《易错题》初中高中化学选修二第三章《晶体结构与性质》知识点(培优练)
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一、选择题
1.已知CsCl 晶体的密度为ρg·cm -3,用N A 表示阿伏加德罗常数的值,相邻的两个Cs +的核间距为acm ,CsCl 的晶胞结构如图所示,则CsCl 的摩尔质量可以表示为( )
A .3
A N a ρ⋅⋅g·
mol -1 B .
3A N a ρ
6⋅⋅g·mol -1 C .
3A N a ρ4
⋅⋅g·mol -1 D .
3A N a ρ
8
⋅⋅g·mol -1
答案:A
解析:该晶胞中铯离子个数为1
8=18
⨯,含有一个氯离子,其体积为a 3cm 3,一个氯化铯的
质量为3
a ρ⋅g ,1mol 的质量为3A N a ρ⋅⋅g ,则其摩尔质量为3A N a ρ⋅⋅g·
mol -1。
故选A 。
2.有关晶体的结构如图所示,下列说法中不正确的是( )
A .在NaCl 晶体中,距Na 最近的Cl 形成正八面体
B .在2CaF 晶体中,每个晶胞平均占有4 个Ca 2+
C .在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数的比为1:2
D .该气态团簇分子的分子式为EF 或FE
答案:D
解析:A .氯化钠晶体中,距Na +最近的Cl −是6个,即钠离子的配位数是6,6个氯离子形成正八面体结构,故A 正确;
B .Ca 2+位于晶胞顶点和面心,数目为8×18+6×12
=4,即每个晶胞平均占有4个Ca 2+,故B 正确;
C .金刚石晶胞中相连4个C 形成四面体结构,则6个碳原子形成一个环且不在同一平面上,故C 正确;
D .该气态团簇分子的分子含有4个
E 和4个
F 原子,则该气态团簇分子的分子式为E 4F 4
或F 4E 4,故D 错误; 答案选D 。
3.短周期元素X 、Y 、Z 、W 的原子序数之和为32。
X 的最高正价和最低负价代数和等于0;其阴离子和He 原子具有相同的核外电子排布;Z 是地壳中含量最高的元素;W 的气态氢化物和其最高价含氧酸都是强酸。
下列说法错误的是 A .电负性:Z >W >Y > X
B .X 和Y 形成的分子一定为正四面体结构
C .晶体YZ 2的配位数为12
D .有机物Y 3X 6W 2有4种结构(不考虑立体异构)
答案:B 【分析】
X 的最高正价和最低负价代数和等于0,则其为第IA 族或ⅣA 族元素,其阴离子和He 原子具有相同的核外电子排布,则X 为H 元素;Z 是地壳中含量最高的元素,所以Z 为O 元素;W 的气态氢化物和其最高价含氧酸都是强酸,W 是Cl 元素;X 、Y 、Z 、W 的原子序数之和为32,所以Y 的原子序数为32-1-8-17=6,所以Y 为C 元素。
解析:A .非金属性越强,电负性越强,非金属性O>Cl>C>H ,所以电负性O>Cl>C>H ,即Z >W >Y > X ,故A 正确;
B .X 为H 元素,Y 为
C 元素,二者可以形成多种化合物,分子不一定为正四面体结构,如C 2H 2为直线形,故B 错误;
C .YZ 2为CO 2,其晶体即为干冰,晶胞为面心立方最密堆积,配位数为12,故C 正确;
D .有机物Y 3X 6W 2为C 3H 6Cl 2,其结构有ClCH 2CH 2CH 2Cl 、Cl 2CHCH 2CH 3、CH 3CCl 2CH 3、ClCH 2CHClCH 3,共4种,故D 正确; 综上所述答案为B 。
4.四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示,有关说法正确的是( )
A .金属Zn 采用②堆积方式
B .①和③中原子的配位数分别为:6、8
C .对于采用②堆积方式的金属的晶胞质量为A
2M
N g D .金属锻压时,会破坏密堆积的
排列方式
答案:C
解析:A.②为体心立方堆积,而金属Zn 采用六方最密堆积,图中③为六方最密堆积,故A 错误。
B.①是简单立方堆积,原子配位数为6,③是六方最密堆积,原子配位数为12,故B 错
