高考化學(xué)高分培養(yǎng)計劃一輪全國創(chuàng)新版高分講義第41講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

第41講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．晶體和晶胞(1)晶體與非晶體(2)獲得晶體的三條途徑①熔融態(tài)物質(zhì)凝固。②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。③溶質(zhì)從溶液中析出。(3)晶胞①概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。②晶體與晶胞的關(guān)系：數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”構(gòu)成晶體。③晶胞中粒子數(shù)目的計算——均攤法：如某個粒子為n個晶胞所共有，則該粒子有eq\f(1,n)屬于這個晶胞。2．四種類型晶體的比較3．離子晶體的晶格能(1)定義：氣態(tài)離子形成1摩爾離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位：kJ·mol－1。(2)影響因素①離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大。②離子的半徑：離子的半徑越小，晶格能越大。(3)與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，且熔點(diǎn)越高，硬度越大。1．正誤判斷，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”。(1)具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體。()(2)冰中包含的作用力有范德華力、氫鍵和共價鍵。()(3)區(qū)分晶體和非晶體最可靠的方法是測定其有無固定熔點(diǎn)。()(4)1mol金剛石和SiO2中含有的共價鍵數(shù)目均為4NA。()(5)金剛石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，由共價鍵形成的碳原子環(huán)中，最小的環(huán)上有6個碳原子。()(6)離子晶體中一定存在金屬元素。()(7)碳有三種同素異形體：金剛石、石墨和C60，其熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)椋篊60>金剛石>石墨。()(8)通過X-射線衍射實(shí)驗(yàn)的方法可以區(qū)分晶體和非晶體。()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×(8)√2．某物質(zhì)的晶體中含有A、B、C三種元素，其排列方式如圖所示(其中前后兩面面心中的B元素的原子未能畫出)。則晶體中A、B、C的原子個數(shù)比為()A．1∶3∶1 B．2∶3∶1C．2∶2∶1 D．1∶3∶3答案A解析利用均攤法計算。據(jù)圖知，該正方體中A原子個數(shù)＝8×eq\f(1,8)＝1，B原子個數(shù)＝6×eq\f(1,2)＝3，C原子個數(shù)＝1，所以晶體中A、B、C的原子個數(shù)比為1∶3∶1?？键c(diǎn)1晶體與晶胞典例1(2017·贛州模擬)某離子晶體的晶體結(jié)構(gòu)中最小重復(fù)單元如圖所示。A為陰離子，在正方體內(nèi)，B為陽離子，分別在頂點(diǎn)和面心，則該晶體的化學(xué)式為()A．B2A B．BA2C．B7A4 D．B4A7解析A在正方體內(nèi)，晶胞中的8個A離子完全被這1個晶胞占有；B分別在頂點(diǎn)和面心，頂點(diǎn)上的離子被1個晶胞占有eq\f(1,8)，面心上的離子被1個晶胞占有eq\f(1,2)，所以1個晶胞實(shí)際占有的B離子為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，則該晶體的化學(xué)式為BA2。答案B名師精講(1)具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如玻璃。(2)晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別：是否有自范性。(3)晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的“平行六面體”，但不一定是最小的“平行六面體”。(4)區(qū)分晶體和非晶體最科學(xué)的方法是對固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)。(5)在使用均攤法計算晶胞中微粒個數(shù)時，要注意晶胞的形狀，不同形狀的晶胞，應(yīng)先分析任意位置上的一個粒子被幾個晶胞所共有。如六棱柱晶胞中，頂點(diǎn)、側(cè)棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2個晶胞所共有。(6)晶胞中的有關(guān)物理量的計算對于立方晶胞，可簡化成下面的公式進(jìn)行各物理量的計算：a3×ρ×NA＝n×M，a表示晶胞的棱長，ρ表示密度，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，n表示1mol晶胞中所含晶體的物質(zhì)的量，M表示晶體的摩爾質(zhì)量。1．如圖是物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)示意圖，請認(rèn)真觀察兩圖，判斷下列說法正確的是()A．兩種物質(zhì)在一定條件下都會自動形成有規(guī)則幾何外形的晶體B．Ⅰ形成的固體物理性質(zhì)有各向異性C．Ⅱ形成的固體一定有固定的熔點(diǎn)D．二者的X-射線衍射圖譜是相同的答案B解析由微觀結(jié)構(gòu)示意圖可知Ⅰ為晶體，Ⅱ?yàn)榉蔷w，晶體具有規(guī)則的幾何外形，具有各向異性和固定的熔點(diǎn)，用X-射線衍射實(shí)驗(yàn)測定時，晶體內(nèi)部的微粒在空間呈現(xiàn)有規(guī)則的重復(fù)排列，非晶體則沒有這些性質(zhì)。2．(1)Ti的氧化物和CaO相互作用形成鈦酸鹽，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶胞中Ca2＋的配位數(shù)是________，該晶胞的化學(xué)式為__________。(2)M原子的外圍電子排布式為3s23p5，與銅形成化合物的晶胞如圖所示(黑點(diǎn)代表銅原子)，該晶體的化學(xué)式為____________。答案(1)12CaTiO3(2)CuCl解析(1)根據(jù)晶胞圖可知，距離Ca2＋最近且距離相等的O2－有12個，故Ca2＋的配位數(shù)＝12，該晶胞中Ca2＋數(shù)目＝1，Ti4＋數(shù)目＝8×eq\f(1,8)＝1，O2－數(shù)目＝12×eq\f(1,4)＝3，故化學(xué)式為CaTiO3。(2)根據(jù)M的外圍電子排布式為3s23p5，確定M為Cl元素，該晶胞中Cl原子數(shù)目＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Cu原子數(shù)目＝4，故化學(xué)式為CuCl?？