专题十二 晶体结构与性质(试题部分)

专题十二晶体结构与性质【考情探究】
课标解读考点晶体常识晶体结构与性质
解读
1.了解晶体与非晶体的概念
2.了解晶胞的概念,能根据晶胞确定
晶体的组成并进行相关的计算
3.了解金属晶体常见的堆积方式
1.了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微
粒间作用力的区别
2.了解晶格能的概念,了解晶格能对离子晶体性质的影
响
3.了解分子晶体结构与性质的关系
4.了解共价晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等共
价晶体的结构与性质的关系
考情分析本专题作为高考题中的重要题型,多在综合题中进行考查,由前面定性考查转向定量考查,是反映考生理解能力和计算能力的重要依据,试题难度大
备考指导关注晶胞模型与微粒数目和化学式之间的关系,掌握晶体密度计算方法,不同类型晶体微粒间作用力以及晶体性质与晶体结构的关系
【真题探秘】
基础篇固本夯基
【基础集训】
考点一晶体常识
1.有关晶体的结构如下图所示,下列说法中不正确的是()
A.在图A晶体中,距粒子B最近且相等的粒子A有6个
B.在CO2晶体中,每个晶胞平均占有4个原子
C.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数比为1∶2
D.该气态团簇分子的分子式为E4F4
答案B
2.石墨能与熔融金属钾作用,形成石墨间隙化合物,钾原子填充在石墨各层碳原子中。

比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物,其化学式可写作C x K,其平面图形如图,则x值为()
答案A
3.铁和钴是两种重要的过渡元素。

(1)钴位于元素周期表的第族,其基态原子中未成对电子个数为。

(2)[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名称是三硝酸六尿素合铁(Ⅲ),是一种重要的配合物。

该化合物中Fe3+的核外电子排布式为,所含非金属元素的电负性由大到小的顺序是。

(3)尿素[CO(NH2)2]分子中,碳原子为杂化,分子中σ键与π键的数目之比为。

(4)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,结构分别为[Co(NH3)5Br]SO4和[Co(SO4)(NH3)5]Br。

已知Co3+的配位数为6,为确定钴的配合物的结构,现对两种配合物进行如下实验并观察现象:在第一种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生白色沉淀,在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀。

则第二种配合物的配体为。

(5)奥氏体是碳溶解在γ-Fe中形成的一种间隙固溶体,无磁性,其晶胞如图所示,则该物质的化学式
为。

若晶体密度为d g·cm-3,则晶胞中最近的两个碳原子的距离为pm(阿伏加德罗常数的值用N A表示,写出简化后的计算式即可)。

答案(1)Ⅷ3
(2)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5O>N>C>H
3×1010
(3)sp27∶1(4)S O42−、NH3(5)FeC√22×√272
dN A
考点二晶体结构与性质
4.某离子晶体的晶胞结构示意图如图,晶体中氧的化合价可看作部分为0价,部分为-2价。

则下列说法错误的是()
A.晶体中与每个A+距离最近的A+有12个
B.晶体中,阴离子与阳离子个数之比为1∶1
C.该离子晶体化学式为A2O2
D.晶体中,0价氧原子与-2价氧原子的数目比为3∶1
答案C
5.下列各组晶体物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是()
①SiO2与SO3②C3N4(硬度大,熔点高)与SiC③CO2与SO2④晶体氖与晶体氮⑤NaCl与AlCl3
⑥KNO3与NaOH⑦MgCl2与SiCl4
A.①③⑥
B.②③⑥
C.②④⑥
D.⑤⑥⑦
答案B
6.镍及其化合物在工业上用途广泛。