误。
C.②晶胞中原子数目=11+8=28
⨯,故晶胞质量-1A A Mg/mol 2M =2=g N mol N ⨯。
故C 正确。
D.金属晶体具有延展性,当金属受到外力作用时,密堆积层的阳离子容易发生相对滑动,但不会破坏密堆积的排列方式,也不会破坏金属键,故D 错误。
5.某酒精检验器的工作原理为
2K 2Cr 2O 7+3C 2H 5OH+8H 2SO 4=3CH 3COOH+2Cr 2(SO 4)3+2K 2SO 4+11H 2O 。
下列说法正确的是 A .Cr 元素基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d 44S 2 B .固态C 2H 5OH 是分子晶体 C .H 2O 的电子式为
D .K +的结构示意图为
答案:B
解析:A .Cr 元素基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d 54S 1,故A 错误; B .固态C 2H 5OH 是分子晶体,故B 正确; C .H 2O 的电子式为
,故C 错误;
D .K +的结构示意图为,故D 错误;
故选B 。
6.下列排序正确的是 A .熔点:碳化硅>硅>锗
B .分解温度:333MgCO CaCO BaCO >>
C .酸性:234HClO HClO HClO >>
D .键角:2223C H H O NH >>
答案:A
解析:A .因为原子半径C<Si<Ge ,则键长C-Si<Si-Si<Ge-Ge ,共价键键长越长键能越小,则熔点越低,即熔点:碳化硅>硅>锗,A 正确;
B .碳酸盐分解实际过程是晶体中阳离子结合碳酸根离子中氧离子,使碳酸根离子分解为二氧化碳的过程,阳离子所带电荷相同时,阳离子半径越小,其结合氧离子能力越强,对应的碳酸盐就越容易分解,热分解温度: MgCO 3<CaCO 3<BaCO 3,B 错误;
C .Cl 元素的化合价越高,对应的氧化物的水化物的酸性越强,故酸性
234HClO <HClO <HClO ,C 错误;
D .22C H 为直线形结构,键角为1800,水为V 型分子,键角为1050,氨气为三角锥型,键角为1070,所以键角大小2232C H NH H O >>,D 错误; 故选A 。
7.下列化合物中,含有极性共价键的离子化合物是 A .Na 2O 2
B .N 2H 4
C .CO 2
D .NH 4NO 3
答案:D
解析:A .Na 2O 2是由Na +和2-2O 通过离子键构成的离子化合物,同时2-
2O 中两个氧原子之间以非极性共价键结合,A 不符题意;
B .N 2H 4是由共价键结合成分子的化合物,为共价化合物,B 不符题意;
C .CO 2是由极性共价键结合成的共价化合物,C 不符题意;
D .NH 4NO 3是由铵根离子和硝酸根离子以离子键结合成的离子化合物,同时铵根中N 和H 之间、硝酸根中N 和O 之间以极性共价键结合,即NH 4NO 3属于含有极性共价键的离子化合物,D 符合题意; 答案选D 。
8.已知难溶性的MgCO 3、BaCO 3受热均要分解。
下列说法错误的是 A .所得的气态产物的VSEPR 模型是直线形 B .分解所需温度更低的是BaCO 3
C .分解所得金属氧化物晶格能更大的是MgO
D .上述两种盐的晶体均属于离子晶体
答案:B
解析:A .MgCO 3、BaCO 3受热均分解分解产生的气体是CO 2,在该气体分子中,中心C 原子采用sp 杂化,C 原子上无孤电子对,因此所得的气态产物CO 2的VSEPR 模型是直线形分子,A 正确;
B .碳酸盐分解,本质是金属阳离子结合碳酸根离子中氧离子,使碳酸根离子分解为CO 2,阳离子半径越小,其结合氧离子能力越强,分解温度越低,离子半径大小:Mg 2+ <Ba 2+,所以分解所需温度最低的是MgCO 3,B 错误;
C .离子键越强,晶格能越大,离子键强弱由阴阳离子的半径大小、离子所带电荷数等决定,离子半径大小:Mg 2+ <Ba 2+,所以离子键强弱顺序:MgO >BaO ,即MgO 的晶格能最大,C 正确;
