2019年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)（人教版）練案38晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

練案[38]選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第38講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)A組基礎(chǔ)必做題1．(2018·江蘇泰州校級期中)根據(jù)下列結(jié)構(gòu)示意圖，判斷下列說法中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50813439)(D)A．在CsCl晶體中，距Cs＋最近的Cl－有6個B．在CaF2晶體中，Ca2＋周圍距離最近的F－有4個C．在SiO2晶體中，每個晶胞中含有4個Si原子和8個O原子D．在SiO2晶體中，最小環(huán)上有12個原子2．(2018·試題調(diào)研)現(xiàn)有四種晶體，其離子排列方式如圖所示，其中化學(xué)式正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50813440)(C)3．(2018·經(jīng)典習(xí)題選萃)下表給出幾種氯化物的熔點和沸點：NaClMgCl2AlCl3SiCl4熔點/℃801714190－70沸點/℃1413141218057.57有關(guān)表中所列四種氯化物的性質(zhì)，以下敘述正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50813441)(C)①氯化鋁在加熱時能升華②四氯化硅在晶態(tài)時屬于分子晶體③氯化鈉晶體中粒子之間以范德華力結(jié)合④氯化鎂的熔沸點比氯化鈉低，主要是受堆積方式、鍵的極性、晶格能等影響A．僅② B．僅③④C．僅①②④ D．①②③④[解析]①AlCl3的熔沸點較低，則AlCl3屬于分子晶體，沸點低于熔點，加熱時能升華，①正確；②SiCl4的熔沸點較低，是分子晶體，②正確；③NaCl的沸點為1413℃，屬于離子晶體，粒子之間以離子鍵結(jié)合，③錯誤；④氯化鎂的熔沸點比氯化鈉低，并且都屬于離子晶體，所以主要是受堆積方式、鍵的極性、晶格能等影響，4．(2018·重慶校級期中)如圖是藍(lán)色晶體MxFey(CN)6中陰離子的最小結(jié)構(gòu)單元(圖中是該晶體晶胞的八分之一)。下列說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50813442)(D)A．該晶體屬于離子晶體，M呈＋2價B．該晶體屬于分子晶體，化學(xué)式為MFe2(CN)6C．該晶體中與每個Fe3＋距離相等且最近的CN－為12個D．該晶體的一個晶胞中含有的M＋的個數(shù)為4個[解析]根據(jù)均攤法，含F(xiàn)e2＋個數(shù)為4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，同樣可推出含F(xiàn)e3＋個數(shù)也為eq\f(1,2)，CN－為12×eq\f(1,4)＝3，因此陰離子為[Fe2(CN)6]－，則該晶體的化學(xué)式只能為MFe2(CN)6，由陰、陽離子形成的晶體為離子晶體，根據(jù)化合價代數(shù)和為零可知，M的化合價為＋1價，故A錯誤；由A的分析可知，晶體的化學(xué)式為MFe2(CN)6，由陰、陽離子形成的晶體為離子晶體，故B錯誤；由圖可看出與每個Fe3＋距離最近且等距離的CN－為6個(同層4個，上、下層各1個)，故C錯誤；圖中是該晶體晶胞的八分之一，所以一個晶胞中的CN－有3個×8＝24個，根據(jù)晶體的化學(xué)式MFe2(CN)6可知：M＋與CN－的個數(shù)比為1∶6，所以M＋有4個，故D正確。5．(2018·江蘇江陰期中)石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)；每一個碳原子都跟其他3個碳原子相結(jié)合，如圖是其晶體結(jié)構(gòu)的俯視圖，則圖中7個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50813443)(D)A．10個 B．18個C．24個 D．14個[解析]根據(jù)圖片知，每個碳原子被3個六元環(huán)占有，利用均攤法知，7個六元環(huán)含有碳原子個數(shù)為eq\f(1,3)×6×7＝14。