- 晶体的常识
- 共3962题
决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题。
(1)下图是石墨的结构,其晶体中存在的作用力有 (填序号)
Aσ键;Bπ键;C氢键;D配位键;E分子间作用力;F金属键;G离子键
(2)下面关于晶体的说法不正确的是___________
(3)CaF2结构如图Ⅰ所示,Cu形成晶体的结构如Ⅲ所示,Ⅱ为H3BO3晶体结构图(层状结构,层内的H3BO3分子通过氢键结合)
图Ⅰ 图Ⅱ 图Ⅲ
① 图I所示的晶体中与Ca2+离子最近且等距离的Ca2+离子数为 ,
图III中未标号的Cu原子形成晶体后周围最紧邻的Cu原子数为 ;
②H3BO3晶体中B原子杂化方式______ ;
③三种晶体中熔点高低的顺序为 (填化学式),H3BO3晶体受热熔化时,克服的微粒之间的相互作用为
(4) 碳的某种单质的晶胞如图所示,一个晶胞中有_____个碳原子;若该晶体的密度为ρ g/cm3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中最近的两个碳原子之间的距离为_ ____cm(用代数式表示)
正确答案
(1)A B E(2分)
(2)C (1分)
(3)①12 (2分) 12 (2分)
②sp2(1分)
③CaF2 > Cu >H3BO3(2分)
分子间作用力(1分)
(4)8个 (2分) (2分)
试题分析:(1)石墨属于混合晶体,是层状结构,每一层里是碳原子之间形成的共价键;在其层状结构中碳碳键键角为120°,每个碳原子都结合着3个碳原子,碳原子采取sp2杂化,3个杂化轨道用来形成σ键结合其他碳原子,所有碳原子剩余2p轨道一同形成离域大π键。层与层之间是依靠分子间作用力(即范德华力)相连接的。
(2)同周期金属元素的熔点随原子序数增加,熔点由高到低的顺序是Al>Na>Mg,所以C错。
(3)①由图I可以看出晶体中与F离子最近且等距离的F离子数为=12,由图III中未标号的G原子形成晶体后周围最紧邻的G原子数为3+6+3=12,故答案为:12;12;
②B原子都含有3个共价单键,所以采用sp2杂化;
③CaF2属于离子晶体,Cu 属于金属晶体,H3BO3属于分子晶体,不同类型晶体熔沸点判断一般来说按照原子晶体>离子晶体>分子晶体;金属晶体(除少数外)>分子晶体,H3BO3属于分子晶体,晶体受热熔化时,克服的微粒之间的相互作用为分子间作用力。
(4)晶胞中碳原子个数按照顶点8个×+面心6个×
+体心3个×1=8个
假设晶胞的边长为acm 晶胞的体积为a3 cm3, 晶体中最近的两个碳原子之间的距离为a/4.
ρ·a3/8=12/NA.a3=(8×1/2)/ρ·NA.所以a=
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。
(3)在干冰晶体中每个CO2分子周围紧邻的 CO2分子有___________个, 在晶体中截取一个最小的正方形;使正方形的四个顶点部落到CO2分子的中心,则在这个正方形中有___________个C02分子。其中,C原子的杂化类型为 。C02分子中碳氧之间有π键,而SiO2中硅氧之间无π键,原因是 。
正确答案
6;6;12;12;4;sp;硅的半径大,硅与氧之间距离远,p—p电子云重叠程度小,形成π键不稳定。
(1)根据晶胞的结构示意图可知,晶体中每个Na+同时吸引着6个;;最,即上下、左右和前后各1个。同样每个Cl-同时吸引着6个Na+。
(2)以晶体中顶点为中心,则Cl-周围与它最接近且距离相等的Cl-位于面心处的,1个顶点可以形成3个面,8个立方体,所以一共是3×8/2=12.