键c(diǎn)2常見的晶體模型典例2(2014·海南高考)碳元素的單質(zhì)有多種形式，如圖依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖：回答下列問題：(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式，它們互為________。(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為________、________。(3)C60屬于________晶體，石墨屬于________晶體。(4)石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長為142pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長為154pm。其原因是金剛石中只存在C—C間的________共價鍵，而石墨層內(nèi)的C—C間不僅存在________共價鍵，還有________鍵。(5)金剛石晶胞含有________個碳原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長為a，根據(jù)硬球接觸模型，則r＝________a，列式表示碳原子在晶胞中的空間占有率____________(不要求計算結(jié)果)。解析(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式，它們互稱為同素異形體。(2)金剛石中碳原子與相鄰四個碳原子形成4個共價單鍵，C原子采取sp3雜化方式；石墨中的碳原子用sp2雜化軌道與相鄰的三個碳原子以σ鍵結(jié)合。(3)C60中構(gòu)成微粒是分子，所以屬于分子晶體；石墨的層內(nèi)原子間以共價鍵結(jié)合，層與層之間以范德華力結(jié)合，所以石墨屬于混合晶體。(4)在金剛石中只存在C—C之間的σ鍵；石墨層內(nèi)的C—C之間不僅存在σ鍵，還存在π鍵。(5)由金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞內(nèi)部有4個C原子，面心上有6個C原子，頂點(diǎn)有8個C原子，晶胞中C原子數(shù)目為4＋6×eq\f(1,2)＋8×eq\f(1,8)＝8；若C原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長為a，根據(jù)硬球接觸模型，則正方體對角線長度的eq\f(1,4)就是C—C鍵的鍵長，即eq\f(\r(3),4)a＝2r，所以r＝eq\f(\r(3),8)a，碳原子在晶胞中的空間占有率w＝eq\f(8×\f(4,3)πr3,a3)＝eq\f(8×\f(4,3)π×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),8)a))3,a3)＝eq\f(\r(3)π,16)。答案(1)同素異形體(2)sp3sp2(3)分子混合(4)σσπ(或大π或p-pπ)(5)8eq\f(\r(3),8)eq\f(8×\f(4,3)πr3,a3)＝eq\f(\r(3)π,16)名師精講(1)判斷某種粒子周圍等距且緊鄰的粒子數(shù)目時，要注意運(yùn)用三維想象法。如NaCl晶體中，Na＋周圍的Na＋數(shù)目(Na＋用“”表示)：每個面上有4個，共計12個。(2)石墨晶體石墨晶體是混合晶體，呈層狀結(jié)構(gòu)。同層內(nèi)碳原子以共價鍵形成平面正六邊形結(jié)構(gòu)，平均每個正六邊形擁有的碳原子個數(shù)是2，C原子采取的雜化方式是sp2。層與層之間以分子間作用力結(jié)合。所以石墨晶體熔、沸點(diǎn)很高，但硬度不大，有滑膩感，能導(dǎo)電。3．下列說法正確的是()A．鈦和鉀都采取圖1的堆積方式B．圖2為金屬原子在二維空間里的非密置層放置，此方式在三維空間里堆積，僅得簡單立方堆積C．圖3是干冰晶體的晶胞，晶胞棱長為acm，則在每個CO2周圍最近且等距離的CO2有8個D．圖4是一種金屬晶體的晶胞，它是金屬原子在三維空間以密置層采取ABCABC…堆積的結(jié)果答案D解析圖1表示的堆積方式為A3型緊密堆積，K采用A2型密堆積，A錯誤；B在二維空間里的非密置層放置，在三維空間堆積形成A2型密堆積，得到體心立方堆積，B錯誤；干冰晶體的晶胞屬于面心立方晶胞，配位數(shù)為12，即每個CO2周圍距離相等的CO2分子有12個，C錯誤；該晶胞類型為面心立方，則為A1型密堆積，金屬原子在三維空間里密置層采取ABCABC堆積，D正確。4．有四種不同堆積方式的金屬晶體的晶胞如圖所示，有關(guān)說法正確的是()A．①為簡單立方堆積，②為六方最密堆積，③為體心立方堆積，④為面心立方最密堆積B．每個晶胞含有的原子數(shù)分別為①1個，②2個，③2個，④4個C．晶胞中原子的配位數(shù)分別為①6，②8，③8，④12D．空間利用率的大小關(guān)系為①<②<③<④答案B解析①為簡單立方堆積，②為體心立方堆積，③為六方最密堆積，④為面心立方最密堆積，A錯誤；每個晶胞含有的原子數(shù)分別為①8×eq\f(1,8)＝1，②8×eq\f(1,8)＋1＝2，③8×eq\f(1,8)＋1＝2，④8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，B正確；晶胞③中原子的配位數(shù)應(yīng)為12，其他判斷正確，C錯誤；四種晶體的空間利用率分別為52%、68%、74%、74%，D錯誤?？键c(diǎn)3四類晶體的組成和性質(zhì)典例3現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)(℃)數(shù)據(jù)：A組B組C組D組金剛石：3550Li：181HF：－83NaCl硅晶體：1410Na：98HCl：－115KCl硼晶體：2300K：64HBr：－89RbCl二氧化硅：1723Rb：39HI：－51MgO：2800℃據(jù)此回答下列問題：(1)由表格可知，A組熔點(diǎn)普遍偏高，據(jù)此回答：①A組屬于________晶體，其熔化時克服的粒子間的作用力是________。②二氧化硅的熔點(diǎn)高于硅，是由于___________________。③硼晶體的硬度與硅晶體相對比：________。(2)B組晶體中存在的作用力是________，其共同的物理性質(zhì)是________(填序號)，可以用________理論解釋。①有金屬光澤②導(dǎo)電性③導(dǎo)熱性④延展性(3)C組中HF熔點(diǎn)反常是由于____________________。(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是________(填序號)。①硬度小②水溶液能導(dǎo)電③固體能導(dǎo)電④熔融狀態(tài)能導(dǎo)電(5)D組晶體中NaCl、KCl、RbCl的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開_______________，MgO晶體的熔點(diǎn)高于三者，其原因解釋為_____________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)A組由非金屬元素組成，熔點(diǎn)很高，屬于原子晶體，熔化時需破壞共價鍵。