D .上述两种盐都是由金属阳离子与23CO -
以离子键结合形成的晶体,因此均属于离子晶体,D 正确; 故合理选项是B 。
9.下列说法正确的是
A .Fe 、Co 、Ni 在元素周期表中位于同一周期同一族
B .离子晶体的熔点:NaCl<KCl<RbCl<CsCl
C.CO2为极性分子,含有σ键与π键
D.金刚石和C60互称为同素异形体,两者具有相同的晶体类型
答案:A
解析:A. Fe、Co、Ni在元素周期表中位于同4周期Ⅷ族,故A正确;
B.从钠到铯离子半径增大,晶格能减小,离子晶体的熔点:NaCl>KCl>RbCl>CsCl,故B错误;
C. CO2为非极性分子,含有σ键与π键,故C错误;
D.金刚石和C60互称为同素异形体,两者具有不相同的晶体类型,前者为原子晶体,后者为分子晶体,故D错误;
故选A。
10.下列叙述正确的是
A.熔沸点由高到低的顺序:AsH3>PH3>NH3
B.熔沸点由高到低的顺序:硅>金刚石>NaCl>I2
C.某物质熔点 1067℃,易溶于水,其水溶液和熔融态均能导电,其晶体一定为离子晶体D.硫磺与金刚石晶体熔化时,所克服的微粒间相互作用相同
答案:C
解析:A.NH3分子间有氢键,AsH3、PH3的组成和结构相似,由于AsH3的相对分子质量高于PH3,AsH3的熔沸点高于PH3,熔沸点由高到低的顺序:NH3>AsH3>PH3,A错误B.通常,熔沸点:共价晶体>离子晶体>分子晶体,共价晶体中共价键的键长越短,键能越大,熔、沸点越大,所以熔沸点由高到低的顺序是:金刚石>硅> NaCl>I2,B错误;C.熔融态均能导电,则可能是离子晶体或金属晶体,该物质熔点 1067℃,易溶于水,其水溶液能导电,则不可能为金属晶体,故其晶体一定为离子晶体,C正确;
D.硫磺属于分子晶体、金刚石属于原子晶体,故晶体熔化时,前者克服的是分子间作用力、后者克服的是共价键,D错误;
答案选C。
11.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的晶胞如图−1所示,晶胞边长为z pm,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。
下列说法错误的是
A .该铁氮化合物的化学式为Fe 4N
B .晶体中与每个N 距离最近且等距离的N
为6个
C .两个b 位置Fe 的最近距离为2
2
Z pm D .其中更稳定的Cu 替代型产物的化学式为
FeCu 3N
答案:D
解析:A .Fe 位于8个顶点,6个面心,8⨯
18+61
2
⨯=4,Fe 为4个,N 位于体心,N 为1个,故铁氮化合物化学式为Fe 4N ,选项A 正确;
B .晶体中与每个N 原子距离最近且等距离的N 原子为6个,分别在与之相邻的上下左右前后位置,选项B 正确;
C .两个b 位置Fe 的最近距离为大立方体面对角线的一半,故为
2
2
Z pm ,选项C 正确; D .Cu 替代a 位置Fe 型 能量更低更稳定,替代型产物化学式为Fe 3CuN ,选项D 错误。
答案选D 。
12.下列微粒间不能形成配位键的组合是 A .+Ag 、3NH
B .+H 、3NH
C .3+Co 、2H O
D .+Ag 、+H
答案:D 【分析】
含有孤电子对和含有空轨道的原子之间能形成配位键,配位键属于共价键,根据配位键形成的条件分析,一方要提供空轨道,另一方提供孤电子对,据此解答。
解析:A . +Ag 有空轨道,3NH 中的氮原子上有孤电子对,可以形成配位键,故A 不符合;
B . +H 有空轨道,NH 3中的氮原子上有孤电子对,可以形成配位键,故B 不符合;
C . 3+Co 有空轨道,水分子中的O 原子含有孤电子对,可以形成配位键,故C 不符合;
D . +Ag 、+H 两种离子均没有孤电子对,所以不能形成配位键,故D 符合; 故选D 。
13.下列晶体中属于原子晶体的是 A .I 2
B .SiC
C .Cu
D .CsCl
答案:B