6．(2018·吉林延邊校級期中)20世紀(jì)80年代中期，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并證明碳還以新的單質(zhì)形態(tài)C60存在。后來人們又相繼得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。90年代初，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了管狀碳分子和洋蔥狀碳分子(如圖)。下列說法錯誤的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50813444)(B)A．金剛石和石墨的熔點肯定要比C60高B．據(jù)估計C60熔點比金剛石和石墨要高C．無論是球碳分子，還是管狀碳分子、洋蔥狀碳分子，都應(yīng)看作是碳的同素異形體D．C60的熔點低于C90[解析]金剛石屬于原子晶體，石墨屬于混合晶體，C60、C70等屬于分子晶體，因此金剛石和石墨的熔點肯定要比C60高，故A正確；金剛石屬于原子晶體，石墨屬于混合晶體，C60、C70等屬于分子晶體，因此C60熔點比金剛石和石墨要低，故B錯誤；球碳分子、管狀碳分子、洋蔥狀碳分子，都是碳元素形成的不同單質(zhì)，所以均為碳的同素異形體，故C正確；C60、C90均屬于分子晶體，C90相對分子質(zhì)量大，分子間作用力強，熔點較高，故D正確。7．(2018·經(jīng)典習(xí)題選萃)下圖為幾種晶體或晶胞的示意圖：eq\x(導(dǎo)學(xué)號50813445)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__金剛石晶體__。(2)冰、金剛石、MgO、CaCl2、干冰5種晶體的熔點由高到低的順序為__金剛石、MgO、CaCl2、冰、干冰__。(3)NaCl晶胞與MgO晶胞相同，NaCl晶體的晶格能__小于__(填“大于”或“小于”)MgO晶體，原因是__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)每個Cu晶胞中實際占有__4__個Cu原子，CaCl2晶體中Ca2＋的配位數(shù)為__8__。(5)冰的熔點遠(yuǎn)高于干冰，除H2O是極性分子、CO2是非極性分子外，還有一個重要的原因是__H2O分子之間能形成氫鍵__。[解析](1)原子晶體中原子間以共價鍵結(jié)合，則粒子之間以共價鍵結(jié)合形成的晶體是金剛石晶體。(2)熔點的一般規(guī)律：原子晶體>離子晶體>分子晶體，冰和干冰屬于分子晶體，熔點：冰>干冰，MgO和CaCl2屬于離子晶體，熔點：MgO>CaCl2，則熔點由高到低的順序為金剛石、MgO、CaCl2、冰、干冰。(3)因為MgO中離子帶兩個電荷，NaCl中離子帶一個電荷，氧離子半徑小于氯離子，根據(jù)離子半徑越小，離子帶電荷越多，晶格能越大，可得MgO晶體的晶格能大于NaCl晶體的晶格能。(4)Cu原子占據(jù)面心和頂點，則每個Cu晶胞中實際占有的原子數(shù)為eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4；根據(jù)氯化鈣的晶胞圖可知，每個Ca2＋周圍有8個Cl－，而每個Cl－周圍有4個Ca2＋，所以CaCl2晶體中Ca2＋的配位數(shù)為8。(5)冰的熔點遠(yuǎn)高于干冰，除H2O是極性分子、CO2是非極性分子外，水分子間含有氫鍵，氫鍵的作用力大于范德華力，所以其熔沸點較高。B組能力提升題8．(2017·湖北六校聯(lián)合體聯(lián)考)由P、S、Cl、Ni等元素組成的新型材料有著廣泛的用途。eq\x(導(dǎo)學(xué)號50813446)回答下列問題：(1)基態(tài)Cl原子核外電子占有的原子軌道數(shù)目為__9__，P、S、Cl的第一電離能由大到小的排列順序為__Cl>P>S__。(2)PCl3分子中的中心原子雜化軌道類型是__sp3__，該分子的空間構(gòu)型為__三角錐形__。(3)PH4Cl的電子式為____，Ni與CO能形成配合物Ni(CO)4，該分子中π鍵與σ鍵個數(shù)比為__1∶1__。(4)已知MgO與NiO的晶體結(jié)構(gòu)(如圖甲)相同，其中Mg2＋和Ni2＋的離子半徑分別為66pm和69pm，則熔點：MgO__>__NiO(填“>”“<”或“＝”)，理由是__Mg2＋半徑比Ni2＋小，MgO的晶格能比NiO大__。