由共價鍵形成的原子晶體中，原子半徑小的鍵長短，鍵能大，晶體的熔點(diǎn)高，硬度大。(2)B組都是金屬，存在金屬鍵，具有金屬晶體的性質(zhì)，可以用電子氣理論解釋相關(guān)物理性質(zhì)。(3)C組鹵化氫晶體屬于分子晶體，HF熔點(diǎn)高是由于分子之間形成了氫鍵。(4)D組是離子化合物，熔點(diǎn)高，具有離子晶體的性質(zhì)。(5)晶格能與離子電荷數(shù)和離子半徑有關(guān)，電荷數(shù)越多，半徑越小，晶格能越大，晶體熔點(diǎn)越高。答案(1)①原子共價鍵②O的原子半徑小于Si的原子半徑，Si—O的鍵長小于Si—Si的鍵長，Si—O的鍵能大于Si—Si的鍵能③硼晶體大于硅晶體(2)金屬鍵①②③④電子氣(3)HF分子間能形成氫鍵(4)②④(5)NaCl>KCl>RbClMgO晶體為離子晶體，離子晶體中離子所帶電荷數(shù)越多，半徑越小，晶格能越大，熔點(diǎn)越高名師精講(1)原子晶體一定含有共價鍵，而分子晶體可能不含共價鍵。(2)含陰離子的晶體中一定含有陽離子，但含陽離子的晶體中不一定含陰離子，如金屬晶體。(3)原子晶體的熔點(diǎn)不一定比離子晶體高，如石英的熔點(diǎn)為1710℃，MgO的熔點(diǎn)為2852℃。(4)金屬晶體的熔點(diǎn)不一定比分子晶體的熔點(diǎn)高，如Na的熔點(diǎn)為97℃，尿素的熔點(diǎn)為132.7℃。(5)同種晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較①原子晶體eq\x(原子半徑越小)→eq\x(鍵長越短)→eq\x(鍵能越大)→eq\x(熔、沸點(diǎn)越高)如熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅>硅。②離子晶體a．一般地說，離子所帶的電荷數(shù)越多(主要因素)，離子半徑越小，熔、沸點(diǎn)就越高，如熔點(diǎn)：Al2O3>MgO>NaCl>CsCl。b．衡量離子晶體穩(wěn)定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，熔點(diǎn)越高，硬度越大。③分子晶體a．具有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常地高。如熔、沸點(diǎn)：H2O>H2Te>H2Se>H2S。b．組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：SnH4>GeH4>SiH4>CH4。c．組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：CO>N2。d．對于有機(jī)物的同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔點(diǎn)越低。如熔點(diǎn)：④金屬晶體金屬原子半徑越小，價電子數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：Na<Mg<Al。(6)晶體類型的幾種判斷方法①依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷a．離子晶體的熔點(diǎn)較高。b．原子晶體熔點(diǎn)很高。c．分子晶體熔點(diǎn)低。d．金屬晶體多數(shù)熔點(diǎn)高，但也有少數(shù)熔點(diǎn)相當(dāng)?shù)汀＂谝罁?jù)導(dǎo)電性判斷a．固體不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)時能導(dǎo)電的晶體是離子晶體。b．原子晶體一般為非導(dǎo)體。c．分子晶體為非導(dǎo)體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和強(qiáng)極性非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由移動的離子，也能導(dǎo)電。d．金屬晶體是電的良導(dǎo)體。③依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷a．離子晶體硬度較大且脆。b．原子晶體硬度大。c．分子晶體硬度小且較脆。d．金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。5．下面的排序不正確的是()A．熔點(diǎn)由高到低：Na>Mg>AlB．硬度由大到?。航饎偸?gt;碳化硅>晶體硅C．晶體熔點(diǎn)由低到高：CF4<CCl4<CBr4<CI4D．晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI答案A解析金屬離子的電荷越多、半徑越小，其熔點(diǎn)越高，則熔點(diǎn)由高到低為Al>Mg>Na，A錯誤；鍵長越短，其價鍵越強(qiáng)，硬度越大，鍵長C—C<C—Si<Si—Si，則硬度由大到小為金剛石>碳化硅>晶體硅，B正確；組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，晶體的熔點(diǎn)越高，則晶體熔點(diǎn)由低到高順序?yàn)镃F4<CCl4<CBr4<CI4，C正確；電荷相同的離子，離子半徑越小，晶格能越大，F(xiàn)、Cl、Br、I的離子半徑由小到大，則晶格能：NaF>NaCl>NaBr>NaI，D正確。6．下圖為幾種晶體或晶胞的示意圖：請回答下列問題：(1)上述晶體中，粒子之間以共價鍵結(jié)合形成的晶體是________。(2)冰、金剛石、MgO、CaCl2、干冰5種晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開___________________________。(3)NaCl晶胞與MgO晶胞相同，NaCl晶體的晶格能________(填“大于”或“小于”)MgO晶體，原因是______________________________________________________________________________。(4)每個Cu晶胞中實(shí)際占有________個銅原子，CaCl2晶體中Ca2＋的配位數(shù)為________。答案(1)金剛石晶體(2)金剛石、MgO、CaCl2、冰、干冰(3)小于'MgO晶體中離子的電荷數(shù)大于NaCl晶體中離子電荷數(shù)；且r(Mg2＋)<r(Na＋)、r(O2－)<r(Cl－)(4)4'8解析(1)冰晶體、干冰晶體均為分子晶體，粒子間通過分子間作用力結(jié)合成晶體，Cu晶體中微粒間通過金屬鍵結(jié)合形成晶體，MgO和CaCl2晶體中微粒之間通過離子鍵結(jié)合形成晶體。(2)離子晶體的熔點(diǎn)與離子半徑及離子所帶電荷有關(guān)，離子半徑越小，離子所帶電荷越大，則離子晶體熔點(diǎn)越高。金剛石是原子晶體，熔點(diǎn)最高，冰、干冰均為分子晶體，冰中存在氫鍵，冰的熔點(diǎn)高于干冰。(4)銅晶胞實(shí)際占有銅原子數(shù)用均攤法分析：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；氯化鈣晶體中Ca2＋的配位數(shù)為8，Cl－配位數(shù)為4。