工业上常接触的镍的化合物有一氧化镍(NiO)、硫酸镍(NiSO4·7H2O)、醋酸镍[(CH3COO)2Ni]及硝酸镍[Ni(NO3)2·6H2O]等。

回答下列问题:
(1)基态镍原子的价电子排布图为,
与Ni同周期且基态原子核外的成单电子数与Ni相同的元素还有种。

(2)C、N、O、Ni四种元素的第一电离能由大到小的顺序是。

(3)S O42−的空间构型为;N O3-中O—N—O键角(填“>”“<”或“=”)N O2-中O—N—O。

(4)将等体积(V)的H2O和CH3COOH混合,混合溶液的体积是的原因是。

(5)NiO为NaCl型晶体,晶胞结构如图所示。

将其在氧气中加热,部分Ni2+变为Ni3+,晶体组成变为Ni x O(x<1),测得其密度为g·cm-3。

X射线衍射实验表明晶体仍为NaCl型结构,同时测得晶胞边长为nm。

①Ni x O中x的值为。

(保留两位小数)②晶体中两个Ni间的最短距离是nm。

答案(1)3
(2)N>O>C>Ni(3)正四面体>
(4)分子间存在间隙,H2O和CH3COOH混合后,分子间平均距离减小,体积变小
综合篇知能转换
【综合集训】
1.(2018省实验中学质检,35)前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D、E中,A的基态原子核外3个能级上有电子,且每个能级上的电子数相等,B原子核外电子有7种不同的运动状态,C元素原子核外的M层中只有2对成对电子,D+与C2-的电子数相等,E元素位于元素周期表的ds区,且基态原子价电子均已成对。

回答下列问题:
(1)E2+的价电子排布图为。

(2)五种元素中第一电离能最小的是(填元素符号),CAB-离子中,A原子的杂化方式是。

(3)AB-、D+和E2+三种离子构成的化学物质D2E(AB)4,其中化学键的类型有,该化合物中存在一种复杂离子,该离子的化学式为,配体是。

(4)C和E两种元素组成的一种化合物的晶胞如图所示:
①该化合物的化学式为;E的配位数为,C采取(填“简单立方”“体心立方”“六方最密”或“面心立方最密”)堆积;
②列式表示该晶体的密度:g·cm-3。

答案(1)
(2)K sp
(3)共价键、配位键、离子键[Zn(CN)4]2-CN-
(4)①ZnS4六方最密②2×(65+32)
6.02×1023×√32a2b×10-30
2.(2018聊城一模,35)金属钛(22Ti)、铁(26Fe)及其相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。

回答下列问题:
(1)基态Ti 原子中,最高能层电子的电子云轮廓图形状为 ,与Ti 同周期的所有过渡元素的基态原
子中,最外层电子数与钛不同的元素有 种。

(2)琥珀酸亚铁片是用于预防和治疗缺铁性贫血的常见药物,临床建议服用维生素C 促进“亚铁”的吸收,避
免生成Fe 3+,从结构角度来看,Fe 2+易被氧化成Fe 3+的原因是 。

(3)SCN -可用于Fe 3+的检验,其对应的酸有两种,分别为硫氰酸(H —S —
)和异硫氰酸(H —N C S)。

①写出与SCN -互为等电子体的一种微粒: (分子或离子);
②硫氰酸分子中π键和σ键的个数之比为 ;
③异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高的原因是 。

(4)TiCl 3可用作烯烃定向聚合的催化剂,如:nCH 3CH CH 2 CH(CH 3)—CH 2 。

该反应涉及的物质中碳原子的杂化轨道类型有 ;反应涉及的元素中电负性最大的是 。

(5)Ti 的某种氧化物和CaO 相互作用所形成的钛酸盐的晶胞结构如图所示(Ti 4+位于立方体的顶点,Ca 2+处于
立方体的中心)。

该晶体中,Ti 4+和周围 个O 2-紧邻;若该晶胞的密度为d g/cm 3,则钛氧键的键长为
cm(用含N A 的代数式表示,N A 表示阿伏加德罗常数的值)。

答案 (1)球形 2 (2)Fe 3+的3d 轨道半充满,更稳定 (3)①N 2O(或CO 2、CS 2) ②2∶3 ③异硫氰酸分子间
含有氢键 (4)sp 2、sp 3 Cl (5)12 √136d ·N A 3×√2
2 应用篇知行合一
【应用集训】
1.(2019 5·3原创预测卷)Reppe 反应是用过渡金属作催化剂引入羧基。