(3)解答此题要求对干冰的晶体模型十分熟悉。以右下角C02分子研究对象:与其紧
邻的为面心上的3个C02分子,而CO2分子被8个这样的立方体所共有,故有3×8=24。又考虑
到面心上的 C02被2个这个的立方体共有,故24/2=12个。 由C02晶体模型分析得出,符合题
意的最小正方形即模型的角对角面的一半,不难看出有4个C02分于。CO2是直线型结构,所以
是sp杂化。因为硅原子的半径大,硅与氧之间距离远,p—p电子云重叠程度小,所以形成π键
不稳定。
下列物质N2、H2O、Na2O2、CaCl2、KOH、NaF中,只含有共价键的物质是_________________,只含有离子键的物质是___________,既含有离子键,又含有共价键的物质是____________。
正确答案
N2、H2O CaCl2、NaF Na2O2、KOH
N2、H2O中只含有共价键;CaCl2、NaF中只含有离子键;Na2O2、KOH中既含有离子键,又含有共价键。
A、B、C、D为原子序数依次增大的短周期元素。A原子核外电子有5种运动状态,B是地壳中含量最多的元素,A、C、D未成对电子数比为1:3:1。E有“生物金属”之称,E4+和氩原子的核外电子排布相同,请回答下列问题:(各元素用相应的元素符号表示)
(1)五种元素所形成的XY3型化合物的化学式可能为 ,
其中心原子杂化方式依次为 。
(2)在元素周期表中与C同周期但不同区的金属元素有 种。
(3)B与D形成的以D为中心三原子分子中,B的质量分数约为47%,则分子的空间构型为 。
(4)E的一种氧化物M的晶胞结构如图所示,则M的
化学式为 ,该晶体中氧原子的配位数为 。
(5)下列晶体的堆积方式与E的单质晶体的堆积方式
相同的有 。
①Po ②Zn ③Ag ④K
(6)B可形成两种同素异形体,其中在水中溶解度更大的是 (填化学式),原因是 。
正确答案
略
二氧化硅晶体是立体的网状结构。其晶体模型如图所示。认真观察晶体模型并回答下列问题:
(1)二氧化硅晶体中最小的环为 元环。
(2)每个硅原子为 个最小环共有。
(3)每个最小环平均拥有 个氧原子。
正确答案
(1)12 (2)12 (3)1
试题分析:二氧化硅的晶体结构相当于是在硅晶体结构中每个硅-硅键中间增加1个氧原子,所以晶体中的最小环为十二元环,其中有6个Si原子和6个O原子,含有12个Si-O键;每个Si原子被12个十二元环共有,每个O原子被6个十二元环共有,每个Si-O键被6个十二元环共有;每个十二元环所拥有的Si原子数为6×1/12=0.5个,拥有的O原子数为6×1/6=1。
点评:该题是中等难度的试题,主要是考查学生对二氧化硅晶体结构的熟悉了解程度,意在调动学生的学习兴趣和学习积极性,有利于培养学生的逻辑推理能力和空间的想象能力。
化学世界里有许多“另类”的物质。如亚铁盐在空气中通常不稳定,易被氧化,如FeSO4·7H2O。而(NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O晶体比FeSO4·7H2O晶体等其它亚铁盐稳定许多,可在分析化学中做基准试剂。常温下FeSO4·7H2O在空气中容易失去结晶水成为FeSO4,而(NH4) 2Fe(SO4)2.·6H2O失去结晶水困难许多。
FeSO4·7H2O的晶胞参数为a=1.407nm,b=0.6503nm,c=1.104nm,α=γ=90.00°,β=105.57°密度为1.898g/cm3,无水FeSO4晶体中最近的Fe—O距离为0.212nm,S—O距离为0.151nm,Fe—S距离为0.475nm,Fe—Fe距离为0.769nm,(NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O的晶胞参数为a=0.932nm,b=1.265nm,c=0.624nm,α=γ=90.00°,β=106.80°,密度为1.864g/cm3,最近的Fe—O距离0.209nm,S—O距离为0.149nm,Fe—Fe距离为0.486nm,NH4+—Fe距离为0.483nm,N—S距离为0.361nm
⑴ 计算一个FeSO4·7H2O晶胞和一个(NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O晶胞分别所含原子个数
⑵ 晶体自身的结构如空隙大小直接影响化学反应进行的趋势,试通过计算说明
FeSO4·7H2O比(NH4) 2Fe(SO4)2.·6H2O更易被氧化
已知:O的共价半径为0.66nm,在晶体中+2价的Fe半径为0.061nm,—2价的O半径为0.121nm,+6价的S半径为0.029nm,—3价的N半径为0.148nm
⑶ FeSO4·7H2O在潮湿的空气中被氧化的产物为Fe(OH)SO4·3H2O,写出反应的化学方程式
