- 晶体的常识
- 共3962题
开学初,小源到建设银行营业网点兑换了此前在网上预约的中国高铁纪念币。这枚纪念币由中国人民银行发行,面额10元,每人限兑20枚,且需要提前预约。小源打算与班上同学分享自己的喜悦。他可以向大家这样介绍
①纪念币面额和实际购买力都是由中国人民银行规定的
②纪念币可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能
③纪念币发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间
④纪念币不能与同面额人民币等值流通,必须在规定时间地点使用
正确答案
解析
①错误,国家无权规定纪念币的实际购买力;④错误,纪念币与同面额人民币等值流通,在任何时间地点都可使用;由中国人民银行发行的纪念币属于法定货币,可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能,因其发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间,故②③正确。
知识点
氢气是重要而洁净的能源,要利用氢气作能源,必须安
全有效地储存氢气。
(1)某种铜镍合金材料有较大的储氢容量,
其晶体结构如图所示。这种合金中La与Ni
的原子个数比为 ;其中基态Ni
原子的核外电子排布式为 。
(2)氢元素可与其他四种短周期元素a、b、c、d、e、f、g等七种微粒,它们都有10个电子,其填结构特点如下表:
①与c互为等电子体的一种阴离子是 (填化学式);
②微粒中中心原子的杂化方式为 杂化。
③比较相同条件下a与f在水中的溶解度:a f(填“>”、“=”或“<”)
④Ni2+可与d形成配位数为6的配离子,该配离子的化学式为 。
正确答案
(12分,每空2分)
(1)1:5
(2)①NH2- ②sp3 ③> ④[Ni(NH3)6]2+
略
【化学——选修物质结构与性质】(15分)第(6)题第一空为1分,其余为2分
用于合成氨的工业煤气中含有H2S、C2H5SH(乙硫醇)、COS(羰基硫)、CS2等含硫化合物,工业上无机硫常用氧化锌法处理,有机硫可用钴钼催化加氢处理。
H2S + ZnO ="=" ZnS + H2O; C2H5SH + ZnO ="=" ZnS + C2H4 + H2O;
C2H5SH + H2 ="=" C2H6 + H2S; COS + H2 ="=" CO + H2S; CS2 + 4H2 ="=" CH4+ 2H2S
(1)钴原子在基态时核外电子排布式为________________________。
(2)下列有关分子结构的说法正确的是_______________(填字母)。
A.C2H4分子中有5个σ键和1个π键
B.COS分子(结构如右图)中键能C=O>C=S
C.H2S分子呈V形结构 D.CH4、C2H6分子中碳原子均采用sp3杂化
(3)下列有关说法不正确的是____________________(填字母)。
A.H2O、CO、COS均是极性分子
B.相同压强下沸点:CS2>CO2
C.相同压强下沸点:C2H5SH>C2H5OH
D.相同压强下沸点:CO>N2
(4)β-ZnS的晶胞结构如右图,晶胞中S2-数目为_________个。S2的配位数是_______________
(5)具有相似晶胞结构的ZnS和ZnO,ZnS熔点为1830℃,ZnO熔点为1975℃,后者较前者高是由于_____________________________________________________________。
(6)钼的一种配合物化学式为:Na3[Mo(CN)8]•8H2O,中心原子的配位数为_____________________。写出与CN—的电性相同,结构相似的一种微粒的电子式_________________
正确答案
第(6)题第一空为1分,其余为2分(1)[Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2
(2)ABCD(漏选1—2个得1分,错选或漏选2个以上不得分)(3)C (4)4 4
(5)氧离子半径比硫离子小,晶格能大 (6)8
试题分析:(1)根据构造原理可知,钴原子在基态时核外电子排布式为[Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2。
(2)单键都是σ键,双键是由1个σ键和1个π键构成的,所以C2H4分子中有5个σ键和1个π键,A正确;氧原子半径小于S原子半径,所以COS分子中键能C=O>C=S,B正确;H2S分子结构和水的类似,呈V形结构,C正确;CH4、C2H6分子中均是单键,所以碳原子均采用sp3杂化,D正确,答案选ABCD。
