- 晶体的常识
- 共3962题
已知有关物质的溶、沸点数据如下表所示：
请参考上述数据填空和回答问题：
（1）工业上常用电解熔融MgCl 2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)氯化铝是________________(填晶体类型)
（3）在500K和1.01*105Pa时，氯化铝的蒸气密度（换算为标准状况时）为11.92g/L，试确定氯化铝在蒸气状态时的化学式为___________________
（4）无水氯化铝在空气中剧烈“发烟”，其原因是________________
(5)设计可靠的实验证明MgCl 2、AlCl3所属的晶体类型，其实验方法是_____________.
正确答案
（1）因为MgO的熔点远高于MgCl 2，所以电解熔融的MgNa需要提供更多的能量、更高的温度，不易于操作。从表中数据可以发现，AlCl3晶体的熔点很低，易升华，属于分子晶体，不存在离子，熔融时不能导电，不能被电解。
（2）属于分子晶体
（3）根据氯化铝的蒸气密度可以求得其摩尔质量，进而确定化学式
M=ρ﹡Vm=11.92g/L×22.4L/mol=267g/mol,所以化学式为Al2Cl6
（4）无水氯化铝在空气中与水发生水解反应产生HCl气体，HCl在空气中形成酸雾而“发烟”
（5）将两种晶体加热到熔化状态，MgCl 2能导电而AlCl3不能导电，故可证明MgCl 2为离子晶体，AlCl3为分子晶体。
解析同答案
传统中药的砷剂俗称“砒霜”，请回答下列问题：
（1）砷剂的分子结构如图所示。该化合物中As原子的杂化方式为______。
（2）基态砷原子的价层电子排布式为___________________，砷与硒的第一电离能较大的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）已知：
依据表中数据解释NH3熔点最高的原因____________________。
（4）砷酸（H3AsO4）是一种三元中强酸，根据价层电子对互斥理论推测AsO43-的空间构型为____________________。
（5）砷镍合金的晶胞如图所示，该晶体中与每个Ni原子距离最近的As原子有______个。
正确答案
（8分）
(1)sp3（1分）
(2)4s24p3（1分）；砷（或As）（2分）。
(3) NH3分子间存在氢键（1分）
(4)正四面体形（1分）
(5)6（2分）
试题分析：
(1)砷剂的分子结构中该化合物中As原子形成3根共价键，还有一对孤对电子，所以杂化方式为sp3。
(2) As原子价层电子排布式：4s24p3；同周期电离能第ⅤA族>第ⅥA族。
(3) 由于NH3分子间存在氢键，熔沸点较高。
(4) 中心原子的价层电子数和配体所提供的共用电子数的总和减去离子带电荷数除以2，即为中心原子的价层电子对数。作为配体， 氧族元素的原子不提供电子，所以5-（-3）/2=4,正四面体形。
(5)结合晶胞图像可知最近的共6个原子。
（12分）氮化硼(BN)晶体有多种结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，
具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们
的晶体结构如图所示。
（1）关于这两种晶体的说法，正确的是 （填序号）。
（2）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为 ，其结构与石墨相似却不导电，原因是 。
（3）立方相氮化硼晶体，硼原子的杂化轨道类型为 。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300 km在古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是 。
（4）NH4BF4（氟硼酸铵）是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 molNH4BF4含有 mol配位键。
正确答案
（1）B、C （2）平面三角形；层状结构中没有自由移动的电子；
（3）sp3；（4）高温、高压；（5）2
试题分析：（1）A．立方相氮化硼只含有σ键，由于形成的是立体网状结构，所以硬度大，错误；B．六方相氮化硼层间以分子间作用力结合，作用力小，所以质地软，正确；C．两种晶体中B-N键均为共价键，正确；D．两种晶体前者是混合晶体，后者是原子晶体，错误。（2）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为平面三角形；其结构与石墨相似却不导电，原因是层状结构中没有自由移动的电子；（3）立方相氮化硼晶体，硼原子的杂化轨道类型为sp3；根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是高温、高压条件；（4）NH4BF4（氟硼酸铵）是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 molNH4BF4含有N与H原子间和B与F原子间形成的2个配位键。