解析:A .I 2晶体由I 2分子构成,晶体属于分子晶体,A 不符合题意; B .SiC 晶体由Si 原子和C 原子构成,晶体属于原子晶体,B 符合题意; C .Cu 由Cu 2+和自由电子构成,晶体属于金属晶体,C 不符合题意; D .CsCl 由Cs +和Cl -构成,晶体属于离子晶体,D 不符合题意; 故选B 。
14.下列关于配合物()[]462NH PtCl 、()324Cd NH (OH)⎡⎤⎣⎦的说法正确的是 A .两种配合物均含有两种配体
B .两种配合物中的中心离子的配位数均为6
C .1 mol ()234Cd NH +
⎡⎤⎣⎦
含有4 mol 配位键
D .向()[]462NH PtCl 的水溶液中加入硝酸银稀溶液,立即生成大量白色沉淀
答案:C
解析:A .()[]462NH PtCl 的配位体是Cl -,()324Cd NH (OH)⎡⎤⎣⎦的配位体是NH 3,可见两种配合物均只有一种配位体,A 错误;
B .()[]462NH PtCl 的中心离子Pt 4+的配位数是6,而()324Cd NH (OH)⎡⎤⎣⎦的中心离子Cd 2+的配位数是4,B 错误;
C .在配离子()234Cd NH +
⎡⎤⎣⎦中,中心离子Cd 2+与4个配位体NH 3的N 原子形成4个配位键,则1 mol ()234Cd NH +
⎡⎤⎣⎦
含有4 mol 配位键,C 正确;
D .在向()[]462NH PtCl 外界离子中没有Cl -,因此向其水溶液中加入硝酸银稀溶液,不会立即生成大量白色沉淀,D 错误; 故合理选项是C 。
15.下列关于Na 、Cs 的化合物结构与性质的说法错误的是 A .NaCl 为离子化合物,可推知CsCl 也为离子化合物 B .NaCl 与CsCl 相比,熔点更高 C .NaCl 与CsCl 晶胞中Cl -的配位数均为8
D .Cs +容易形成配合物而Na +一般不会形成配合物的原因与微粒半径有关
答案:C
解析:A .Cs 与Na 是同一主族元素,元素的金属性Cs 比Na 强,若NaCl 为离子化合物,则可推知CsCl 也为离子化合物,A 正确;
B .由于Na +离子半径比Cs +离子半径小,与Cl -形成的离子键比CsCl 强。
离子键越强,断
裂离子键消耗的能量就越高,物质的熔沸点就越高,所以NaCl 的熔点比CsCl 高,B 正确;
C .NaCl 是离子晶体,1个Na +被6个Cl -吸引,1个Cl -被6个Na +吸引,所以NaCl 晶胞中Cl -的配位数为6;在CsCl 晶体中,1个Cs +被8个Cl -吸引,1个Cl -被8个Cs +吸引,所以CsCl 晶胞中Cl -的配位数为8,C 错误;
D .Na 、Cs 是同一主族元素,离子半径:Cs +>Na +,Cs +容易形成配合物而Na +一般不会形成配合物,这与微粒半径有关,D 正确; 故合理选项是C 。
二、填空题
16.按要求填空。
(1)金刚石晶体中1个碳连接___________个C 原子,C 原子杂化类型为___________,形成的六元环最多___________个原子共面,12g 金刚石中含有_____molC C -键。
(2)2SiO 晶体中1个Si 原子连接___________个O 原子,Si 杂化类型为___________,Si 与
O 个数比为___________,260gSiO 晶体中含有___________molSi O -键。
答案:3sp 4 2 4 3sp 1:2 4
解析:(1)金刚石中1个碳原子与4个碳原子形成4个共价单键,构成正四面体;碳原子杂化轨道数为0+4=4,属于3
sp 杂化;形成的六元环最多4个原子共面;每个碳原子与其他4个碳原子形成4个共价单键,相当于占有1
422
⨯
=个C C -键,所以12g (物质的量为1mol )金刚石中含有2molC C -键;
(2)2SiO 晶体中1个Si 原子连接4个O 原子,形成四面体结构;2SiO 晶体中,Si 原子杂化轨道数为0+4=4,杂化类型为3
sp ;2SiO 属于共价晶体,Si 与O 个数比为1:2;在二氧化硅晶体中,每个硅原子形成4个Si O -键,所以21molSiO 晶体中含有4molSi O -键,所以260gSiO 晶体中含有4molSi O -键。