(3)根据分子的空间构型和键能可知,H2O、CO、COS均是极性分子,A正确;二硫化碳的相对分子质量大于CO2的,所以相同压强下沸点是CS2>CO2,B正确;乙醇分子间存在氢键,则相同压强下沸点是C2H5SH<C2H5OH,选项C不正确;氮气是非极性分子,则相同压强下沸点CO>N2,选项D正确,答案选C。
(4)根据晶胞结构可知,晶胞中S2-数目为4个;同样S2的配位数也是4个。
(5)由于氧离子半径比硫离子小,晶格能大,所以ZnO熔点高于ZnS熔点。
(6)根据配合物化学式Na3[Mo(CN)8]•8H2O可知,中心原子的配位数为8。与CN—的电性相同,结构相似的一种微粒是C22-,则其的电子式。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题综合性强,贴近高考,试题在注重对基础知识巩固和训练的同时,更侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,有助于培养学生逻辑推理能力,提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。
(10分)计算题:
已知:晶体“二氧化硅”可由晶体“硅”衍生得到;下图是晶体“硅”及“二氧化硅”的晶胞示意图:
试回答:
(1)请写出SiO2晶体的两种主要用途: (4分)
(2)请写出与晶体SiO2化学键及晶体类型完全相同的两种物质的名称: (2分)
(3)已知:二氧化硅晶体的密度为ρg/cm3 , 试求二氧化硅晶体中最近的两个Si原子之间的距离的表达式?(保留原表达式,不用化简)(4分)
正确答案
(1) 光导纤维、制玻璃、集成电路等
(2)碳化硅、氮化硼
(3)
略
金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体,即在立方体的8个顶点各有一个金原子,各个面的中心有一个金原子,每个金原子被相邻的晶胞所共有。金原子的直径为d,用NA表示阿伏加德罗常数,M表示金的摩尔质量。
(1)金晶体每个晶胞中含有________个金原子。
(2)欲计算一个晶胞的体积,除假定金原子是刚性小球外,还应假定____________。
(3)一个晶胞的体积是__________。
(4)金晶体的密度是____________。
正确答案
(1)4
(2)距离最近的两金原子间相接触,即相切
(3)2d3
(4)
利用均摊法解题,8个顶角上金原子有属于该晶胞,每个面上金原子有
属于该晶胞,共有6个,故每个晶胞中金原子个数=8×
+6×
=4。假设距离最近的两金原子间相切,则有
正方形的对角线为2d。正方形边长为
d。所以V晶=(
d)3=2
d3,Vm=
NA=
d3NA,所以ρ=
=
。
(11分)T、X、Y、Z、Q、R、W为周期表前四周期元素,原子序数依次递增,其中某些元素的相关信息如下表:
(1)X、Y、Q三种元素的电负性由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
(2)X与Y原子结合形成的X3Y4晶体,晶体结构与金刚石类似,则X3Y4晶体的熔点比金刚石要 (填“高”、“低”)。
(3)W2+的核外电子排布式为 。元素W与人体分泌物中的盐酸以及空气反应可生成超氧酸:W+HCl+O2=WCl+HO2,HO2(超氧酸)不仅是一种弱酸而且也是一种自由基,具有极高的活性。下列说法或表示错误的是
A.氧化剂是O2 B.HO2在碱中不能稳定存在
C.氧化产物是HO2 D.1 molW参加反应有1 mol电子发生转移
(4)X、Y、Z分别与氢元素可以构成A、B、C、D等多种粒子。其中A、B、C均为10电子微粒,D为18电子微粒。A为5原子核的+1价阳离子,则A+的中心原子杂化方式为_______. B为4原子核的+1价阳离子,则B+电子式为___________。C为4个原子核构成的分子,则与C互为等电子体的分子可以是_______(写结构式)。D分子中两元素的原子个数之比为1:1,则D为 (填“极性”或“非极性”)分子。某双原子单质分子E也为18电子微粒,E与水的反应的化学方程式为______________________。
(5)已知25℃、101 kPa条件下:
4R(s)+3Z2(g)2R2Z3(s) △H=-2835.9 kJ/mol
4R(s)+2Z3(g)2R2Z3(s) △H=-3119.1 kJ/mol
则16g Z2(g)完全转化为Z3(g)的△H= .