烯烃或炔烃在四羰基镍[Ni(CO)4]催
化作用下吸收CO 和H 2O 生成羧酸。

如:CH 2
CH 2+CO+H 2O CH 3CH 2COOH 。

回答下列问题:
(1)基态镍原子的价电子排布式为 ;基态碳原子的核外电子云有 个伸展方向,有 个
不同运动状态的电子。

(2)1 mol CH 3CH 2COOH 含 mol σ键。

CH 3CH 2CHO 在(CH 3COO)2Mn 作用下被O 2氧化成
CH 3CH 2COOH 。

CH 3CH 2CHO 的沸点低于CH 3CH 2COOH,其主要原因是。

(3) CH 3CH 2COOH 中C 原子的杂化类型有 ;CH 3CH 2COOH 中元素电负性由大到小的排序为。

(4)Ni(CO)4是一种无色或黄色易挥发液体,熔点为 ℃,沸点为43 ℃,它形成的晶体类型是 。

配原子
提供孤电子对的能力与半径大小、吸引电子能力有关,CO 作为配体,提供孤电子对能力更强的配原子
是 。

(5)氧化镍晶胞如图甲所示,单原子层氧化镍如图乙所示。

①已知图甲中原子坐标:A(0,0,0)、B(1,1,0),C 的原子坐标为 (提示:以A 点为原点)。

②图乙中氧离子半径为a pm,N A ≈23,则单位面积NiO 的质量为 g ·m -2。

答案 (1)3d 84s 2 3 6
(2)10 丙酸分子间存在氢键,而丙醛分子间只存在范德华力
(3)sp 2、sp 3 O 、C 、H
(4)分子晶体 C
(5)①(1,12,12) ②
125√36a 2 2.(2019泰安一模,35)铁被誉为“第一金属”,铁及其化合物在生活中有广泛应用。

(1)基态Fe 3+的电子排布式为 。

(2)实验室用KSCN 溶液、苯酚()检验Fe 3+。

N 、O 、S 的第一电离能由大到小的顺序为
(用元素符号表示),苯酚中碳原子的杂化轨道类型为 。

(3)FeCl 3的熔点为306 ℃,沸点为315 ℃。

FeCl 3的晶体类型是 。

FeSO 4常作补铁剂,S O 42−的立体构
型是 。

(4)羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。

1 mol Fe(CO)5分子中含 mol σ键,与CO 互为
等电子体的离子是 (填化学式,写一种)。

(5)氮化铁晶体的晶胞结构示意图如图1所示。

该晶体中铁、氮的微粒个数之比为 。

图1 图2
(6)氧化亚铁晶体的晶胞如图2所示。

已知:氧化亚铁晶体的密度为ρ g ·cm -3,N A 代表阿伏加德罗常数的值。

在该晶胞中,与Fe 2+紧邻且等距离的Fe 2+数目为 ;Fe 2+与O 2-的最短核间距为 pm 。

答案 (1)[Ar]3d 5 (2)N>O>S sp 2
(3)分子晶体 正四面体形
(4)10 CN -或C 22− (5)3∶1 (6)12 √36N A
·ρ3×1010 【五年高考】
考点一 晶体常识
1.(2019课标Ⅰ,35,15分)在普通铝中加入少量Cu 和Mg 后,形成一种称为拉维斯相的MgCu 2微小晶粒,其分
散在Al 中可使得铝材的硬度增加、延展性减小,形成所谓“坚铝”,是制造飞机的主要材料。

回答下列问题:
(1)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填标号)。

(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是、。

乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是(填“Mg2+”或“Cu2+”)。

(3)一些氧化物的熔点如下表所示:
氧化物Li2O MgO P4O6SO2
熔点/℃15702800
解释表中氧化物之间熔点差异的原因。

(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。

图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。

可见,Cu原子之间最短距离x=pm,Mg原子之间最短距离y=pm。

设阿伏加德罗常数的值为N A,则MgCu2的密度是g·cm-3(列出计算表达式)。

答案(1)A
(2)sp3sp3乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键Cu2+
(3)Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。