微專題晶體結(jié)構(gòu)的有關(guān)計算1．“均攤法”計算晶胞中的粒子數(shù)(1)長方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算(2)非長方體晶胞中粒子視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(diǎn)(1個碳原子)被三個六邊形共有，每個六邊形占eq\f(1,3)。2．晶胞質(zhì)量＝晶胞占有的微粒的質(zhì)量＝晶胞占有的微粒數(shù)×eq\f(M,NA)。3．空間利用率＝eq\f(晶胞占有的微粒體積,晶胞體積)。4．金屬晶體中體心立方堆積、面心立方堆積中的幾組公式(設(shè)棱長為a)。(1)面對角線長＝eq\r(2)a。(2)體對角線長＝eq\r(3)a。(3)體心立方堆積4r＝eq\r(3)a(r為原子半徑)。(4)面心立方堆積4r＝eq\r(2)a(r為原子半徑)。5．根據(jù)晶體晶胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和有關(guān)數(shù)據(jù)，求算晶體的密度或晶體晶胞的體積或晶胞參數(shù)a(晶胞邊長)對于立方晶胞，可建立如下求算途徑：得關(guān)系式：ρ＝eq\f(n×M,a3×NA)(a表示晶胞邊長，ρ表示密度，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，n表示1mol晶胞所含基本粒子或特定組合的物質(zhì)的量，M表示摩爾質(zhì)量)典例1KIO3晶體是一種性能良好的非線性光學(xué)材料，具有鈣鈦礦型的立體結(jié)構(gòu)，邊長為a＝0.446nm，晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置，如圖所示。K與O間的最短距離為________nm，與K緊鄰的O個數(shù)為________。解析K與O間的最短距離為eq\f(\r(2),2)a＝eq\f(\r(2),2)×0.446nm≈0.315nm；由于K、O分別位于晶胞的頂角和面心，所以與K緊鄰的O原子為12個。答案0.31512典例2GaAs的熔點(diǎn)為1238℃，密度為ρg·cm－3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半徑分別為rGapm和rAspm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為________。解析首先用均攤法計算出1個晶胞中含有As原子的個數(shù)：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，再通過觀察可知1個晶胞中含有4個Ga原子。4個As原子和4個Ga原子的總體積V1＝4×eq\b\lc\(\rc\(\a\vs4\al\co1())eq\f(4,3)π×10－30×req\o\al(3,As)＋eq\f(4,3)π×10－30×req\o\al(3,Ga)eq\b\lc\\rc\)(\a\vs4\al\co1())cm3；1個晶胞的質(zhì)量為4個As原子和4個Ga原子的質(zhì)量之和，即eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4MAs,NA)＋\f(4MGa,NA)))g，所以1個晶胞的體積V2＝eq\f(4,ρNA)(MAs＋MGa)cm3。最后由eq\f(V1,V2)即得結(jié)果。答案eq\f(4π×10－30NAρr\o\al(3,Ga)＋r\o\al(3,As),3MGa＋MAs)×100%(建議用時：40分鐘)一、選擇題(每題6分，共42分)1．(2017·石家莊質(zhì)檢)關(guān)于晶體的敘述中，正確的是()A．原子晶體中，共價鍵的鍵能越大，熔、沸點(diǎn)越高B．分子晶體中，分子間的作用力越大，該分子越穩(wěn)定C．分子晶體中，共價鍵的鍵能越大，熔、沸點(diǎn)越高D．某晶體溶于水后，可電離出自由移動的離子，該晶體一定是離子晶體答案A解析分子的穩(wěn)定性取決于分子內(nèi)部共價鍵的強(qiáng)弱，與分子間作用力無關(guān)，B錯誤；分子晶體熔、沸點(diǎn)的高低，取決于分子間作用力的大小，C錯誤；也可能是分子晶體，如HCl，D錯誤。2．NF3可由NH3和F2在Cu催化劑存在下反應(yīng)直接得到：4NH3＋3F2eq\o(=,\s\up17(Cu))NF3＋3NH4F。上述化學(xué)方程式中的5種物質(zhì)沒有涉及的晶體類型為()A．離子晶體 B．分子晶體C．原子晶體 D．金屬晶體答案C解析NH3、F2、NF3屬于分子晶體，Cu屬于金屬晶體，NH4F屬于離子晶體。3．(2017·長沙一中質(zhì)檢)下列有關(guān)離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較不正確的是()A．熔點(diǎn)：NaF>MgF2>AlF3B．晶格能：NaF>NaCl>NaBrC．陰離子的配位數(shù)：CsCl>NaCl>CaF2D．硬度：MgO>CaO>BaO答案A解析由于r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，且Na＋、Mg2＋、Al3＋所帶電荷依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的離子鍵依次增強(qiáng)，晶格能依次增大，故熔點(diǎn)依次升高。r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次減小。在CsCl、NaCl、CaF2中陰離子的配位數(shù)分別為8、6、4。r(Mg2＋)<r(Ca2＋)<r(Ba2＋)，故MgO、CaO、BaO的晶格能依次減小，硬度依次減小。4．下列說法正確的是()A．區(qū)分晶體和非晶體的最可靠的科學(xué)方法是對固體進(jìn)行X-射線衍射B．1mol金剛石中的C—C鍵數(shù)是2NA,1molSiO2晶體中的Si—O鍵數(shù)也是2NAC．水晶和干冰在熔化時，晶體中的共價鍵都會斷裂D．晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定答案A解析晶體與非晶體最本質(zhì)的區(qū)別是組成物質(zhì)的粒子在微觀空間是否有序排列，X-射線衍射可以看到微觀結(jié)構(gòu)，A正確；金剛石中1個C原子與另外4個C原子形成C—C單鍵，這個C原子對每個單鍵的貢獻(xiàn)只有eq\f(1,2)，所以1molC原子形成的C—C鍵為4×eq\f(1,2)＝2mol，而二氧化硅晶體中1個Si原子分別與4個O原子形成4個Si—O單鍵，則1molSiO2晶體中Si—O鍵為4mol，B錯誤；水晶是原子晶體，熔化時共價鍵斷裂，而分子晶體干冰熔化時，分子間作用力被削弱而共價鍵不斷裂，C錯誤；分子的穩(wěn)定性取決于化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，D錯誤。5．高溫下，超氧化鉀晶體(KO2)呈立方體結(jié)構(gòu)。如圖為超氧化鉀晶體的一個晶胞(晶體中最小的重復(fù)單元)。則下列有關(guān)說法正確的是()A．