(5)若NiO晶胞中離子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0)，B為(1,1,0)，則C的坐標(biāo)參數(shù)為__(1，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))__。(6)一定溫度下，NiO晶體可以自發(fā)地分散并形成“單分子層”，可以認(rèn)為O2－做密置單層排列，Ni2＋填充其中(如圖乙)，已知O2－的半徑為am，每平方米面積上分散的該晶體的質(zhì)量為__eq\f(25\r(3),2a2NA)或eq\f(75,2\r(3)a2NA)__g(用a、NA表示)。[解析](1)基態(tài)Cl原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5，其核外電子占有的原子軌道數(shù)為9，同周期元素隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，由于P元素原子的3p能級為半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能：Cl>P>S。(2)PCl3中P原子雜化軌道數(shù)為eq\f(1,2)×(5＋3)＝4，采取sp3雜化方式，有1對孤電子對，所以該分子構(gòu)型為三角錐形。(3)PH4Cl的電子式為；Ni與CO能形成配合物Ni(CO)4，該分子中Ni與C形成配位鍵(即σ鍵)，CO中含有1個σ鍵和2個π鍵，則σ鍵個數(shù)為1×4＋4＝8，π鍵個數(shù)為2×4＝8，所以個數(shù)之比為1∶1。(4)Mg2＋的半徑比Ni2＋小，所帶電荷數(shù)相同，所以氧化鎂的晶格能大于氧化鎳，則熔點：MgO>NiO。(5)若NiO晶胞中離子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0)，B為(1,1,0)，因C的x軸坐標(biāo)與B的x軸坐標(biāo)相同，y、z軸坐標(biāo)都在棱的中點上，所以C的坐標(biāo)參數(shù)為(1，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))。(6)根據(jù)圖乙知，每個氧化鎳所占的面積為(2×am)×(2×am×sin60°)＝2eq\r(3)a2m2，則每平方米面積上含有的氧化鎳個數(shù)為eq\f(1,2\r(3)a2)，每個氧化鎳的質(zhì)量為eq\f(75,NA)g，所以每平方米面積上含有的氧化鎳的質(zhì)量為eq\f(75,NA)g×eq\f(1,2\r(3)a2)＝eq\f(25\r(3),2a3NA)。9．(2015·新課標(biāo)全國Ⅰ理綜)碳及其化合物廣泛存在于自然界中?；卮鹣铝袉栴}：eq\x(導(dǎo)學(xué)號50813447)(1)處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用__電子云__形象化描述。在基態(tài)14C原子中，核外存在__2__對自旋相反的電子(2)碳在形成化合物時，其鍵型以共價鍵為主，原因是__C有4個價電子且半徑較小，難以通過得或失電子達(dá)到穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)__。(3)CS2分子中，共價鍵的類型有__σ鍵和π鍵__、C原子的雜化軌道類型是__sp__，寫出兩個與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子__CO2、SCN－(或COS等)__。(4)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物的熔點為253K，沸點為376K，其固體屬于__分子__晶體。(5)碳有多種同素異形體，其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示：石墨烯晶體金剛石晶體①在石墨烯晶體中，每個C原子連接__3__個六元環(huán)，每個六元環(huán)占有__2__個C原子。②在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán)，每個C原子連接__12__個六元環(huán)，六元環(huán)中最多有__4__個C原子在同一平面。