晶格能MgO>Li2O。

分子间力(分子量)P4O6>SO2
(4)√2
4a√3
4
a8×24+16×64
N A a3×10-30
2.(2017课标Ⅰ,35,15分)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。

回答下列问题:
(1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为nm(填标号)。

(2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为。

K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是。

(3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在I3+离子。

I3+离子的几何构型为,中心原子的杂化形式为。

(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。

K与O间的最短距离为nm,与K紧邻的O个数
为。

(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于位置,O处于位置。

答案(1)A
(2)N球形K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱
(3)V形sp3
(5)体心棱心
3.(2017江苏单科,21A,12分)铁氮化合物(Fe x N y)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。

某Fe x N y的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。

(1)Fe 3+基态核外电子排布式为 。

(2)丙酮(
)分子中碳原子轨道的杂化类型是 ,1 mol 丙酮分子中含有σ键的数目
为 。

(3)C 、H 、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为 。

(4)乙醇的沸点高于丙酮,这是因为 。

(5)某Fe x N y 的晶胞如图1所示,Cu 可以完全替代该晶体中a 位置Fe 或者b 位置Fe,形成Cu 替代型产物
Fe (x-n)Cu n N y 。

Fe x N y 转化为两种Cu 替代型产物的能量变化如图2所示,其中更稳定的Cu 替代型产物的化学
式为 。

图1 Fe x N y 晶胞结构示意图
图2 转化过程的能量变化
答案 (1)[Ar]3d 5或1s 22s 22p 63s 23p 63d 5 (2)sp 2和sp 3 9 mol (3)H<C<O (4)乙醇分子间存在氢键
(5)Fe 3CuN
4.(2016课标Ⅲ,37,15分)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。

回答下列问题:
(1)写出基态As 原子的核外电子排布式 。

(2)根据元素周期律,原子半径Ga As,第一电离能Ga As 。

(填“大于”或“小于”)
(3)AsCl 3分子的立体构型为 ,其中As 的杂化轨道类型为 。

(4)GaF 3的熔点高于1 000 ℃,GaCl 3的熔点为 ℃,其原因是 。

(4)GaAs 的熔点为1 238 ℃,密度为ρ g ·cm -3,其晶胞结构如图所示。

该晶体的类型为 ,Ga 与As
以 键键合。

Ga 和As 的摩尔质量分别为M Ga g ·mol -1和M As g ·mol -1,原子半径分别为r Ga pm 和
r As pm,阿伏加德罗常数值为N A ,则GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为。

答案 (1)[Ar]3d 104s 24p 3(1分)
(2)大于(2分) 小于(2分)
(3)三角锥形(1分) sp 3(1分)
(4)GaF 3为离子晶体,GaCl 3为分子晶体(2分)
(5)原子晶体(2分) 共价(2分) 4π×10-30N A ρ(r Ga 3+r As 3)3(M Ga +M As )×100%(2分)
考点二 晶体结构与性质
5.(2019课标Ⅱ,35,15分)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为
Fe-Sm-As-F-O 组成的化合物。

回答下列问题:
(1)元素As 与N 同族。

预测As 的氢化物分子的立体结构为 ,其沸点比NH 3的 (填“高”或
“低”),其判断理由是 。

(2)Fe 成为阳离子时首先失去 轨道电子,Sm 的价层电子排布式为4f 66s 2,Sm 2+价层电子排布式
为 。

(3)比较离子半径:F - O 2-(填“大于”“等于”或“小于”)。

(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。

晶胞中Sm 和As 原子的投影位置如图2所示。

图中F -和O 2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x 和1-x 代表,则该化合物的化学式表示
为 ;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x 值,完成它们关系表达式:ρ= g ·cm -3。

以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的
坐标为(12,12,12),则原子2和3的坐标分别为 、 。

答案 (1)三角锥形 低 NH 3分子间存在氢键
(2)4s 4f 6
(3)小于
(4)SmFeAsO 1-x F x 2[281+16(1−x)+19x]
a 2cN A ×10-30 (12,12,0) (0,0,12
) 6.(2017课标Ⅲ,35,15分)研究发现,在CO 2低压合成甲醇反应(CO 2+3H 2 CH 3OH+H 2O)中,Co 氧化物负载
的Mn 氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。

