- 晶体的常识
- 共3962题
Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据列于下表：
回答下列问题：
（1）Mn元素价电子的电子排布式为______，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难．对此，你的解释是：______
（2）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道能与一些分子或离子形成配合物．
①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是______．
②六氯和亚铁离子〔Fe（CN）64-〕中的配体CN-中C原子的杂化轨道类型是______，写出一种与CN-互为等电子体的单质分子的路易斯结构式______．
（3）三氯化铁常温下为固体，熔点：282℃，沸点315℃，在300℃以上升华．易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂．据此判断三氯化铁的晶体类型为：______
（4）金属铁的晶体在不同的温度下有两种堆积方式，晶体分别如图所示．面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为：______．
正确答案
（1）Mn元素为25号元素，核外电子排布式为[Ar]3d54s2，所以价层电子排布式为3d54s2．
由Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2+到Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量相对要少．
故答案为：3d54s2． 由Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2+到Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量相对要少．
（2）①Fe原子或离子含有空轨道．所以，与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具有孤对电子．
故答案为：具有孤对电子．
②CN-中C原子与N原子键以三键连接，三键中有1个δ键、2个π键，C原子还有一对孤对电子，杂化轨道数2，C原子采取sp杂化．
CN-含有2个原子，价电子总数为4+5+1=10，故其等电子体为氮气分子等，结构式为N≡N．
故答案为：sp；N≡N
（3）三氯化铁，其熔点：282℃，沸点315℃，在300℃以上升华．易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂．符号分子晶体的特征，故为三氯化铁分子晶体．
故答案为：分子晶体．
（4）面心立方结构晶胞中铁原子数为1+6×
体心立方结构晶胞中铁原子数为1+8×
属于两种结构的铁原子数之比为4：2=2：1．
故答案为：2：1
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（
）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
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
，其中碳氧原子之间的共价键是1个σ键、1个π键
，故选C．
故答案为：sp2，
，C．
（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%．
镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时， 先制备无水氯化镁，然后将其熔融电解，得到金属镁。
（1）以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时，常加入NaCl、KC1或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有____。
（2）已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示，请改正图中错误：____
（3）用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成焰火。燃放时，焰火发出五颜六色的光，请用原子结构的知识解释发光的原因：____。
（4）Mg是第三周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：
解释表中氟化物熔点差异的原因：________。
（5）人工模拟酶是当前研究的热点。有研究表明，化合物X可用于研究模拟酶，当结合
①a中连接相邻含N杂环的碳碳键可以旋转，说明该碳碳键具有____ 键的特性。晶胞；晶体的熔沸点；
②微粒间的相互作用包括化学键和分子间相互作用，比较a和b中微粒间相互作用力的差异____。
正确答案
（1）增强熔融盐的导电性