【点睛】
对于一些常见的物质要熟记其含有的共价键数目:1mol 金刚石中有2molC C -键;1mol 晶体硅中有2molSi Si -键;21molSiO 晶体中有4molSi O -键;1molSiC 晶体中有
4molSi C -键。
17.(1)已知酸性H 2CO 3>HClO>HCO -3,用一个离子方程式表示ClO -与CO 2-
3结合H +的相对强弱:_______。
(2)NaCN 是离子化合物,各原子都满足8电子稳定结构,写出NaCN 电子式_______。
(3)已知金刚石中C-C 键能小于C 60中C-C 键能,有同学据此认为C 60的熔点高于金刚石,你认为此说法是否正确_______(填“正确”或“不正确”),并阐述理由_______。
答案:HClO+CO 2-3=ClO -+HCO -
3
不正确 C 60是分子晶体,熔化时破
坏的是分之间作用力;金刚石是原子晶体,熔化时破坏共价键;而分子间作用力比共价键弱,故C60熔点低于金刚石
解析:(1)酸性:H2CO3>HClO>HCO-
3
,向次氯酸钠中通入少量的二氧化碳,离子方程式
为:HClO+CO2-
3=ClO-+HCO-
3
;
故答案为:HClO+CO2-
3=ClO-+HCO-
3。
(2)NaCN是离子化合物,各原子都满足8电子稳定结构, NaCN电子式为:
;
故答案为:。
(3) C60是分子晶体,熔化时破坏的是分之间作用力;金刚石是原子晶体,熔化时破坏共价键;而分子间作用力比共价键弱,故C60熔点低于金刚石;
故答案为:不正确;C60是分子晶体,熔化时破坏的是分之间作用力;金刚石是原子晶体,熔化时破坏共价键;而分子间作用力比共价键弱,故C60熔点低于金刚石。
18.碳及其化合物广泛存在于自然界中.回答下列问题:
(1)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是_______。
(2)2
CS分子中含有_______(填“σ键”“π键”或“σ键和π键”),C原子的杂化轨道类型是
_______。
(3)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。
答案:C原子有4个价电子且半径较小,难以通过得失电子达到稳定结构σ键和π键
sp3212
解析:(1)共价键是原子间通过共用电子对形成的相互作用,碳原子有4个价电子,且半径较小,难以失去或得到电子,故碳在形成化合物时,其键型以共价键为主;
(2) CS2分子的结构式为S=C=S,含有σ键和π键,CS2分子中C原子形成2个σ键,孤电
子对数为422
2
-⨯
=,则C原子采取sp杂化;
(3)①根据石墨烯晶体结构图可知,每个C原子连接3个六元环,每个六元环占有的C原子
数为1
623
⨯
=;②在金刚石晶体中,每个C 原子与周围的4个碳原子形成4个碳碳单键,最小的环为六元环,每个单键为3个环共有,则每个C 原子连接4312⨯=个六元环。
19.地球上的物质不断变化,数十亿年来大气的成分也发生了很大的变化.表中是原始大气和目前空气的主要成分:
(1)含有10个电子的分子有_______.(填化学式,下同) (2)由极性键构成的非极性分子有_______。
(3)沸点最高的物质是_______,用所学的知识解释其沸点最高的原因:_______。
(4)不含孤电子对的分子(稀有气体除外)有_______,它的空间结构为_______。
(5)极易溶于水且水溶液呈碱性的物质的分子是_______,它之所以极易溶于水是因为它的分子和水分子之间形成_______。
(6)CO 的结构可表示为O C ≡,与CO 结构最相似的分子是_______,这两种结构相似的分子中,分子的极性_______(填“相同”或“不相同”)。
答案:2H O 、Ne 、4CH 、3NH 4CH 、2CO 2H O 液态水中水分子间存在氢键,使分子间作用力增大,沸点升高 4CH 正四面体形 3NH 氢键 2N 不相同 解析:(1)含有10个电子的分子有2H O 、Ne 、4CH 、3NH .