回答下列问题:
(1)Co 基态原子核外电子排布式为 。

元素Mn 与O 中,第一电离能较大的是 ,基
态原子核外未成对电子数较多的是 。

(2)CO 2和CH 3OH 分子中C 原子的杂化形式分别为 和 。

(3)在CO 2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为 ,原因
是 。

(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO 3)2中的化学键除了σ键外,还存在 。

(5)MgO 具有NaCl 型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X 射线衍射实验测得MgO 的晶胞
参数为 nm,则r(O 2-)为 nm 。

MnO 也属于NaCl 型结构,晶胞参数为 nm,则r(Mn 2+)为 nm 。

答案 (1)[Ar]3d 74s 2 O Mn
(2)sp sp 3
(3)H 2O>CH 3OH>CO 2>H 2 H 2O 与CH 3OH 均为极性分子,H 2O 中氢键比甲醇多;CO 2与H 2均为非极性分
子,CO 2分子量较大、范德华力较大
(4)离子键和π键(Π46键)
7.(2016课标Ⅰ,37,15分)锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。

回答下列问题:
(1)基态Ge 原子的核外电子排布式为[Ar] ,有 个未成对电子。

(2)Ge 与C 是同族元素,C 原子之间可以形成双键、叁键,但Ge 原子之间难以形成双键或叁键。

从原子结构
角度分析,原因是。

(3) 比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因 。

GeCl 4 GeBr 4 GeI 4 熔点/℃
26 146 沸点/℃ 186 约400
(4)光催化还原CO 2制备CH 4反应中,带状纳米Zn 2GeO 4是该反应的良好催化剂。

Zn 、Ge 、O 电负性由大至
小的顺序是 。

(5)Ge 单晶具有金刚石型结构,其中Ge 原子的杂化方式为 ,微粒之间存在的作用力是 。

(6)晶胞有两个基本要素:
①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。

下图为Ge 单晶的晶胞,其中原子坐标参数A 为(0,0,0);B
为(12,0,12);C 为(12,12,0)。

则D 原子的坐标参数为 。

②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。

已知Ge 单晶的晶胞参数 pm,其密度为 g ·cm -3(列出计算式
即可)。

答案 (1)3d 104s 24p 2 2
(2)Ge 原子半径大,原子间形成的σ单键较长,p-p 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键
(3)GeCl 4、GeBr 4、GeI 4的熔、沸点依次增高。

原因是分子结构相似,分子量依次增大,分子间相互作用力逐渐
增强
(4)O>Ge>Zn (5)sp 3 共价键
(6)①(14,14,14) ②8×736.02×565.763×107
8.(2015课标Ⅰ,37,15分)碳及其化合物广泛存在于自然界中。

回答下列问题:
(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用 形象化描述。

在基态14C 原
子中,核外存在 对自旋相反的电子。

(2)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是 。

(3)CS 2分子中,共价键的类型有 、C 原子的杂化轨道类型是 ,写出两个与CS 2具有相同空间
构型和键合形式的分子或离子 。

(4)CO 能与金属Fe 形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于 晶体。

(5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:
①在石墨烯晶体中,每个C 原子连接 个六元环,每个六元环占有 个C 原子。

②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接个六元环,六元环中最多有个C原子在同一平面。

答案(15分)(1)电子云2(每空1分,共2分)
(2)C有4个价电子且半径小,难以通过得或失电子达到稳定电子结构(2分)
(3)σ键和π键sp CO2、SCN-(或COS等)(2分,1分,2分,共5分)
(4)分子(2分)
(5)①32(每空1分,共2分)
②124(每空1分,共2分)
教师专用题组
考点一晶体常识
1.(2014课标Ⅰ,37,15分)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。