（1）+3价Co的配合物CoClm·nNH3，中心原子的配位数为6，若1 mol该配合物与足量AgNO3溶液反应生成1 mol AgCl沉淀，用配合物形式写出该配合物的化学式 。
（2）研究物质磁性表明：金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大磁记录性能越好。离子型氧化物MnO2和Fe3O4及Cr2O3中，磁性最大的是___________。
（3）碳纳米管有单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨（如下左图），每个碳原子通过 杂化与周围碳原子成键。
（4）铁元素应用广泛，Fe2+与KCN溶液反应得Fe（CN）2沉淀，当加入过量KCN溶液时沉淀溶解，生成黄血盐，其配离子结构如上右图。
①已知CN—与N2结构相似，1molCN－中
②上述沉淀溶解过程的化学方程式为 。
正确答案
（10分）（1）[CoCl2(NH3)4]Cl（2）Fe3O4（3）sp2 （4）①2NA
② 
试题分析：（1）1 mol该配合物与足量AgNO3溶液反应生成1 mol AgCl沉淀，这说明该配位化合物中有1个氯离子不是配体。又因为Cr是＋3价的，则氯原子的购书是3个，由于配位数是6，所以化学式应该是[CoCl2(NH3)4]Cl。
（2）根据核外电子排布式可知，离子型氧化物MnO2和Fe3O4及Cr2O3中金属阳离子含有的未成对电子分别是3、14/3、3，所以磁性最大的Fe3O4。
（3）石墨是层状结构，所以每个碳原子通过sp2杂化与周围碳原子成键。
①CN—与N2结构相似，氮气中含有三键，有2个
②根据结构式可知，分子中含有配位健，且配位数是6，所以沉淀溶解过程的化学方程式为Fe(CN)2＋4KCN＝K4Fe(CN)6。
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，在注重对学生基础知识巩固和训练的同时，侧重对学生解题能力和方法的培养与训练，有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，旨在考查学生对知识的掌握与利用。
（6分）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) 二氧化硅是一种 晶体。
(2) 二氧化硅晶体中最小的环为 元环。
(3) 每个硅原子周围有 个氧原子。
正确答案
(1)原子 (2) 12 (3) 4 （各2分）
二氧化硅晶体中只含有共价键，并且是空间网状结构，属于原子晶体；最小的环上有6个氧原子和6个硅原子，为12元环；每个硅原子周围有4个氧原子。
Ⅰ下列描述中正确的是（ ）
Ⅱ.金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：
（1）Ni原子的核外电子排布式为__________________________________；
（2）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，
（3）NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为_________________、_________________；
（4）金属镍与镧（La）形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如左下图所示。该合金的化学式为_________________；
（5）丁二酮肟常用于检验
①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是_________________。氮镍之间形成的化学键是_________________；
②该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在_________________键；
③该结构中，碳原子的杂化轨道类型有_________________。
正确答案
（20分）Ⅰ. （6分）C、D Ⅱ. （14分）（1）[Ar]
（4）
试题分析：Ⅰ.CS2分子中中心原子碳原子含有的孤对电子对数＝（4－2×2）÷2＝0，所以该分子是直线型结构，属于含有极性键的非极性分子，A不正确；ClO3－中中心原子氯原子含有的孤对电子对数＝（7＋1－3×2）÷2＝1，所以该微粒是三角锥形结构，B不正确；在SF6分子中，S和F形成的是极性键，6个共价键完全是相同，即有6对完全相同的成键电子对，C正确；SiF4和
Ⅱ.（1）Ni的原子序数是28，则根据构造原理可知，Ni原子的核外电子排布式为[Ar]
（2）Ni0、Fe0的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高．由于Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径，属于熔点是NiO＞FeO。
（3）因为Ni0、Fe0的晶体结构类型均与氯化钠的相同，而氯化钠中阴阳离子的配位数均为6，所以Ni0晶胞中Ni和O的配位数也均为6。
（4）根据晶胞结构，并依据均摊法可知，晶胞中镧原子数＝
（5）①碳和氮形成双键，双键是由一个σ键和一个π键构成；镍原子有空轨道，氮原子有孤电子对，因此二者形成配位键。