正确答案
1)N>C>Na (2)高 (3)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9;C
(4)sp3
, 极性 2F2+2H2O=4HF+O2
(5)+47.2 kJ/mol(2分)
根据元素的结构及其性质可知,T、X、Y、Z、Q、R、W分别是H、C、N、O、Na、Al、Cu。
(1)非金属性越强,电负性越大,所以X、Y、Q三种元素的电负性由大到小的顺序是N>C>Na。
(2),晶体结构与金刚石类似,石墨是原子晶体。由于碳原子半径大于氮原子半径,原子半径越小,共价键越强,所以该晶体的熔点大于金刚石的。
(3)根据构造原理可知,铜离子的电子排布式为[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。根据方程式可知,氧气是氧化剂,所以HO2是还原产物,选项C不正确,其余都是正确的,答案选C。
(4)A为5原子核的+1价阳离子,则A是NH4+,氮原子是sp3杂化。B为4原子核的+1价阳离子,则B是H3O+,其电子式为。C为4个原子核构成的分子,则C是氨气,所以与氨气互为等电子体的分子可以是PH3,其结构式为
。D是双氧水,属于极性分子。E应该是是单质氟,和水反应的方程式为2F2+2H2O=4HF+O2。
(5)考查盖斯定律的应用。①-②即得到3Z2(g)2Z3(g) △H=+283.2 kJ/mol。所以16g Z2(g)完全转化为Z3(g)的△H=+283.2 kJ/mol÷6=+47.2 kJ/mol。
(12分)(1)氮元素基态原子核外未成对电子数为 个;
(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是_____________;
(3)某晶体的晶胞如图所示,X位于体心,Y位于4个面心,Z位于8个顶点,该晶体中 X、Y、Z的粒子个数比为______________;
(4)葡萄糖酸锌[CH2OH(CHOH)4COO]2Zn是目前市场上流行的补锌剂。写出Zn2+基态
电子排布式 ;葡萄糖分子中碳原子杂化方式有 。
(5)某化合物其组成可用CoCl3·5NH3表示。把CoCl3·5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液,则析出AgCl沉淀。经测定,每1 mol CoCl3·5NH3只生成2 mol AgCl。请写出表示此配合物结构的化学式(钴的配位数为6)_____________________。
正确答案
(12分,每空2分)(1)3 (2分)
(2)N、O 、C (2分) (3)1∶2∶1 (2分)
(4)1s22s22p63s23p63d10或[Ar] 3d10 (2分) sp2、sp3(2分)
(5)[Co(NH3)5Cl]Cl2 (2分)
(1)根据构造原理可知,氮元素基态原子核外电子排布式为11s22s22p3,所以未成对电子数为3个。
(2)非金属性越强,第一电离能越大,但由于氮原子的2p轨道是半充满状态,稳定性强,所以氮元素的第一电离能大于氧元素的,即顺序是N>O>C 。
(3)X位于体心,Y位于4个面心,Z位于8个顶点,所以该晶胞中含有的X、Y、Z原子数分别是1、4×1/2=2、8×1/8=1,因此晶体中 X、Y、Z的粒子个数比为1∶2∶1。
(4)根据构造原理可知Zn2+基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar] 3d10。分子中5个饱和碳原子全部形成单键,所以是sp3杂化。而羧基中的碳原子含有碳养双键,所以是sp2杂化。
(5)1 mol CoCl3·5NH3只生成2 mol AgCl,说明作为配体的氯离子只有1个,所以配合物结构的化学式[Co(NH3)5Cl]Cl2 。
[化学——选修物质结构与性质](15分)
乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用与水反应生成乙炔。
(1)将乙炔通入溶液生成
红棕色沉淀。
基态核外电子排布式为 。
(2) Ca2+的原子结构示意图: ;已知中
与
互为等电子体,
的电子式可表示为 ;1mol
中含有的
键数目为 。
(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈。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)晶体的晶胞结构与
晶体的相似(如下图所示),但
晶体中含有的哑铃形
的存在,使晶胞沿一个方向拉长。
晶体中1个
周围距离最近的
数目为 。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d10(2分)
(2)略(2分) (2分) 2NA (2分)
(3)sp杂化 sp2杂化(2分) 3 (2分)
(4)6 (3分)
略
如图3-28表示一些晶体中的某些结构,它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分。