（2）空心球应为O2-，实心球应为Mg2+；8号空心球改为实心球
（3）电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光（子）的形式释放能量
（4）离子晶体微粒间的作用力随阳离子半径的减小、电荷的增大而增大，故MgF2的熔点高于NaF；SiF4是分子晶体，晶体微粒间的作用力为范德华力，因而熔点较低。
（5）①σ ；②a中存在分子间氢键和范德华力,b中存在配位键
海水中富含氯元素。
(1) KCl广泛应用于医药和农业，KCl晶体中Cl-的电子排布式为_____________________。
(2)下表是部分金属元素的电离能：
已知X、Y、Z的价层电子排布均为ns1，则三种金属的氯化物(RCI)的熔点由高到低的顺序为____________________。
(3)RC1用作有机合成催化剂，并用于颜料、防腐等工业。R+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与Cl 形成的晶体结构如下图所示。R的元素符号是__________，与同一个Cl-相连的R+有_________个。
(4)卤代烃在有机合成中作用巨大，烃基的结构对卤代烃的活性有很大的影响。CH3-CH2C1和碱溶液容易发生取代反应，而CH2=CH-C1和碱溶液不发生反应，请从结构上解释其差异___________________。
(5)HCl和HF结构相似，由于氢键的存在使两者性质上存在较大差异，请列举出由于氢键的影响导致的性质差异___________________________________。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p6
(2)ZCl
(3)Cu；4
(4)CH3-CH2-Cl中与Cl原子成键的C采取sp3杂化，而CH2=CH-Cl中与Cl原子成键的C采取sp2杂化，电子云密度不同；CH3-CH2-Cl中的C-Cl键的键长比CH2=CH-Cl中C-Cl键的键长要长；CH2=CH-Cl 中的π键对Cl的作用力比CH3-CH2-Cl中的C-Cσ键强
(5)HF的沸点比HCl高；氢氟酸是弱酸，盐酸足强酸；实验测得HF的相对分子质量偏大
空气质量高低直接影响着人类的生产和生活，它越柬越受到人们的关注。被污染的空气中杂质的成分有多种，其中计入《空气质量日报》空气污染指数的项目有SO2、CO、 NO2、O2和可吸入颗粒物等、请回答下列问题：
(1)S、N、O第一电离能由大到小的顺序为__________________。
(2)血红蛋白中含有Fe2+，CO易与血红蛋白结合成稳定的配合物而使人中毒
①写出亚铁离子的基态电子排布式___________________。
②CO有多种等电子体，其中常见的两种为__________________。
(3)SO2是一种大气污染物，为减轻SO2污染，火力发电 生产中常在燃煤中加入CaO以“固硫”。CaO晶胞如上图所示，其中Ca2+的配位数为______________，CaO晶体和NaCl晶体中离子排列方式相同CaO晶体的熔点______ NaCl晶体的熔点（填“高于”“等于”或“低 于”）。
(4)随着人们生活质量的提高，不仅室外的环境安全为人们所重视，室内的环境安全和食品安全也越来越为人们所关注。甲醛是室内主要空气污染物之一（其沸点是-19.5℃）。甲醇是“假酒”中的主要有害物质（其沸点是64.65℃），甲醇的沸点明显高于甲醛的主要原因是____________________________。
正确答案
(1)N>O>S
(2)①1s22s22p63s23p63d6；②N2、CN
(3)6；高于
(4)甲醇分子间存在着氢键
有A、B、C、D四种元素，其中A元素和B元素的原子都有1个未成对电子，A+比B-少一个电子层，B原子得一个电子后3p轨道全满；C原子的p轨道中有3个未成对电子，其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大；D的最高化合价和最低化合价的代数和为4，其最高价氧化物中含D的质量分数为40%，且其核内质子数等于中子数。R是由A、D两元素形成的离子化合物，其中 A与D离子数之比为2:1。 请回答下列问题：
(1)A单质、B单质、化合物R的熔点大小顺序为下列的____（填序号）：
①A单质>B单质>R
②R>A单质>B单质
③B单质>R>A单质
④A单质>R>B单质。
(2)在CB3分子中C元素原子的原子轨道发生的是____杂化，其固体时的晶体类型为____。
(3)写出D原子的核外电子排布式____，C的氢化物比D的氢化物在水中溶解度大得多的可能原因____。
(4)下图是D和Fe形成的晶体FeD2最小单元“晶胞”，FeD2晶体中阴、阳离子数之比为____，FeD2物质中具有的化学键类型为____。
正确答案
(1)②
(2)sp3 ；分子晶体
(3) 1s22s22p63s23p4；NH3与水分子形成氢键且更易发生化学反应
(4)1：1；离子键、（非极性）共价键