_____________________________________________________________
⑷ 在水溶液中(NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O与FeSO4·7H2O稳定性相当,请分析其原因
正确答案
⑴ 经计算得:FeSO4·7H2O 中V=abcsinβ,Z=dVNA/M=4,(1分),原子个数为108 (1分)
(NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O中V=abcsinβ,Z=dVNA/M=2,(1分),原子个数为 78 (1分)
⑵ O2分子的直径大小为0.66´4="0.264nm " (1分)
要点一:FeSO4.7H2O易失水为FeSO4,FeSO4晶体中
知氧气分子易扩散入Fe,S和Fe,Fe原子之间的空隙发生反应 (2分)
要点二:(NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O晶体中有
(NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O晶体原子排列更加紧密,与FeSO4相比较,氧气较难以扩散入晶体空隙中 (2分)
⑶ 4FeSO4·7H2O+ O2 ="==" 4Fe(OH)SO4·3H2O + 14H2O (1分)
⑷ 溶解后均以Fe2+离子形式存在,水溶液中Fe2+的还原性大小取决于溶液的酸性,(NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O与FeSO4·7H2O水溶液的酸性相差不大,从而其稳定性相差不大。 (1分,意思对即可)
⑴从晶胞参数来看,FeSO4·7H2O晶胞和 (NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O晶胞都为单斜晶系,因此晶胞密度的计算公式都是:
其中,V=abcsinγ
代入数据,可分别求得各晶胞中的结构单元——z,1 molFeSO4·7H2O中共有27mol原子,1 mol(NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O中共有39 mol原子,从而求得各晶胞中的原子数。
⑵根据提示,由于晶体自身的结构如空隙大小直接影响化学反应进行的趋势,因此本题的核心在于计算出Fe2+周围的空隙的大小,如果该空隙的大小允许O2(264pm)通过的话,则该物质被氧化的趋势增强。
⑶该反应不能改写成离子反应方程式,但是在配平的时候,仍然根据氧化还原方程式配平的技巧和方法进行配平,结果如下:
4FeSO4·7H2O+ O2 ="==" 4Fe(OH)SO4·3H2O + 14H2O
⑷从⑵中的计算可知,它们的晶体在氧化还原方面性质存在差别,是因为晶体中空隙的大小存在差别。但是在溶液中,它们都是强电解质,完成电离,生成水合Fe(Ⅱ),而Fe2+的还原性该离子的浓度,氧化剂的氧化性强弱,以及溶液的酸碱性等,而这些都是外因,与它们的晶体结构没有关系。因此在水溶液中(NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O与FeSO4·7H2O稳定性相当。
下表列出了前20号元素中的某些元素性质的有关数据:
试回答下列问题:
根据元素的主要化合价和原子半径可知,①~⑩分别是Cl、K、O、Al、C、P、Na、N、F。
(1)以上10种元素的原子中,失去核外第一个电子所需能量最少的是 (填写编号)。
(2)上述⑤、⑥、⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中,每个原子都满足最外层为8电子稳定结构的物质可能是(写分子式) 。某元素R的原子半径为1.02×10-10m,该元素在周期表中位于 ;若物质Na2R2是一种含有非极性共价键的离子化合物,请你写出该化合物的电子式 。
(3)元素⑤的某种单质具有平面层状结构,同一层中的原子构成许许多多的正六边形,此单质与熔融的②单质相互作用,形成某种青铜色的物质(其中的元素②用“●”表示),原子分布如图所示,该物质的化学式为 。
正确答案
⑴ ② ⑵PCl3或CCl4 第三周期、ⅥA族 ⑶ KC8
试题分析:
(1)金属性越强,则第一电离能越小,所以10种元素的原子中,失去核外第一个电子所需能量最少的是K,即是②。
(2)上述⑤、⑥、⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中,每个原子都满足最外层为8电子稳定结构的物质可能是PCl3或CCl4。同周期自左向右原子半径逐渐减小,自上而下原子半径逐渐最大,所以某元素R的原子半径为1.02×10-10m,该元素在周期表中位于第三周期、ⅥA族。该化合物的电子式类似于过氧化钠,所以电子式是。
