,晶体中最基本的重复单元称之为晶胞。NaCl晶体结构如图所示。
(1)晶体中每个Na+同时吸引着______个Cl-,每个Cl-同时吸引着_______个Na+。
(2)晶体中在每个Cl-周围与它最接近且距离相等
的Cl-共有________个。
正确答案
Ⅰ.C(1分) ;Ⅱ.12. (2分)30(2分);分子晶体(2分)。
Ⅲ.6(1分) ;6(1分) ;12(1分)
Ⅰ.金属性越强,第一电离能越小。根据元素周期律可知C的金属性最强,所以第一电离能最小。
Ⅱ.根据结构图可知,每个碳原子形成3个C-C键,1个C-C键由2个电子形成,所以含有的棱边是。每个棱边被2个相邻的正五边形共用,所以平均每个正五边形拥有2.5个棱边,因此正五边形的个数是
。该化合物中含有分子,属于分子晶体。
Ⅲ.根据晶胞的结构示意图可知每个钠离子同时吸引着6个氯离子,即上下、左右、前后各1个。反过来,每各氯离子同时吸引着6各钠离子。根据示意图可知晶体中在每个Cl-周围与它最接近且距离相等的Cl-位于面的中心处,共3各。由于每个顶点可以形成8各立方体,所以个数是。
最近,由镁、镍和碳三种元素组成的化合物引起了科学家的注意。
(1)写出镍基态原子的电子排布式
(2)MgCN2中的阴离子为CN,与CN
互为等电子体的分子有N2O和 (填化学式),由此可推知CN
的空间构型为 。
(3)四羰基镍[Ni(CO)4]为无色挥发性剧毒液体。熔点一250C。沸点430 C。不溶于水,易溶于乙醇、乙醚、苯、四氯化碳等有机溶剂,呈四面体构型。四羰基镍的晶体类型是 ,镍原子和羰基之间的作用力为 。
(4)据报道,只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素,从而引起广泛关注。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行面心立方最密堆积,如图,试写出该晶体的化学式 。晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有 个。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d84s2
(2)CO2 直线型
(3)分子晶体 配位键(或共价键)
(4)MgNi3C 12个
略
(6分)水是生命之源,它与我们的生活密切相关。在化学实验中,水也是一种常用的试剂。
(1)水分子与H+形成水合氢离子( H3O +)的立体构型为 。
(2)冰是立方面心结构。下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。上述五种晶体中与冰的晶体类型相同的是 ;(填写编号)。
(3)在冰的晶体中,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(即 1 mol 水由冰转化为水蒸汽所需能量)是51KJ/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”(破坏 lmd 氢键所需的能量即为氢键的“键能”)是 KJ kJ / mol 。
正确答案
略
(12分)有A、B、C、D、E、F六种元素,已知:它们位于三个不同的短周期,核电荷数依次增大;A与E、B与F分别同主族;A、E分别都能与D按原子个数1∶1或2∶1形成化合物;B、C分别能与D按原子个数1∶1或1∶2形成化合物。
(1)写出只含有A、B、D、E四种元素的两种无水盐的化学
式 、 。
(2)右图是A与D形成的一种化合物的晶体结构示意图,其中的虚线表示 。E与D按原子个数比1∶1形成的化合物的电子式为 。
(3)人们通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可以用于估算化学反应的反应热(△H),化学反应的△H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下表列出了上述部分元素形成的化学键的键能:
①下列三种物质形成的晶体,熔点由高到低的顺序为 (用a、b、c表示)。
a.F与B形成的化合物 b.B与D形成的稳定化合物
c.F的单质
②试写出F单质晶体的燃烧的热化学方程式: 。
正确答案
(1)NaHCO3、CH3COONa(或其他有机酸钠盐) (2)氢键;过氧化钠的电子式
(3)① a>c>b ② Si(s) + O2(g) ="=" SiO2(s);△H= −990.7kJ·mol−1
略
[物质结构与性质](15分)
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型常见气态氢化物分子中既有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),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。
(1)Y在周期表中位于______________;Z4+的核外电子排布式为______________;
(2)X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的该氢化物的熔点。
(3)①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________;
正确答案
⑴第四周期 第ⅡA族;1s22s22p63s23p6;⑵直线形;sp;高于;⑶①TiO2+BaCO3BaTiO3+CO2↑②面心;③6
试题分析:根据题意可知:X是C,X的一种1:1型常见既有σ键又有π键气态氢化物分子是C2H2.Y是Ca;Z是Ti。(1)Ca在周期表中位于第四周期 第ⅡA族;Z4+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6;(2)X的该种氢化物分子C2H2构型为直线形;C在该氢化物中以sp方式杂化。X和Y形成的化合物CaC2是离子化合物,而C2H2的则是有分子构成的分子晶体。由于在离子化合物中离子间以离子键结合,而后者则是有分子通过分子间作用力结合的所以熔点CaC2应该高;(3)①制备M的化学反应方程式是TiO2+BaCO3BaTiO3+CO2↑;②根据晶体结构可知,在M晶体中,含Ba:1;含有Ti:8×1/8=1;含有O:12×1/4=3.所以该晶体的化学式是BaTiO3。在BaTiO3晶体中,若将Ti4+置于立方体的体心,Ba2+置于立方体的顶点,则O2-只能处于立方体的面心,③在M晶体中,由晶胞可知,每个Ti4+周围有6个O2-,所以Ti4+的氧配位数为为6,所以Ti4+的氧配位数为6个。
(8分)现有甲、乙、丙、丁四种晶胞(如图所示),可推知:甲晶体中A与B的离子个数比为 ;乙晶体的化学式为 ;丙晶体的化学式为___ ___;丁晶体的化学式为____ __。
正确答案
1:1 C2D EF XY2Z
在晶胞中顶点处的原子只提供1/8,在棱上的上1/4,面上的是1/2,在体心的是1.所以甲中B原子共有8×1/8=1,A是1,所以个数比是1︰1.同样计算可得出一中C、D的个数比2︰1,即化学式为C2D。以此类推,丙、丁分别为EF、XY2Z。
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