與K＋最近且距離相等的K＋有6個B．超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，每個晶胞含有1個K＋和1個Oeq\o\al(－,2)C．晶體中與每個K＋距離最近的Oeq\o\al(－,2)有6個D．晶體中，所有原子之間都以離子鍵相結(jié)合答案C解析根據(jù)題給信息，超氧化鉀晶體是面心立方晶體，超氧化鉀晶體(KO2)是離子化合物，陰、陽離子分別為Oeq\o\al(－,2)、K＋，晶體中K＋與Oeq\o\al(－,2)間形成離子鍵，Oeq\o\al(－,2)中O－O鍵為共價鍵。作為面心立方晶體，每個晶胞中含有K＋：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4(個)，Oeq\o\al(－,2)：1＋12×eq\f(1,4)＝4(個)，晶胞中與每個K＋最近且距離相等的Oeq\o\al(－,2)有6個，最近且距離相等的K＋有12個。6．下列有關(guān)說法不正確的是()A．水合銅離子的模型如圖1所示，1個水合銅離子中有4個配位鍵B．CaF2晶體的晶胞如圖2所示，每個CaF2晶胞平均占有4個Ca2＋C．H原子的電子云圖如圖3所示，H原子核外大多數(shù)電子在原子核附近運(yùn)動D．金屬銅中Cu原子堆積模型如圖4，為最密堆積，每個Cu原子的配位數(shù)均為12答案C解析從圖1可以看出水合銅離子中有1個銅離子和4個配位鍵，A正確；按均攤法，每個晶胞中有Ca2＋：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，B正確；電子云中點(diǎn)的疏密表示單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的機(jī)會多少，C錯誤；從圖4中可以看出中心的銅原子的配位數(shù)為12，D正確。7．以NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說法錯誤的是()A．18g冰(圖1)中含O—H鍵數(shù)目為2NAB．28g晶體硅(圖2)中含有Si—Si鍵數(shù)目為2NAC．44g干冰(圖3)中含有NA個晶胞結(jié)構(gòu)單元D．石墨烯(圖4)是碳原子單層片狀新材料，12g石墨烯中含C—C鍵數(shù)目為1.5NA答案C解析1個水分子中含有2個O—H鍵，18g冰的物質(zhì)的量為1mol，含O—H鍵數(shù)目為2NA，A正確；28g晶體硅中含有1molSi原子，每個硅原子與其他4個Si形成4個Si—Si鍵，每個硅原子形成的共價鍵為eq\f(1,2)×4＝2，則1mol單質(zhì)硅含有2molSi—Si鍵，B正確；1個晶胞結(jié)構(gòu)單元含有4個二氧化碳分子，44g干冰中含有晶胞結(jié)構(gòu)單元個數(shù)小于NA個，C錯誤；在石墨烯中，每個碳原子形成3個共價鍵，所以每個碳原子實(shí)際占化學(xué)鍵為1.5個，12g石墨烯即1mol所含碳碳鍵數(shù)目為1.5NA，D正確。二、非選擇題(共58分)8．(2017·廣東佛山市質(zhì)檢)(18分)2016年諾貝爾化學(xué)獎授予在“分子機(jī)器設(shè)計和合成”領(lǐng)域有突出成就的三位科學(xué)家，其研究對象之一“分子開關(guān)”與大環(huán)主體分子苯芳烴、硫或氮雜環(huán)杯芳烴等有關(guān)。(1)一種硫雜環(huán)杯芳烴的結(jié)構(gòu)如圖甲所示，該分子中硫原子的雜化方式為____________。(2)圖乙為對叔丁基杯[4]芳烴，由4個羥基構(gòu)成杯底，羥基間的相互作用力是____________。(3)杯芳烴可用于某些第ⅢB族元素金屬離子如La3＋及Sc2＋的萃取，基態(tài)Sc2＋核外電子排布式為______________________。(4)不同大小的杯芳烴能識別中性分子或離子，如：CHCl3、苯、C60、COeq\o\al(2－,3)、SCN－、Neq\o\al(－,3)等。下列說法正確的是________(填字母)。A．由圖丙知C60分子中σ鍵與π鍵的個數(shù)比是3∶1B．元素電負(fù)性大小順序?yàn)镾>Cl>CC．SCN－、Neq\o\al(－,3)與CO2互為等電子體，因此均為直線形D．苯中含有C—H極性鍵，是極性分子(5)觀察C60晶胞(如圖丁所示)。①與每個C60分子距離最近且相等的C60分子有________個，其距離為________cm(列出計算式即可)。②C60晶體中C60和C60間的作用力屬于________(填“離子鍵”“共價鍵”或“分子間作用力”)。③已知C60晶體內(nèi)相鄰C60球體間的距離是304pm，則與石墨層間距離(335pm)相比較，兩者數(shù)據(jù)存在差異的原因是________________________________________。答案(1)sp3(2)氫鍵(3)1s22s22p63s23p63d1或[Ar]3d1(4)AC(5)①120.71×eq\r(2)×10－7cm(或7.1×eq\r(2)×10－8cm等合理計算表達(dá)式均可)②分子間作用力③C60的摩爾質(zhì)量大于C的摩爾質(zhì)量，C60分子間作用力較大，間距較小解析(1)根據(jù)圖甲所示有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，其中1個硫原子形成4個σ鍵，無孤電子對，因此S原子的雜化軌道數(shù)為4，即雜化類型為sp3。(2)羥基間可以形成氫鍵。(3)Sc位于元素周期表第四周期第ⅢB族，原子序數(shù)為21，基態(tài)Sc原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2或[Ar]3d14s2，因此Sc2＋的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d1或[Ar]3d1。(4)根據(jù)C60的分子結(jié)構(gòu)圖知，1個碳原子形成eq\f(3,2)個σ鍵和eq\f(1,2)個π鍵，因此σ鍵與π鍵個數(shù)比為3∶1，故A正確；因非金屬性：Cl>S>C，則電負(fù)性：Cl>S>C，故B錯誤；等電子體是指原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)相等的微粒，等電子體的結(jié)構(gòu)相同，由CO2是直線形，可知SCN－、Neq\o\al(－,3)也為直線形，故C正確；苯分子是含C—H極性鍵的對稱結(jié)構(gòu)，屬于非極性分子，故D錯誤。(5)①根據(jù)C60的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知，與每個C60分子距離最近的C60分子在下層有4個，在同一平面有4個，在上層有4個，共有12個。最近的距離為晶胞面對角線的一半，為0.71×eq\r(2)×10－7cm。②C60屬于分子晶體，微粒間的作用力是分子間作用力。③C60和石墨都屬于分子晶體，C60的摩爾質(zhì)量大于C的摩爾質(zhì)量，C60分子間作用力較大，間距較小。9．(2017·江西調(diào)研)(18分)鈦及其化合物被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星、艦艇、醫(yī)療以及石油化工等領(lǐng)域。(1)Ti的基態(tài)原子的核外電子排布式為____________。