(3)根据结构示意图可知,晶胞中K原子的个数是3×1/6=0.5个,而碳原子的个数是84个,所以该化合物的化学式是KC8。
点评:该题是高考中的常见题型和考点,属于中等难度试题的考查,试题综合性强,侧重对学生能力的培养和训练,有利于培养学生的逻辑推理能力、自学能力和知识的迁移能力,提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。本题主要是元素“位、构、性”三者关系的综合考查,比较全面考查学生有关元素推断知识和灵活运用知识的能力,考查了学生对物质结构与性质关系以及运用元素周期律解决具体化学问题的能力。
C60以其完美的球形结构受到科学家的高度重视,从此掀起了球形分子的研究热潮。继C60后,科学家又合成了Si60、N60等球形分子。
(1)科学家把C60和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其晶胞如图所示,该物质在低温时是一种超导体.该物质的K原子和C60分子的个数比为
(2)Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键,且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构,则Si60分子中π键的数目为
(3)写试出C60、Si60、N60熔点由高到低的顺序为 ,破坏这三种分子所需要的能量顺序为
正确答案
(1)3:1 (2)30 (3) Si60>N60> C60、 N60>C60>Si60
试题分析:(1)根据晶胞可知,K原子的个数是6×1/2=3个,而C60分子的个数8×1/8=1个,所以该物质的K原子和C60分子的个数比为3:1。
(2)根据题意,每个硅形成的这3个键中,必然有1个双键,这样每个硅原子最外层才满足8电子稳定结构。显然,双键数应该是Si原子数的一半,而每个双键有1个π键,显然π键数目为30。
(3) C60、Si60、N60形成的晶体都是分子晶体,熔点高低和相对分子质量大小有关系,所以熔点高到低的顺序为Si60>N60> C60。破坏这三种分子需要破坏共价键,所以所需要的能量顺序为N60>C60>Si60。
点评:该题是高考中的常见题型和考点,属于中等难度试题的考查,试题综合性强,侧重对学生能力的培养和训练,有利于培养学生的逻辑推理能力、自学能力和知识的迁移能力,提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。
(1)中国古代四大发明之一——黑火药,它的爆炸反应为:
①除S外,上列元素的电负性从大到小依次为 。
②在生成物中,A的晶体类型为 ,含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为 。
③已知与
结构相似,推算HCN分子中
键与
键数目之比为 。
(2)原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既处于同一周期又位于同一族,且原子序数T比Q多2。T的基态原子外围电子(价电子)排布为 ,的未成对电子数是 。
(3)在的水溶液中,一定条件下存在组成为
(n和x均为正整数)的配离子,将其通过氢离子交换树脂(R-H),可发生离子交换反应:
交换出来的经中和滴定,即可求出x和n,确定配离子的组成。
将含0.0015 mol 的溶液,与R-H完全交换后,中和生成的
需浓度为0.1200 mol
NaOH溶液25.00 ml,呆知该配离子的化学式为 。
正确答案
(2)3d84s2 4
略
晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体。其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角,每个顶角各有一个原子,试观察图形回答。这个基本结构单元由 个硼原子组成,共含有 个B-B键。
正确答案
(2分)12,30。
试题分析:晶体硼的结构单元是若干个正三角形的多面体,每个单元中有12个硼原子,每个硼原子与另外5个硼原子相连。20个三角形想成60个硼,但实际只有12个,由此1个硼由五个三角形顶点共享,换言之1个硼连了另外的5个,有五条键。故而总数为12×5÷2=30条
点评:本题考查的是晶体硼的相关知识,题目难度不大,掌握晶体硼的结构是解题的关键。
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