2019高考化学一轮复习 基础课时练34 晶体结构与性质

基础课时练(三十四) 晶体结构与性质1．下图为几种晶体或晶胞的示意图：请回答下列问题：(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是____________。

(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为________________________________________________________________________。

(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能____________(填“大于”或“小于”)MgO晶体，原因是________________________________________________________。

(4)每个Cu晶胞中实际占有____________个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为____________。

(5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是____________________________________________________________。

答案：(1)金刚石晶体(2)金刚石、MgO、CaCl2、冰、干冰(3)小于MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；且r(Mg2＋)<r(Na＋)、r(O2－)<r(Cl－)(4)4 8 (5)H2O分子之间能形成氢键2．(2018·东北三省四市联考)铁氧体是一种磁性材料，具有广泛的应用。

(1)基态铁原子的核外电子排布式为[Ar]____________。

(2)工业制备铁氧体常使用水解法，制备时常加入尿素[CO(NH2)2]、醋酸钠等碱性物质。

尿素分子中四种不同元素的电负性由大至小的顺序是____________；醋酸钠中碳原子的杂化类型是____________。

(3)工业制备铁氧体也可使用沉淀法，制备时常加入氨(NH3)、联氨(N2H4)等弱碱。

比较下表中氨(NH3)、联氨(N2H4)的熔沸点，解释其高低的主要原因_____________________________________________________________________。

(4)如图是从铁氧体离子晶体Fe 3O 4中，取出的能体现其晶体结构的一个立方体，则晶体中的氧离子是否构成了面心立方最密堆积____________(填“是”或“否”)，该立方体是不是Fe 3O 4的晶胞____________(填“是”或“否”)，立方体中三价铁离子处于氧离子围成的____________空隙(填空间结构)。

(5)根据上图计算Fe 3O 4晶体的密度____________g·cm －3。

(图中a ＝0.42 nm ，计算结果保留两位有效数字)解析：(1)基态铁原子核外有26个电子，其电子排布式为[Ar]3d 64s 2。

(2)根据元素周期表中元素电负性的变化规律，电负性：O>N>C>H 。

CH 3COONa 中，甲基碳原子的杂化类型为sp3杂化，中碳原子的杂化类型为sp 2杂化。

(3)NH 3、N 2H 4的分子间均能形成氢键，熔沸点相差较大，原因是联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键。

(4)从体心氧离子看，O 周围每个平面上均有4个氧离子，氧离子构成了面心立方最密堆积。

该立方体不是最小的能够重复的结构单元，故不是Fe 3O 4晶胞。

根据该立方体结构，立方体中三价铁离子处于氧离子围成的正八面体的空隙。

(5)该立方体中O 2－的个数为12×14＋1＝4，Fe 3＋的个数为4×18＋3×12＝2，Fe 2＋的个数为1，故Fe 3O 4晶体的密度为56×3＋16×46.02×1023g÷(0.42×10－7cm)3＝5.2 g·cm －3。

答案：(1)3d 64s 2(2)O ＞N ＞C ＞H sp 3杂化、sp 2杂化(3)联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键 (4)是 否 正八面体 (5)5.23.(2018·武汉模拟)太阳能电池板材料除单晶硅外，还有氮、硼、硒、钛、钴、钙等化学物质。

(1)基态钙原子的电子排布式为____________，金属钴的堆积方式与镁相似，都属于六方最密堆积，其配位数是____________。

(2)晶体硼的结构单元是正二十面体，每个单元中有12个硼原子，其中有两个原子为10B ，其余为11B ，则该结构单元有____________种不同的结构类型，该结构单元含有____________个B —B 键。

(3)六方相氮化硼的结构与石墨相似，B 的杂化方式是____________，其不导电的原因是________________________________________________________________________。

(4)人工氮化钛晶体的晶胞与NaCl 晶胞相似，如图所示。

①该晶体中与Ti 原子距离最近且相等的Ti 原子有____________个，与Ti 原子距离最近且相等的N 原子有____________个，这几个N 原子形成的空间形状是____________。

②该晶体的熔点高于NaCl 晶体的熔点，其原因是_________________________。

(5)钴晶体的一种晶胞是一种体心立方堆积(如图所示)，若该晶胞的边长为a nm ，密度为ρ g·cm －3，N A 表示阿伏加德罗常数的值，则钴的相对原子质量可表示为____________。

解析：(1)基态钙原子核外有20个电子，电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 64s 2或[Ar]4s 2。