(2)已知TiC在碳化物中硬度最大，工業(yè)上一般在真空和高溫(>1800℃)條件下用C還原TiO2制取TiC：TiO2＋3Ceq\o(=,\s\up17(>1800℃))TiC＋2CO↑。該反應(yīng)中涉及的元素按電負(fù)性由大到小的順序排列為____________；根據(jù)所給信息，可知TiC是________晶體。(3)鈦的化合物TiCl4，熔點(diǎn)為－24℃，沸點(diǎn)為136.4℃，常溫下是無色液體，可溶于甲苯和氯代烴。①固態(tài)TiCl4屬于________晶體，其空間構(gòu)型為正四面體，則鈦原子的雜化方式為____________。②TiCl4遇水發(fā)生劇烈的非氧化還原反應(yīng)，生成兩種酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________。③用鋅還原TiCl4的鹽酸溶液，經(jīng)后續(xù)處理可制得綠色的配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O。該配合物中含有化學(xué)鍵的類型有____________。(4)鈦的一種氧化物是優(yōu)良的顏料，該氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該氧化物的化學(xué)式為____________；在晶胞中Ti原子的配位數(shù)為__________，若晶胞邊長為anm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，列式表示氧化鈦晶體的密度：____________g/cm3。答案(1)1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)(2)O>C>Ti原子(3)①分子sp3②TiCl4＋3H2O=H2TiO3＋4HCl③共價鍵、離子鍵(4)TiO26eq\f(160,a×10－73×NA)解析(1)Ti的核電荷數(shù)是22，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)。(2)元素非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，則題述反應(yīng)中涉及的元素按電負(fù)性由大到小的順序排列為O>C>Ti；根據(jù)題給信息知TiC的硬度大，說明TiC是原子晶體。(3)①TiCl4空間構(gòu)型為正四面體，則鈦原子的雜化方式為sp3。②TiCl4遇水發(fā)生劇烈的非氧化還原反應(yīng)，生成兩種酸，根據(jù)原子守恒應(yīng)該是鹽酸和鈦酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiCl4＋3H2O=H2TiO3＋4HCl。③配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中含有化學(xué)鍵的類型有離子鍵和共價鍵(配位鍵屬于共價鍵)。(4)該晶胞中所含氧原子個數(shù)為4×eq\f(1,2)＋2＝4，所含Ti原子個數(shù)為1＋8×eq\f(1,8)＝2，所以該鈦的氧化物的化學(xué)式為TiO2；在晶胞中以中心鈦原子為例，與該鈦原子最近且等距的氧原子有6個，則Ti原子的配位數(shù)為6。若晶胞邊長為anm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，氧化鈦晶體的密度為ρ＝eq\f(M晶胞,V晶胞·NA)＝eq\f(2×80,a×10－73·NA)g/cm3。10．(2017·重慶聯(lián)考)(22分)X、Y、Z、W、R、I、Q為前30號元素，且原子序數(shù)依次增大。X是所有元素中原子半徑最小的，Y有三個能級，且每個能級上的電子數(shù)相等，Z原子單電子數(shù)在同周期元素中最多，W與Z同周期，第一電離能比Z的低，R與Y同一主族，I的原子序數(shù)是W的兩倍，Q的最外層只有一個電子，其他電子層電子均處于飽和狀態(tài)。請回答下列問題：(1)Q＋核外電子排布式為______________________，Y的電子排布圖為____________。(2)化合物ZX3中Z原子的雜化方式為____________，ZWeq\o\al(－,2)的立體構(gòu)型是____________。(3)①Y、R的最高價氧化物的沸點(diǎn)較高的是____________(填化學(xué)式)，原因是________________________________。②W與I的簡單氫化物中W的簡單氫化物熔、沸點(diǎn)更高，原因是________________________。(4)向Q元素的硫酸鹽溶液中通入足量ZX3，充分反應(yīng)后溶液呈深藍(lán)色，該反應(yīng)的離子方程式為_________________________。(5)Y有多種同素異形體，其中一種同素異形體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，該晶體的一個晶胞中Y原子數(shù)為________，Y原子的配位數(shù)為________，若晶胞的邊長為apm，晶體的密度為ρg·cm－3，則阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為________________(用含a和ρ的代數(shù)式表示)。答案(1)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10(2)sp3V形(3)①SiO2SiO2為原子晶體，CO2為分子晶體②水分子間存在氫鍵(4)Cu2＋＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋或Cu2＋＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O(5)84eq\f(96×1030,a3·ρ)解析根據(jù)提供信息知，X為H；Y的核外電子排布式為1s22s22p2，則Y為C；R與Y同一主族，結(jié)合原子序數(shù)可知，R為Si，而Z原子單電子數(shù)在同周期元素中最多，則外圍電子排布式為ns2np3，原子序數(shù)小于Si，故Z為N；W與Z同周期，第一電離能比Z的低，I的原子序數(shù)是W的兩倍，則W為O，I為S；Q的最外層只有一個電子，其他電子層電子均處于飽和狀態(tài)，不可能為短周期元素，原子序數(shù)小于30，故核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，則Q為Cu。(5)該晶胞中頂點(diǎn)有8個C，面心有6個C，體內(nèi)有4個C，故C的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8，每個C與周圍4個C相連接，故配位數(shù)為4。以該晶胞為研究對象，則eq\f(12×8,NA)g＝ρg·cm－3×(a×10－10cm)3，則NA＝eq\f(96×1030,a3·ρ)。1．(2017·全國卷Ⅰ節(jié)選)鉀和碘的相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：(1)元素K的焰色反應(yīng)呈紫紅色，其中紫色對應(yīng)的輻射波長為________nm(填標(biāo)號)。