(2)甲烷中碳原子和氢原子之间存在极性键,甲烷是正四面体形结构,正、负电荷中心重合,所以是非极性分子;二氧化碳分子中碳原子和氧原子之间存在极性键,二氧化碳是直线形分子,正、负电荷中心重合,所以是非极性分子.
(3)液态水中水分子间存在氢键,使分子间作用力增大,沸点升高,常温下为液体,在这些物质中沸点最高。
(4)4CH 中无孤电子对,由于碳原子采取3sp 杂化,空间结构为正四面体形.
(5)氨极易溶于水,是由于氨能与水分子之间形成氢键,氨溶于水,与水反应形成一水合氨,3232NH H O
NH H O +⋅4NH OH +-
+,溶液呈碱性.
(6)CO 与2N 结构相似,2N 是由同种元素组成的双原子分子,为非极性分子;CO 是由不同种元素组成的双原子分子,为极性分子。
20.(1)酸碱质子理论认为:凡是能给出质子c (H +)的任何物质都是酸,凡是能接受质子(H +)的任何物质都是碱。
则CH 3CH 3、OH -、HCl 、F -中属于碱的是___________,用一个离子方程式说明它们结合质子能力的相对强弱___________。
(2)硼元素可形成多种化合物,其中氮化硼(BN)熔点为3774℃,而乙硼烷(B 2H 6)熔点仅-165℃。
氮化硼熔点远高于乙硼烷的可能原因是___________。
答案:OH-、F-HF+OH-=F-+H2O BN为原子晶体,而B2H6为分子晶体,共价键作用力远大于分子间作用力
解析:(1)在CH3CH3、OH-、HCl、F-中,OH-会结合H+变为H2O,属于碱;F-与H+结合形成HF,因此F-属于碱;
HF能够与OH-发生反应产生F-、H2O,反应方程式为:HF+OH-=F-+H2O,根据复分解反应规律:强碱能够制取弱碱,则该反应说明结合质子能力:OH->F-;
(2)硼元素可形成多种化合物,其中氮化硼(BN)熔点为3774℃,而乙硼烷(B2H6)熔点仅-165℃。
氮化硼熔点远高于乙硼烷,是由于BN为原子晶体,原子之间以共价键结合,共价键是一种强烈的相互作用,断裂需消耗很高的能量;而B2H6为分子晶体,分子之间以微弱的分子间作用力结合,断裂消耗的能量比较低,由于共价键作用力远大于分子间作用力,所以氮化硼熔点远高于乙硼烷。
21.过渡元素铁可形成多种配合物,如:[Fe(CN)6] 4-、Fe(SCN)3等。
(1)基态铁原子核外的价电子排布图为___________。
(2)科学研究表明用 TiO2 作光催化剂可将废水中 CN- 转化为 OCN-,并最终氧化为 N2、CO2.OCN-中三种元素的电负性由小到大的顺序为___________。
(3)与 CN- 互为等电子体的一种分子为___________(填化学式);1.5mol [Fe(CN)6]3- 中含有σ键的数目为___________
(4)[Fe(CN)6]4-中铁元素的化合价为___________。
答案:C<N<O CO或N218N A
+2
解析:(1)基态铁原子为26号元素,核外的价电子排布式为3d64s2,则价电子排布图为
;
(2)OCN-中三种元素为同周期元素,非金属性越强,则电负性越大,则电负性由小到大的顺序为C<N<O;
(3)与CN-含有相同原子个数,且价电子相等的微粒互为等电子体,其中属于分子为CO或N2;[Fe(CN)6]3-中含有6个配位键,6个C≡N微粒,则含有σ键的数目为12,1.5mol
[Fe(CN)6]3-中含有σ键的数目为18N A;
(4)[Fe(CN)6]4-中含有6个CN-,微粒化合价的代数和为-4,则铁元素的化合价为+2。
22.结合金属晶体的结构和性质,回答下列问题。
(1)已知下列金属晶体:Na、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。