回答下列问题:
(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过方法区分晶体、准晶体和非晶体。

(2)基态Fe原子有个未成对电子,Fe3+的电子排布式为。

可用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为。

(3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。

乙醛中碳原子的杂化轨道类型为,1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为。

乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因
是。

Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有个铜原子。

(4)Al单质为面心立方晶体,其晶胞参数nm,晶胞中铝原子的配位数为。

列式表示Al单质的密度g·cm-3(不必计算出结果)。

答案(1)X-射线衍射
(2)41s22s22p63s23p63d5血红色
(3)sp3、sp26N A CH3COOH存在分子间氢键16
(4)124×27
6.022×1023×(0.405×10-7)3
2.(2013课标Ⅰ,37,15分)硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础。

回答下列问题:
(1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为,该能层具有的原子轨道数为,电子数
为。

(2)硅主要以硅酸盐、等化合物的形式存在于地壳中。

(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献个原子。

(4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。

工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为。

(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
化学键C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O
键能/(kJ·mol-1)356413336226318452
①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是。

②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是。

(6)在硅酸盐中,Si O44−四面体[如图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。

图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为,Si与O的原子数之比为,
化学式为。

答案(1)M94
(2)二氧化硅
(3)共价键3
(4)Mg2Si+4NH4Cl SiH4+4NH3+2MgCl2
(5)①C—C键和C—H键较强,所形成的烷烃稳定。

而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成
②C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定。

而Si—H键的键能却远小于Si—O键,所以Si—H 键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
(6)sp31∶3[SiO3]n2n-(或Si O32−)
3.(2014山东理综,33,12分)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。

(1)图甲中,1号C与相邻C形成σ键的个数为。

(2)图乙中,1号C的杂化方式是,该C与相邻C形成的键角(填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。

(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有(填元素符号)。

(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图丙所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。

该晶胞中M原子的个数为,该材料的化学式为。

答案(1)3
(2)sp3<
(3)O、H
(4)12M3C60
考点二晶体结构与性质
4.(2013课标Ⅱ,37,15分)前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的价电子层中未成对电子均只有1个,并且A-和B+的电子数相差为8;与B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2。

回答下列问题:
(1)D2+的价层电子排布图为。

(2)四种元素中第一电离能最小的是,电负性最大的是。

(填元素符号)
(3)A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。

①该化合物的化学式为;D的配位数为;
②列式计算该晶体的密度g·cm-3。

(4)A-、B+和C3+三种离子组成的化合物B3CA6,其中化学键的类型有;该化合物中存在一个复杂离子,该离子的化学式为,配位体是。

答案(1)(2分)
(2)K F(每空2分,共4分)
(3)①K2NiF46(2分,1分,共3分)
分)
②39×4+59×2+19×8
6.02×1023×4002×1 308×10-30
(4)离子键、配位键[FeF6]3-F-(2分,1分,1分,共4分)
5.(2012课标,37,15分)ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含ⅥA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。

请回答下列问题:
(1)S单质的常见形式为S8,其环状结构如下图所示,S原子采用的轨道杂化方式是;
(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为;
(3)Se原子序数为,其核外M层电子的排布式为;
(4)H2Se的酸性比H2S(填“强”或“弱”)。

气态SeO3分子的立体构型为,S O32−离子的立体构型为;
(5)H2SeO3的K1和K2分别为-3和-8,H2SeO4第一步几乎完全电离,K2为-2,请根据结构与性质的关系解释:
①H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因:
;②H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因:
;
(6)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。

立方ZnS晶体结构如图所示,其晶胞边长为pm,密度为g·cm-3(列式并计算),a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为pm(列式表示)。

答案(1)sp3(2)O>S>Se(3)343s23p63d10
(4)强平面三角形三角锥形
(5)①第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子
②H2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2。

H2SeO3中的Se为+4价,而H2SeO4中的Se为+6价,正电性更高,导致Se—O—H中O的电子更向Se偏移,越易电离出H+
(6)4×(65+32) g·mol-1 6.02×1023mol-1 (540×10-10cm)3
√1−cos109°28′或135√2
sin109°28′
2
或135√3
【三年模拟】
时间:40分钟分值:115分
一、选择题(每小题2分,共4分。

每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020届日照一中高三期中,12)X、Y、Z、M、W为五种原子序数依次增大的前36号元素。