已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素．它们的原子序数依次增大．其中A、C原子的L层有2个未成对电子．D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构．F3+离子M层3d轨道电子为半满状态．请根据以上情况，回答下列问题：（答题时，用所对应的元素符号表示）
（1）写出C原子的价层电子排布图______，F位于周期表______区．
（2）A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为______．（写元素符号）
（3）F和质子数为25的M的部分电离能数据列于下表
比较两元素的I2、I3可知，气态M2+再失去一个电子比气态F2+再失去一个电子难．对此，你的解释是______．
（4）晶胞中F原子的配位数为______，若F原子的半径为rcm，则F晶体的密度为______（用含r的表达式表示），该晶胞中原子空间利用率为______．
（5）H2S和C元素的氢化物（分子式为H2C2的主要物理性质比较如下
H2S和H2C2的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因______．
正确答案
A、C原子的L层有2个未成对电子，电子排布图分别为
、
，原子序数A小于C，则A为C元素，C为O元素，则B为N元素，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构，D应为Mg元素，D与E同主族，则E应为Ca元素，F3+离子M层3d轨道电子为半满状态，则离子的核外电子数为23，F的原子序数为26，应为Fe元素，则
（1）C为O元素，原子的价层电子排布图为
，F为Fe元素，原子核外含有d电子，位于周期表d区，
故答案为：
；d；
（2）同周期元素从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，由于N的2p电子为半充满状态性质稳定，则第一电离能大于O，则有C＜O＜N，故答案为：C＜O＜N；
（3）质子数为25的元素为Mn，Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态较稳定，则再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难，
故答案为：Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态较稳定；
（4）Fe为体心立方堆积，配位数为8，空间利用率为68%，该晶胞含有Fe2+个数为8×
Fe原子的半径为rcm，由晶胞结构可知，晶体的体积为(
根据密度=
故答案为：8；
（5）O的电负性较大，形成的氢化物H2O2含有氢键，与水分子可形成氢键，则沸点较高，
故答案为：H2O2分子间存在氢键，与水分子可形成氢键．
下表为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素．
试填空．
（1）写出上表中元素⑨原子的外围电子排布式______．
（2）元素③与⑧形成的化合物中元素③的杂化方式为：______杂化，其形成的化合物的晶体类型是：______．
（3）元素④、⑤的第一电离能大小顺序是：______＞______（用元素符号表示）；元素④与元素①形成的X分子的空间构型为：______．请写出与N3-互为等电子体的分子、离子的化学式______，______（各写一种）．
（4）在测定①与⑥形成的化合物的相对分子质量时，实验测得的值一般高于理论值的主要原因是：______．
（5）某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素⑦与元素②的氢氧化物有相似的性质，写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应后盐的化学式______．
（6）元素⑩在一定条件下形成的晶体的基本结构单元如下图1和图2所示，则在图1和图2的结构中与该元素一个原子等距离且最近的原子数之比为______．
正确答案
由元素在周期表中的位置可知，①为H，②为Be，③为C，④为N，⑤为O，⑥为F，⑦为Al，⑧为Cl，⑨为Cr，⑩为Co，
（1）Cr的原子序数为24，注意外围电子的半满为稳定状态，则外围电子排布为3d54s1，故答案为：3d54s1；
（2）元素③与⑧形成的化合物为CCl4，存在4个共价单键，没有孤对电子，则C原子为sp3杂化，构成微粒为分子，属于分子晶体，故答案为：sp3；分子晶体；
（3）④为N，⑤为O，N原子的2p电子半满为稳定结构，则第一电离能大，即N＞O；X分子为NH3，空间构型为三角锥形；与N3-互为等电子体的分子、离子，应具有3个原子和16个价电子，则有CO2（或CS2、N2O、BeCl2）、CNO-等微粒，故答案为：N；O；三角锥形；CO2；CNO-；
（4）因HF分子之间含有氢键，能形成缔合分子（HF）n，则测定的相对分子质量较大，故答案为：HF分子之间有氢键，能形成缔合分子（HF）n；
（5）Al与Be位于对角线位置，性质相似，则Be与NaOH溶液反应生成Na2BeO2，故答案为：Na2BeO2；