①属于体心立方密堆积的是_______;
②属于六方最密堆积的是_______;
③属于面心立方最密堆积的是_______。
(2)根据下列叙述,能判断一定为金属晶体的是_______(填字母)。
A.由分子间作用力形成,熔点很低
B.由共价键结合形成网状晶体,熔点很高
C.固体有良好的导电性、导热性和延展性
(3)下列关于金属晶体的叙述正确的是_______(填字母,双选)。
A.常温下,金属单质都以金属晶体的形式存在
B.金属阳离子与“自由电子”之间的强烈作用,在一定外力作用下,不因形变而消失C.钙的熔、沸点高于钾
D.温度越高,金属的导电性越好
答案:Na、K、Fe Mg、Zn Cu、Au C BC
解析:(1)体心立方密堆积是体心原子与位于八个顶点的原子相切,但位于八个顶点的原子之间不接触,这种堆积方式的空间利用率较低,少数金属采取这种堆积方式。
六方最密堆积按…ABAB…方式堆积,面心立方最密堆积按…ABCABC…方式堆积。
属于体心立方密堆积的金属有Li、Na、K、Fe等,属于六方最密堆积的金属有Mg、Zn、Ti等,属于面心立方最密堆积的金属有Cu、Ag、Au等。
(2)金属晶体中无分子间作用力与共价键,只有C项是金属的通性。
(3)常温下,Hg为液态,A错误;因为金属键无方向性,故金属键在一定范围内不因形变而消失,B正确;钙原子半径小于钾原子半径,钙的金属键强于钾,故其熔、沸点高于钾,C正确;温度升高,金属的导电性减弱,D错误;
故选BC。
23.I.氮化硼晶体的结构与金刚石相似,其晶胞如图所示。
(1)在一个晶胞中,含有硼原子_______个,氮原子_______个。
(2)已知氮化硼晶胞参数为γcm,则在此晶胞中,任意两个原子之间的最短距离是___cm,DE原子之间的距离是____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。
已知三个原子分数坐标参数:A为(0,0,0)、B为(0,1,1)、C为(1,1,0);则E原子为________。
(4)氮化硼晶胞的俯视投影图是_______。
(5)设N A 为阿伏加德罗常数的值,则氮化硼晶体的密度为_______g/cm 3(用代数式表示)。
II.在硅酸盐中,SiO 4-
4四面体(如图为俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成链状、环状等多种结构型式。
(6)图甲为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si 与O 的原子数之比为_______,化学式为_______。
答案:4 34γ 22
333(,,)444 b 3A 425N γ⋅⨯ 1:3 23SiO -或2n 3n [SiO ]- 【分析】
结合晶胞示意图、确定原子的相对位置关系、进行计算;用均摊法计算晶胞密度、硅酸盐的化学式;
解析:I(1)硼原子位于晶胞内,氮原子位于顶点和面心,则在一个晶胞中,含有硼原子4个,1186482
⨯+⨯=个。
(2)己知氮化硼晶胞参数为γcm ,则在此晶胞中,任意两个原子之间的最短距离为N 与B 之间,最短距离为晶胞体对角线的14 3cm ,DE 原子即晶体中两个距离最近的B 2,即 2cm 。
(3)己知三个原子分数坐标参数:A 为(0,0,0)、B 为(0,1,1)、C 为(1,1,0);则由E 原子的位置知,E 的原子分数坐标为333(,,)444。
(4)由晶胞示意图知,氮化硼晶胞的俯视投影图是b 。
(5)1个氮化硼晶胞内含有的氮原子和硼原子均为4个,则晶胞的质量为A
425g N ⨯ ,氮化硼
晶胞参数为γcm ,则晶胞体积为33cm γ,晶胞密度即 晶体的密度为