图3-28
(1)代表金刚石的是(填编号字母,下同) __________,其中每个碳原子与__________个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于__________晶体。
(2)代表石墨的是__________,其中每个正六边形占有的碳原子数平均为__________个。
(3)代表NaCl的是__________,每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+有__________个。
(4)代表CsCl的是__________,它属于__________晶体,每个Cs+与__________个Cl-紧邻。
(5)代表干冰的是__________,它属于__________晶体,每个CO2分子与__________个CO2分子紧邻。
(6)若说“离子晶体中只有离子键,分子晶体中没有化学键”是否正确?简答理由。
(7)NaCl晶体、HCl晶体、干冰、金刚石熔点由高而低的顺序是__________;其中在熔融或液态时能导电的电解质是__________,液态不导电但为电解质的是__________,在水溶液中能导电的非电解质是__________。
正确答案
(1)D 4 原子
(2)E 2 (3)A 12
(4)C 离子 8
(5)B 分子 12
(6)不正确。原子团离子中有共价键;除稀有气体外,分子内均有共价键。
(7)C>NaCl>CO2>HCl NaCl HCl 干冰
根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl晶体是简单立方单元,每个Na+与6个Cl-紧邻,每个Cl-又与6个Na+紧邻,但观察Na+与最近距离等距离的Na+数时要抛开Cl-,从空间结构上看是12个Na+。即x轴面上、y轴面上、z轴面上各4个。CsCl晶体由Cs+、Cl-分别构成立方结构,但Cs+组成立方的中心有1个Cl-,Cl-组成的立方中心又镶入一个Cs+。可称为“体心立方”结构,Cl-紧邻8个Cs+,Cs+紧邻8个Cl-。干冰也是立方体结构,但在立方体每个正方形面的中央都有一个CO2分子,称为“面心立方”。实际上各面中央的CO2分子也组成立方结构,彼此相互套入面的中心。所以每个CO2分子在三维空间里x、y、z三个面各紧邻4个CO2分子,共12个CO2分子。金刚石的基本单元是正四面体,每个碳原子紧邻4个其他碳原子。石墨的片层由正六边形结构组成,每个碳原子紧邻另外3个碳原子,即每个六边形占有1个碳原子的各,所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是6×
=2(个)。
对于晶体中的化学键要分清是指晶格质点之间还是晶格质点内部。常见的离子晶体其离子间形成的是离子键。原子晶体则只有晶格质点即原子间的共价键。分子晶体在分子间只是弱作用力,即范德华力,而分子内部除单原子分子的惰性气体外都有牢固的共价键。
晶体熔点通常由晶格质点间作用力而定。原子晶体中原子间的共价键牢固,熔点达千至数千摄氏度。离子晶体中离子间的离子键相当强大,熔点在数百至上千摄氏度。分子晶体中分子间作用力弱,熔点在数百摄氏度以下至很低的温度。如果形成分子晶体的分子比较类似,则分子的摩尔质量越大,分子间作用力也越大,熔点也就越高。
题述的NaCl、HCl、CO2、金刚石在熔态时只有离子晶体熔化后能导电。在溶液中离子晶体和分子晶体中的电解质(如HCl)能导电。CO2是非电解质,其水溶液能微弱导电,这是由于CO2与水生成的H2CO3是弱电解质的缘故,所以CO2不是电解质,H2CO3才是电解质。金刚石是原子晶体,所以不溶于一般无机或有机溶剂,它没有水溶液。
【化学—选修3 物质结构与性质】(15分)
A、B、C、D、E是原子序数逐渐增大的1-36号元素。A原子核外有4个原子轨道填充了电子;B的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能大,其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素氢化物中最大;C的最高化合价和最低化合价的代数和为4;D原子的M层和N层电子数均比E原子少4个,E是人体必须的微量元素。
试根据以上信息,回答下列问题:
(1)A原子的电子排布图 ,E原子的外围电子排布式为 。
(2)AC2分子中含有 个π键。
(3)含C50%的C的氧化物的空间构型为_________,C的原子轨道采用______杂化。
(4)写出A的常见氧化物与B的氧化物中互为等电子体的一组 。
(5)已知D的晶体在不同温度下有A、B两种堆积方式,则A、B两晶胞中D原子的配位数之比 ; 晶体的密度之比为 。
正确答案
(1)(1分) 4S24P4 (2分)
(2)2 (2分) (3)V形 (2分) SP2 (2分)
(4)CO2、N2O (2分) (5)2 :3 (2分) 约0.92(2分)
略
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