（6）由图1可知，与体心原子距离最近的原子位于顶点，则有8个；由图2可知，与顶点原子距离最近的原子位于面心，1个晶胞中有3个，空间有8个晶胞无隙并置，且1个面被2个晶胞共用，则晶体中有
氧气是化工生产的重要原料，很多金属和非金属都能和氧气直接作用．
（1）第二周期某种元素形成的氧化物分子中，既含有σ键又含有π键且二者数目相同的物质的结构式为______，其中心原子杂化方式为______．氧元素与氟元素能形成OF2分子，该分子的空间构型为______．氮元素的电负性______（填“＞”、“=”或“＜”）氧，主要原因是______．
（2）氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物，如Cr2O3、Fe2O3、V2O5．基态铬原子外围电子排布式为______．核电荷数比Fe大1的元素在元素周期表中的位置为第______周期______族．
（3）四种同主族元素的氧化物晶体的晶格能数据如下表：
四种氧化物的共熔物冷却时，首先析出的是______．根据表中数据，说明影响上表中晶格能大小的主要因素______．
（4）某种由氧和钾元素形成的化合物，其晶胞结构如右图所示，该晶体的化学式为______．
正确答案
（1）第二周期元素形成的氧化物分子有：CO，CO2，NO、NO2、SO2、SO3等、满足要求的是：O=C=O，有2个σ键和2个π键，由于CO2 是直线型分子，故C原子采取sp 杂化；由于OF2的分子构型与H2O相似，H2O的分子构型为V形，所以OF2的分子构型V形，由于同一周期，从左到右，元素的电负性逐渐增大，所以氮的电负性＜氧的电负性，由于氧原子半径比氮原子小，吸S电子能力较强，故氧的电负性大；
故答案为：O=C=O；sp；V形＜氧原子半径比氮原子小，吸电子能力较强，
（2）24号元素铬的电子排布式为：1S22S22P63S23P63d54s1，外围电子排布式：3d54s1；在元素周期表中第四周期，第Ⅷ族包括Fe、Co、Ni三种元素，故核电荷数比Fe大1的元素Co在元素周期表中仍处于第四周期，第Ⅷ族，
故答案为：3d54s1；四；Ⅷ，
（3）从共熔物冷却时，首先析出的为熔点高的氧化物，而离子晶体中晶格能越大，熔点越高，所以先首先析出的是
MgO，Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+为同主族元素的离子，从上到下，离子半径逐渐增大，对应氧化物的晶格能在逐渐减少，因此同主族元素的离子所带电荷数相同，离子半径越小，离子键越强，晶格能越大，
故答案为：MgO；同主族元素的离子所带电荷数相同，离子半径越小，离子键越强，晶格能越大，
（4）每个晶胞中：K+=8×
镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时，先制备无水氯化镁，然后将其熔融电解，得到金属镁。
(1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有____________________。
(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示，请改正图中错误：_____________________。
(3)用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成焰火。燃放时，焰火发出五颜六色的光，请用原子结构的知识解释发光的原因：_____________________________。
(4) Mg是第三周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表。氟化物的熔点
解释表中氟化物熔点差异的原因：________________________。
(5)人工模拟酶是当前研究的热点。有研究表明，化合物X可用于研究模拟酶，当其结合
①a中连接相邻含N杂环的碳碳键可以旋转，说明该碳碳键具有_________键的特性。
②粒子间作用力包括化学键和分子问作用力，比较a和b中粒子间作用力的差异______________。
正确答案
(1)增大离子浓度，从而增大熔融盐的导电性
(2)⑧应为黑色，且黑球代表Mg2+，白球代表O2- (3)原子核外电子按一定轨道顺序排列，轨道离核越远，能量越高。燃烧时，电子获得能量，从内侧轨道跃迁到外侧的另一条轨道。跃迁到新轨道的电子处在一种不稳定的状态，它随即就会跳回原来轨道，并向外界释放能量（光能）
(4) NaF和MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF 和MgF2远比SiF4的熔点要高。又因为Mg2+的半径小于Na+的半径，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MgF2的熔点高于NaF
(5)①σ；②a中粒子间作用力为氢键，b中粒子间作用力为配位键
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