A．404.4B．553.5C．589.2D．670.8E．766.5(2)基態(tài)K原子中，核外電子占據(jù)最高能層的符號是________，占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為________________。K和Cr屬于同一周期，且核外最外層電子構(gòu)型相同，但金屬K的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬Cr低，原因是____________________________________。(3)X射線衍射測定等發(fā)現(xiàn)，I3AsF6中存在Ieq\o\al(＋,3)離子。Ieq\o\al(＋,3)離子的幾何構(gòu)型為____________________，中心原子的雜化形式為____________。(5)在KIO3晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中，I處于各頂角位置，則K處于________位置，O處于________位置。答案(1)A(2)N球形K原子半徑較大且價電子數(shù)較少，金屬鍵較弱(3)V形sp3(5)體心棱心解析(1)紫色光對應(yīng)的輻射波長范圍是400～430nm(此數(shù)據(jù)來源于物理教材人教版選修3-4)。(2)基態(tài)K原子占據(jù)K、L、M、N四個能層，其中能量最高的是N能層。N能層上為4s電子，電子云輪廓圖形狀為球形。Cr的原子半徑小于K且其價電子數(shù)較多，則Cr的金屬鍵強(qiáng)于K，故Cr的熔、沸點(diǎn)較高。(3)Ieq\o\al(＋,3)的價層電子對數(shù)為eq\f(7＋2－1,2)＝4，中心原子雜化軌道類型為sp3，成鍵電子對數(shù)為2，孤電子對數(shù)為2，故空間構(gòu)型為V形。(5)根據(jù)KIO3的化學(xué)式及晶胞結(jié)構(gòu)可畫出KIO3的另一種晶胞結(jié)構(gòu)，如下圖，可看出K處于體心，O處于棱心。2．(2017·全國卷Ⅱ)我國科學(xué)家最近成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)?；卮鹣铝袉栴}：(1)氮原子價層電子的軌道表達(dá)式(電子排布圖)為________________________。(2)元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)負(fù)一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)。第二周期部分元素的E1變化趨勢如圖(a)所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是____________；氮元素的E1呈現(xiàn)異常的原因是_________________________________________________________。圖(a)圖(b)(3)經(jīng)X射線衍射測得化合物R的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖(b)所示。①從結(jié)構(gòu)角度分析，R中兩種陽離子的相同之處為________，不同之處為________。(填標(biāo)號)A．中心原子的雜化軌道類型B．中心原子的價層電子對數(shù)C．立體結(jié)構(gòu)D．共價鍵類型②R中陰離子Neq\o\al(－,5)中的σ鍵總數(shù)為________個。分子中的大π鍵可用符號Πeq\o\al(n,m)表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為Πeq\o\al(6,6))，則Neq\o\al(－,5)中的大π鍵應(yīng)表示為________。③圖(b)中虛線代表氫鍵，其表示式為(NHeq\o\al(＋,4))N—H…Cl、________、________。(4)R的晶體密度為dg·cm－3，其立方晶胞參數(shù)為anm，晶胞中含有y個[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元，該單元的相對質(zhì)量為M，則y的計算表達(dá)式為_____________________________________________。答案(1)(2)同周期元素隨核電荷數(shù)依次增大，原子半徑逐漸變小，故結(jié)合一個電子釋放出的能量依次增大N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)，具有額外穩(wěn)定性，故不易結(jié)合一個電子(3)①ABDC②5Πeq\o\al(6,5)③(H3O＋)O—H…N(Neq\o\al(－,5))(NHeq\o\al(＋,4))N—H…N(Neq\o\al(－,5))(4)eq\f(602a3d,M)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或\f(a3dNA,M)×10－21))解析(1)氮原子的核外電子排布式為1s22s22p3，所以價層電子的軌道表達(dá)式(電子排布圖)為。(3)①R中兩種陽離子分別為H3O＋和NHeq\o\al(＋,4)。A選項(xiàng)，兩種陽離子中心原子的雜化軌道類型均為sp3，所以兩者相同；B選項(xiàng)，H3O＋中心原子的價層電子對數(shù)為eq\f(6＋3－1,2)＝4，NHeq\o\al(＋,4)中心原子的價層電子對數(shù)為eq\f(5＋4－1,2)＝4，所以兩者相同；C選項(xiàng)，H3O＋和NHeq\o\al(＋,4)的立體結(jié)構(gòu)分別為三角錐形和正四面體形，所以兩者不同；D選項(xiàng)，H3O＋和NHeq\o\al(＋,4)均含有極性共價鍵和配位鍵，所以兩者相同。②由題給圖示可知，N與N之間形成5個N—N鍵，因此有5個σ鍵。Neq\o\al(－,5)中有5個氮原子參與形成大π鍵，每個N原子與其他2個N原子形成共價鍵，每個N原子還可以提供1個電子參與大π鍵的形成，加上得到的1個電子，共有6個電子參與形成大π鍵，因此Neq\o\al(－,5)中的大π鍵可表示為Πeq\o\al(6,5)。③根據(jù)題給表示式可知，除表示出形成氫鍵的原子外，還要表示出形成氫鍵的原子所在的原子團(tuán)和該原子在原子團(tuán)中的成鍵情況，因此氫鍵的表示式為(NHeq\o\al(＋,4))N—H…Cl、(H3O＋)O—H…N(Neq\o\al(－,5))、(NHeq\o\al(＋,4))N—H…N(Neq\o\al(－,5))。(4)晶胞的質(zhì)量為dg/cm3×(a×10－7cm)3＝a3d×10－21g，NA個該單元的質(zhì)量為Mg，則eq\f(a3d×10－21g,y)＝eq\f(M,NA)，故y＝eq\f(602a3d,M)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或\f(a3dNA,M)×10－21))。3．