[解析](1)電子云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布的形象化的描述；C原子的核外有6個電子，電子排布為1s22s22p2，其中1s、2s上的2對電子的自旋方向相反，而2p軌道的兩個電子占據(jù)不同的軌道，自旋方向相同；(2)在原子結(jié)構(gòu)中，最外層電子小于4個的原子易失去電子，而C原子的最外層是4個電子，且C原子的半徑較小，難以通過得或失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以通過共用電子對的方式即形成共價鍵來達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；(3)CS2分子中，C與S原子形成雙鍵，每個雙鍵都是含有1個σ鍵和1個π鍵，分子空間構(gòu)型為直線形，則含有的共價鍵類型為σ鍵和π鍵；C原子的最外層形成2個σ鍵，無孤對電子，所以為sp雜化；O與S同主族，所以與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子為CO2；與二氧化碳互為等電子體的離子有SCN－，所以SCN－的空間構(gòu)型與鍵合方式與CS2相同；(4)該化合物熔點為253K，沸點為376K，說明熔沸點較低，所以為分子晶體；(5)根據(jù)均攤法來計算。①石墨烯晶體中，每個C原子被3個六元環(huán)共有，每個六元環(huán)占有的C原子數(shù)是6×eq\f(1,3)＝2；②每個C原子周圍形成4個共價鍵，每2個共價鍵即可形成1個六元環(huán)，則可形成6個六元環(huán)，每個共價鍵被2個六元環(huán)共用，所以一個C原子可連接12個六元環(huán)；根據(jù)數(shù)學(xué)知識，3個C原子可形成一個平面，而每個C原子都可構(gòu)成1個正四面體，所以六元環(huán)中最多有4個C原子共面。10．(2018·試題調(diào)研)銅、銀、金是生活中常見的金屬。eq\x(導(dǎo)學(xué)號50813448)(1)在周期表中銅、銀、金位于同一副族，它們的基態(tài)原子價層電子排布通式可表示為__(n－1)d10ns1__(用n表示能層)，基態(tài)原子核外有__1__個未成對電子。(2)銅、銀常作有機反應(yīng)的催化劑。例如，CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(Cu或Ag),\s\do5(△))CH3CHO＋H2O。①乙醇的沸點高于乙醛的，其主要原因是__乙醇分子間存在氫鍵__；1個乙醛分子中含__6__個σ鍵。②乙醛分子中碳原子的雜化軌道類型是__sp2、sp3__。(3)工業(yè)冶金原理中的重要反應(yīng)：2Au(CN)eq\o\al(－,2)＋Zn=2Au＋Zn(CN)eq\o\al(2－,4)。①CN－的等電子體分子有：__CO、N2__；金和鋅的晶體都是__金屬晶體__(填晶體類型)，該晶體中存在的化學(xué)鍵是__金屬鍵__。②已知Cu、Zn的第二電離能分別為1957.9kJ·mol－1、1733.3kJ·mol－1。原因是__Cu失去一個電子后的價層電子排布式為3d10，達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；Zn失去第一個電子后的價層電子排布式為3d104s1,4s能級上的一個電子易失去，從而達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)__。(4)銅的晶胞如圖所示。銅銀合金是優(yōu)質(zhì)的金屬材料，其晶胞與銅晶胞類似，銀位于頂點，銅位于面心。①該銅銀合金的化學(xué)式是__AgCu3或Cu3Ag__。②已知：該銅銀晶胞參數(shù)為acm，晶體密度為ρg·cm－3。則阿伏加德羅常數(shù)(NA)為__eq\f(300,a3·ρ)mol－1__。(用代數(shù)式表示，后同)③若Cu、Ag原子半徑分別為bcm、ccm，則該晶胞中原子空間利用率φ為__eq\f(4π3b3＋c3,3a3)×100%__。(提示：晶胞中原子空間利用率＝eq\f(原子總體積,晶胞體積)×100%)[解析](1)由銅的價層電子排布式類推它們的通式為(n－1)d10ns1，基態(tài)原子核外有1個未成對電子。(2)①乙醇分子之間存在氫鍵，乙醛分子間只存在范德華力，故乙醇的沸點較高。1個乙醛分子中含6個σ鍵。②CH3CHO分子中碳原子采用兩種雜化類型：sp3、sp2。(3)①N2、CO是CN－的等電子體；金和鋅都是金屬晶體，晶體中存在金屬鍵。