3A 333A 425g 425g/cm cm N N γγ⋅⨯⨯=。
II(6) 观察图可知,每个四面体通过两个氧原子与其他四面体连接形成链状结构,所以每个四面体中的硅原子数是1,氧原子数是12232+⨯=,即Si 与O 的原子数之比为1:3;化学式为23SiO -或2n 3n [SiO ]-。
24.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。
如图所示为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a=565.76 pm ,其密度为
___________ g·
cm -3(列出计算式即可)。
答案:(14,14,14) 38736.02565.76
⨯⨯×107 解析:(1)结合D 在晶胞内的位置可确定其坐标为111,,444⎛⎫
⎪⎝⎭; (2)由均摊法可确定该Ge 晶胞中含有Ge 原子为1
1864=882⎛⎫⨯+⨯+ ⎪⎝⎭
个个,则()310238mol 73g/mol 565.76106.0210
ρ-⨯=⨯⨯,解得7-33
87310g cm 6.02565.76ρ⨯=⨯⋅⨯。
25.(1)已知:碳化硅(SiC )是一种具有类似金刚石结构的晶体,其中碳原子和硅原子是交替排列的。
在下列晶体:①晶体硅、②金刚石、③碳化硅、④干冰、⑤冰中,它们的熔点由高到低的顺序是______(填序号)。
(2)继60C 后,科学家又合成了60Si 、60N 。
已知熔点:606060Si N C >>,而破坏分子所需要的能量:606060N C Si >>,其原因是______。
答案:②③①⑤④ 一般情况下,对于组成与结构相似的分了晶体,分子晶体的相对分子
质量越大,分子间作用力越强,熔化所需的能量越多,故熔点:606060Si N C >>;而破坏分子需断开化学键,元素电负性越强其形成的化学键越稳定,断键时所需能量越多,故破坏分子所需要的能量:606060N C Si >>
解析:(1)题述晶体中属于共价晶体的是①②③,属于分子晶体的是④⑤。
一般来说,共价晶体的熔点>分子晶体的熔点;对于共价晶体,键长:Si Si -键>Si C -键C C >-键,相应键能:Si Si -键Si C <-键C C <-键,故熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅。
故答案为:②③①⑤④;
(2)分子晶体熔点与分子间作用力有关,而破坏分子则是破坏分子内的共价键。
故答案为:一般情况下,对于组成与结构相似的分了晶体,分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔化所需的能量越多,故熔点:606060Si N C >>;而破坏分子需断开化学键,元素电负性越强其形成的化学键越稳定,断键时所需能量越多,故破坏分子所需要的能量:606060N C Si >>。
26.2015年10月,我国著名药学家屠呦呦因发现治疗疟疾新药青蒿素和双氢青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖,成为首位获得诺贝尔科学奖的中国女科学家,震惊了世界,感动了中国。
青蒿素(C 15H 22O 5)的结构如图甲所示。
请回答下列问题:
(1)进一步研究发现,通过如图所示反应制得的双氢青蒿素比青蒿素水溶性好,所以治疗疟疾的效果更好。
下列推测正确的是___。
A .青蒿素分子中碳原子采用sp 3杂化
B .质谱或核磁共振氢谱都可以鉴别青蒿素和双氢青蒿素
C .利用青蒿研究青蒿素结构的基本步骤:元素分析确定实验式→测定相对分子质量确定。