②氧原子与氢原子之间可以形成氢键。
③在该结构中碳原子既有单键又有双键，因此杂化类型是sp2和sp3杂化。
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，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的应试能力和逻辑推理能力。题时注意电子排布式的书写方法，晶体熔点比较方法，分子空间构型的判断方法以及晶胞的有关计算，注意学习中有关做题方法的积累和总结。
某金属（A）在TK以下晶体的基本结构单元如左下图所示，T K以上转变为右下图所示结构的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的A原子间距离相同
（1）在T K以下的纯A晶体中，与A原子等距离且最近的A原子数为______个；在T K以上的纯A晶体中，与A原子等距离且最近的A原子数为___________；
（2）纯A晶体在晶型转变前后，二者基本结构单元的边长之比为（TK以上与TK以下之比）___________。
（3）右上图的的堆积方式为 ，经测定其结构和性质参数如下表所示
则A原子的原子半径为 pm，试解释该晶体原子化热很高的原因
。
（已知
正确答案
（1）8、12（各1分）（2）
由于A处于d区价电子多，且半径小所以原子化热很高（2分）
（1）根据晶胞结构可知，在T K以下的纯A晶体中，与A原子等距离且最近的A原子数为8个；而在T K以上的纯A晶体中，与A原子等距离且最近的A原子数为12个。
（2）设原子半径是r，则在T K以上的晶体中边长是
（3）由晶胞结构可知，T K以上的堆积方式为体心立方堆积；则有
带入数据解得r＝129.9pm；由于由于A处于d区价电子多，且半径小所以原子化热很高。
下图是超导化合物----钙钛矿晶体中最小重复单元(晶胞)的结构。请回答：
(1)该化合物的化学式为 。
(2)在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有 个。
(3)设该化合物的式量为M，密度为ag/cm3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中钙离子与钛离子之间的最短距离为 。
正确答案
(1) CaTiO3 (2)6 (3)
(1)这个晶胞对位于顶点上的每个钛原子占有的份额为1/8，所以，它单独占有的钛原子个数为8×1/8=1个；它对位于棱上的每个氧原子占有的份额为1/4，所以，它单独占有的氧原子个数为12×1/4=3个；它全部拥有体内的那一个钙原子，所以，该晶胞中单独占有的钛原子、氧原子和钙原子的个数分别为：1、3、1；所以，该化合物的化学式为CaTiO3。
(2)钛位于立方体的顶点上，与一个钛离子距离最近的钛离子是与它共棱的。从上面立方晶胞进行堆积的图2和图3可以看出，在X轴或Y轴或Z轴上，与它共棱的离子都是二个，所以，共6个。
(3)这是个综合性较大的习题。设这种立方晶胞的边长是b，那么，钙离子与钛离子之间
的距离是体对角线的一半，即
下面求b。因为每个立方体的体积为b3，而NA个这样的立方体堆积到一起就是1mol晶体，其质量为Mg，其体积为Mg/ag/cm3="M/a" cm3。所以，NA·b3="M/a" cm3，所以，
所以，题中所求距离为
（1）水在不同的温度和压强条件下可以形成11种不同结构的晶体，密度从比水轻的0.92 g·cm－3到约为水的一倍半。冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最多的化合物。其中冰－Ⅶ的晶体结构为一个如下图所示的立方晶胞，每个水分子可与周围____________个水分子以氢键结合，晶体中，1 mol水可形成________ mol氢键。
（2）已知下列元素的电负性数据：H为2.1，O为3.5，F为4.0。OF2与水的立体结构相似，但水分子的极性比OF2强得多，其原因有：①OF2中氧原子上有两对孤对电子，抵消了F—O键中共用电子对偏向F而产生的极性；②从电负性上看，___________________________。
正确答案
（1）4 2
（2）氧与氢的电负性差大于氧与氟的电负性差
（1）观察图示的立方晶胞的中心水分子可知，该水分子与周围4个水分子以氢键结合；每2个水分子间形成的1个氢键，每个水分子只分得一半，故晶体中1 mol水可形成4 mol×0.5＝2 mol氢键。（2）根据题中所给出的元素的电负性数据：H为2.1，O为3.5，F为4.0，氧与氢的电负性差（1.4）大于氧与氟的电负性差（0.5），因此，虽然OF2与水的立体结构相似，但水分子的极性比OF2强得多。
根据“三氟化硼→正三角形→非极性分子”的因果关系，则“三氯甲烷→（ ① ）→（ ② ）”的因果关系是
答案：①_____________;②__________________.
正确答案
①B、②D.
由BF3的判断顺序可以看出结构→极性的关系。CH4和CCl4都是正四面体形结构，但CHCl3是氯和氢两种不同元素排在碳原子周围，它们的非金属性有差异，导致分子形成非正四面体，继而分子产生极性。
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