X、Y是同周期元素,原子序数相差1,价电子数之和为11;Z为第3周期元素,价电子数为2;基态M原子有6个未成对电子;W为ds区元素,有1个未成对电子。

下列说法不正确的是()
A.原子半径:Z>X>Y,电负性:Y>X>Z
和Y的简单氢化物分子间均存在氢键,二者均可以作为配合物中的配体
3)2晶体含离子键和共价键,酸根离子的中心原子杂化方式为sp2
为ⅥB族元素,Z单质和W单质晶体的配位数均为12,空间利用率均为68%
答案 D
2.(2020届山东等级考模拟,7)利用反应CCl4+4Na C(金刚石)+4NaCl可实现人工合成金刚石。

下列关于该反应的说法错误的是()
金刚石)属于共价晶体
B.该反应利用了Na的强还原性
4和C(金刚石)中C的杂化方式相同
晶体中每个Cl-周围有8个Na+
答案D
二、非选择题(共111分)
3.(2020届山东等级考模拟,17)(12分)非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、国防等领域具有重要应用价值。

我国科学家利用Cs2CO3、XO2(X=Si、Ge)和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。

回答下列问题:
(1)C 、O 、Si 三种元素电负性由大到小的顺序为 ;第一电离能I 1(Si) I 1(Ge)(填“>”或“<”)。

(2)基态Ge 原子核外电子排布式为 ;SiO 2、GeO 2具有类似的晶体结构,其中熔点较高的是 ,原因是 。

(3)下图为H 3BO 3晶体的片层结构,其中B 的杂化方式为 ;硼酸在热水中比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是 。

(4) 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。

CsSiB 3O 7属正交晶系(长方体形),晶胞参数为a pm 、b pm 和c pm 。

下图为沿y 轴投影的晶胞中所有Cs 原子的分布图和原子分数坐标。

据此推断该晶胞中Cs 原子的数目为 ;CsSiB 3O 7的摩尔质量为M g ·mol -1,设N A 为阿伏加德罗常数的值,则CsSiB 3O 7晶体的密度为 g ·cm -3(用代数式表示)。

答案 (1)O>C>Si >
(2)1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 2(或[Ar]3d 104s 24p 2) SiO 2
二者均为共价晶体,Ge 原子半径大于Si,Si —O 键键长比Ge —O 键键长短,键能大
(3)sp 2杂化 加热时H 3BO 3的部分氢键被破坏,溶解度增大
(4)4 M N A abc
×1030 4.(2020届淄博高三摸底,20)(13分)钕铁硼磁铁是目前为止具有最强磁力的永久磁铁。

生产钕铁硼磁铁的主要原材料有纯铁、铝、硼、稀土金属钕以及其他稀土原料。

(1)写出三价铁离子的外围电子排布图: ,在短周期元素中,与Al 的化学性质最相似的元素符号是 。

(2)实验测得AlCl 3的蒸气以二聚分子Al 2Cl 6的形式存在,已知Al 2Cl 6分子中Al 与Cl 交替排列,为非极性分子,Al 与Cl 均满足8电子稳定结构,则Al 2Cl 6分子中Al 原子采取 杂化,Al 2Cl 6分子的结构式为 。

(3)硼(B)元素及与其同周期相邻的两种元素第一电离能由小到大的顺序为 (用元素符号表示)。

(4)已知AlCl 3的熔点为194 ℃,易升华,AlF 3的熔点为1 040 ℃,其原因为: 。

(5)已知立方氮化硼(BN)的晶胞结构类似于金刚石(如右图所示),则N 的配位数是 ,与N 原子距离最近的B 原子构成的立体构型是 。

若图中b 原子的坐标为(12,12
,0),写出a 原子的坐标: 。

设晶胞中B 、N 原子半径分别为p nm 、q nm,晶胞边长为r nm,则以a 原子为中心形成的最小立方体的空间利用率为 (写代数式即可,不必化简);设晶胞中最近的B 、N 原子之间的距离为a nm,晶体的密度为b g ·cm -3,则阿伏加德罗常数为 mol -1(用含a 、b 的代数式表示)。

答案 (1) Be (2)sp 3。