(2017·全國卷Ⅲ)研究發(fā)現(xiàn)，在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2＋3H2=CH3OH＋H2O)中，Co氧化物負(fù)載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性，顯示出良好的應(yīng)用前景?；卮鹣铝袉栴}：(1)Co基態(tài)原子核外電子排布式為________________。元素Mn與O中，第一電離能較大的是________，基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)較多的是________。(2)CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為________和________。(3)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)開_______________________，原因是___________________________________________________________________________。(4)硝酸錳是制備上述反應(yīng)催化劑的原料，Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了σ鍵外，還存在________。(5)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖)，其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實(shí)驗(yàn)測得MgO的晶胞參數(shù)為a＝0.420nm，則r(O2－)為__________nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a′＝0.448nm，則r(Mn2＋)為________nm。答案(1)1s22s22p63s23p63d74s2(或[Ar]3d74s2)OMn(2)spsp3(3)H2O>CH3OH>CO2>H2H2O與CH3OH均為極性分子，H2O中氫鍵比甲醇多；CO2與H2均為非極性分子，CO2分子量較大，范德華力較大(4)離子鍵和π鍵(Πeq\o\al(6,4)鍵)(5)0.1480.076解析(1)Co是27號元素，其基態(tài)原子核外電子排布式為[Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2。元素Mn與O中，由于O是非金屬元素而Mn是金屬元素，所以O(shè)的第一電離能大于Mn的。O基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p4，其核外未成對電子數(shù)是2，而Mn基態(tài)原子核外電子排布式為[Ar]3d54s2，其核外未成對電子數(shù)是5，因此Mn的基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)比O的多。(2)CO2和CH3OH的中心原子C的價層電子對數(shù)分別為2和4，所以CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為sp和sp3。(4)硝酸錳是離子化合物，硝酸根和錳離子之間形成離子鍵，硝酸根中N原子與3個氧原子除形成3個σ鍵，還存在π鍵(Πeq\o\al(6,4)鍵)。(5)因?yàn)镺2－采用面心立方最密堆積方式，面對角線是O2－半徑的4倍，即4r(O2－)＝eq\r(2)a，解得r(O2－)≈0.148nm；根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，棱上陰陽離子相切，因此2r(Mn2＋)＋2r(O2－)＝0.448nm，所以r(Mn2＋)＝0.076nm。4．(2016·全國卷Ⅱ)東晉《華陽國志·南中志》卷四中已有關(guān)于白銅的記載，云南鎳白銅(銅鎳合金)聞名中外，曾主要用于造幣，亦可用于制作仿銀飾品?；卮鹣铝袉栴}：(1)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為______________，3d能級上的未成對電子數(shù)為________。(2)硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍(lán)色溶液。①[Ni(NH3)6]SO4中陰離子的立體構(gòu)型是________。②在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋與NH3之間形成的化學(xué)鍵稱為________，提供孤電子對的成鍵原子是________。③氨的沸點(diǎn)________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是________；氨是________分子(填“極性”或“非極性”)，中心原子的軌道雜化類型為________。(3)單質(zhì)銅及鎳都是由________鍵形成的晶體；元素銅與鎳的第二電離能分別為：ICu＝1958kJ·mol－1、INi＝1753kJ·mol－1，ICu>INi的原因是______________________________________________________。(4)某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。①晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為________。②若合金的密度為dg·cm－3，晶胞參數(shù)a＝________nm。答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s22(2)①正四面體②配位鍵N③高于NH3分子間可形成氫鍵極性sp3(3)金屬銅失去的是全充滿的3d10電子，鎳失去的是4s1電子(4)①3∶1②eq\r(3,\f(251,6.02×1023×d))×107解析(2)①SOeq\o\al(2－,4)中S原子的價層電子對數(shù)＝eq\f(6＋2,2)＝4，采取sp3雜化，立體構(gòu)型為正四面體；②Ni2＋與NH3之間形成共價鍵時Ni提供空軌道，N提供孤電子對，形成配位鍵；③氨分子之間形成氫鍵，分子間作用力增大，故沸點(diǎn)高于膦(PH3)；氨分子中N原子的價層電子對數(shù)＝eq\f(5＋1×3,2)＝4，采取sp3雜化，四個雜化軌道中有三個軌道被共用電子對占據(jù)，一個軌道被孤電子對占據(jù)，是極性分子。(3)金屬單質(zhì)形成的晶體均為金屬晶體，金屬晶體中只含有金屬鍵。(4)①晶胞中含Cu原子數(shù)為eq\f(1,2)×6＝3，含Ni原子數(shù)為eq\f(1,8)×8＝1，兩者數(shù)量比為3∶1；②由題意可得：d＝eq\f(3×64＋59,a×10－73×6.02×1023)，解得a＝eq\r(3,\f(251,6.02×1023×d))×107nm。5．(2016·四川高考)M、R、X、Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，Z是一種過渡元素。M基態(tài)原子L層中p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍，R是同周期元素中最活潑的金屬元素，X和M形成的一種化合物是引起酸雨的主要