镁、钴是六方最密堆积，其配位数为12。

(2)晶体硼的结构类型取决于两个10B 原子的相对位置，两个10B 相邻、相间或相对，所以共有3种结构类型。

1个硼原子形成5根B —B 键，则1个硼原子占有的B —B 键为5×12＝2.5，该结构单元含有B —B 键的数目为2.5×12＝30。

(3)六方相氮化硼中1个硼与3个氮原子结合，硼原子的杂化类型为sp 2杂化。

六方相氮化硼不导电的原因是层状结构中没有自由移动的电子。

(4)①与Ti 原子距离最近且相等的Ti 原子有12个，与Ti 原子距离最近且相等的N 原子有6个(在Ti 的上、下、左、右、前、后)。

②氮化钛晶体中阴阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴阳离子的电荷数，氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能，因此氮化钛晶体的熔点高于NaCl 晶体的熔点。

(5)该晶胞中Co 的个数为8×18＋1＝2，则该晶胞的质量为2M N A g ＝ρ g·cm －3×(a ×10－7cm)3，M ＝5a 3ρN A ×10－22。

答案：(1)1s 22s 22p 63s 23p 64s 212 (2)3 30(3)sp 2杂化 层状结构中没有自由移动的电子(4)①12 6 正八面体 ②氮化钛晶体中阴阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴阳离子的电荷数，氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能(5)5a 3ρN A ×10－224．(2018·麻城一中模拟)铁、钴、镍并称铁系元素，性质具有相似性。

(1)基态钴原子的核外电子排布式为____________。

(2)铁氰化钾K 3[Fe(CN)6]溶液可以检验Fe 2＋。

1 mol CN －中含有π键的数目为____________，与CN －互为等电子体的分子有____________，铁氰化钾晶体中各种微粒间的相互作用不包括____________。

a ．离子键b ．共价键c ．配位键d ．金属键e ．氢键f ．范德华力(3)纳米结构氧化钴可在室温下将甲醛(HCHO)完全催化氧化。

甲醛分子的立体构型为____________，碳原子的杂化类型为____________。

(4)NiO 、FeO 的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni 2＋和Fe 2＋的离子半径分别为69 pm 和78 pm ，则熔点NiO____________FeO(填“<”或“>”)，判断依据是____________________________________________________________________。

(5)某氮化铁的晶胞结构如图所示：①原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。

如图晶胞中，原子坐标参数A 为(0,0,0)；B 为⎝ ⎛⎭⎪⎫12，12，12；C 为(0,1,1)。

则D 原子的坐标参数为____________。

②若该晶体的密度是ρ g·cm －3，则晶胞中两个最近的Fe 的核间距为____________cm 。

(用含ρ的代数式表示，不必化简)解析：(2)CN －中C 、N 之间为三键，根据1个三键中含有1个σ键和2个π键，1 mol CN －含有2N A 个π键。

K ＋、[Fe(CN)6]3－之间为离子键，Fe 3＋与CN －之间为配位键，CN －中C 、N 之间为共价键。

(3)HCHO 的结构式为，C 无孤电子对，立体构型为平面三角形，C的杂化轨道数为3，杂化类型为sp 2杂化。

(4)NiO 、FeO 都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni 2＋半径比Fe 2＋小，半径越小离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高，故熔点：NiO＞FeO 。

(5)①D 位于该晶胞侧面的面心，可知其坐标参数为⎝ ⎛⎭⎪⎫1，12，12。

②该晶胞中Fe 的个数为8×18＋6×12＝4，N 的个数为1。

设两个最近的Fe 核间距为x cm ，晶胞的边长为a cm ，则2a ＝2x ，故a ＝2x 。

则ρ g·cm －3×(2x cm)3＝56×4＋14N A ，x ＝223238ρN A。

答案：(1)1s 22s 22p 63s 23p 63d 74s 2或[Ar]3d 74s 2(2)2N A CO 、N 2 def (3)平面三角形 sp 2杂化(4)＞ NiO 、FeO 都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni 2＋半径比Fe 2＋小，半径越小离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高(5)①⎝ ⎛⎭⎪⎫1，12，12 ②223238ρN A5．(2018·唐山模拟)钛对酸、碱具有较强的耐腐蚀性，密度小，比强度高，已成为化工生产中重要的材料。

回答下列问题：(1)基态钛原子的价电子排布式为____________，其原子核外未成对电子有____________个。