②銅原子失去第一個電子后的價層電子排布式為3d10,3d能級達(dá)到全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，再失去一個電子需要的能量較多，而鋅原子失去第一個電子后的價層電子排布式為3d104s1，失去第二個電子后的價層電子排布式為3d10，Zn失去第二個電子所需能量較少，故鋅的第二電離能小于銅的第二電離能。(4)①依題意知，6個銅原子位于立方體面心，8個銀原子位于立方體頂點，則該晶胞含3個銅原子、1個銀原子，所以，銅銀晶胞的化學(xué)式為AgCu3或Cu3Ag。②Cu3Ag或AgCu3的摩爾質(zhì)量為(64×3＋108)g·mol－1＝300g·mol－1。由密度公式知，ρg·cm－3＝eq\f(300g·mol－1,NA·acm3)，NA＝eq\f(300,a3·ρ)mol－1③φ＝eq\f(3×\f(4,3)πb3＋\f(4,3)πc3,a3)×100%＝eq\f(4π3b3＋c3,3a3)×100%。11．(2016·課標(biāo)Ⅲ)砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等?；卮鹣铝袉栴}：eq\x(導(dǎo)學(xué)號50813449)(1)寫出基態(tài)As原子的核外電子排布式__[Ar]3d104s24p3__。(2)根據(jù)元素周期律，原子半徑Ga__大于__As，第一電離能Ga__小于__As。(填“大于”或“小于”)(3)AsCl3分子的立體構(gòu)型為__三角錐形__，其中As的雜化軌道類型為__sp3__。(4)GaF3的熔點高于1000℃，GaCl3的熔點為77.9℃，其原因是__GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體(5)GaAs的熔點為1238℃，密度為ρg·cm－3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為__原子晶體__，Ga與As以__共價__鍵鍵合。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__eq\f(4π×10－30NAρr\o\al(3,Ca)＋r\o\al(3,As),3MGa＋MAs)×100%__。[解析](1)根據(jù)構(gòu)造原理可寫出基態(tài)As原子的核外電子排布式。(2)同周期主族元素從左到右，原子半徑逐漸減小，第一電離能呈增大趨勢。Ga的原子半徑大于As，Ga的第一電離能小于As。(3)AsCl3的中心原子(As原子)的價層電子對數(shù)為(5＋1×3)/2＝4，所以是sp3雜化。AsCl3的立體構(gòu)型為三角錐形。(4)根據(jù)晶體類型比較熔點。一般來說，離子晶體的熔點高于分子晶體的熔點。(5)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，As原子與Ga原子形成了空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，結(jié)合GaAs的熔點知GaAs是原子晶體。首先用均攤法計算出1個晶胞中含有As原子的個數(shù)：8×1/8＋6×1/2＝4，再通過觀察可知1個晶胞中含有4個Ca原子。4個As原子和4個Ga原子的總體積V1＝4×(eq\f(4,3)π×10－30×req\o\al(3,Aa)＋eq\f(4,3)π×10－30×req\o\al(3,Ga))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\f(4MAs,NA)＋eq\f(4MGa,NA))g，所以1個晶胞的體積V2＝eq\f(4,ρNA)＝(MAs＋MGa)cm3。最后由V1/V2即得結(jié)果。12．(2018·湖南三湘名校第三次聯(lián)考)已知A、B、C、D都是周期表中的短周期元素，它們的核電荷數(shù)依次增大。A原子、C原子的L能層中都有兩個未成對的電子，C、D同主族。E、F都是第四周期元素，E原子核外有4個未成對電子，F(xiàn)原子除最外能層只有1個電子外，其余各能層均為全充滿。根據(jù)以上信息填空：eq\x(導(dǎo)學(xué)號50813603)(1)基態(tài)D原子中，電子占據(jù)的最高能層符號為__M__，該能層具有的原子軌道數(shù)為__9__。(2)E2＋的價層電子排布圖是____，F(xiàn)原子的電子排布式是__1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1__。(3)A的最