高2021届高2018级高三化学一轮复习衡中金榜化学配套PPT课件学案1-39

衡中作业(三十九)
1.钛及其化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。

金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一。

其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示。

(1)A、B、C、D 4种微粒,其中氧原子是________(填代号)。

(2)若A、B、C的原子坐标分别为A(0,0,0)、B(0.69a,0.69a,c)、C(a,a,c),则D的原子坐标为D(0.19a,________,________)；钛氧键的键长d＝________(用代数式表示)。

【试题解析】：(1)根据均摊原则,晶胞中共有原子8×1
8＋4×
1
2＋3＝6,晶胞中相同
位置的原子相同,根据钛氧原子比是1∶2分析；(2)根据晶胞结构分析D原子坐标；根据图示,d2＝2×(0.31a)2,则d＝0.31×2a。

【试题参考答案】：(1)BD(2)0.81a0.5c0.31×2a
2.(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方,则该晶胞中属于1个体心立方晶胞的金属原子数目是__________________。

氯化铯晶体的晶胞如图1,则Cs＋位于该晶胞的________,而Cl－位于该晶胞的________,Cs＋的配位数是__________________。

(2)铜的氢化物的晶体结构如图2所示,写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式：______________________________________________。

(3)图3为F－与Mg2＋、K＋形成的某种离子晶体的晶胞,其中“○”表示的离子是________(填离子符号)。

(4)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图4所示),已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：
离子晶体NaCl KCl CaO
晶格能/kJ·mol－1786 715 3401
则这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是__________________。

其中MgO 晶体中一个Mg 2＋周围和它最邻近且等距离的Mg 2＋有________个。

【试题解析】：(1)体心立方晶胞中,1个原子位于体心,8个原子位于立方体的顶点,
故1个晶胞中金属原子数为8×18＋1＝2；氯化铯晶胞中,Cs ＋位于体心,Cl －位于顶
点,Cs ＋的配位数为8。

(2)由晶胞可知,粒子个数比为1∶1(铜为8×18＋6×12＝4,H
为4),化学式为CuH,＋1价的铜与－1价的氢均具有较强的还原性,氯气具有强氧化性,产物为CuCl 2和HCl 。

(3)由晶胞结构可知,黑球有1个,灰球有1个,白球有3个,由电荷守恒可知n (Mg 2＋)∶n (K ＋)∶n (F －)＝1∶1∶3,故白球为F －。

(4)从3种离子晶体的晶格能数据可知,离子所带电荷越大、离子半径越小,离子晶体的晶格能越大,离子所带电荷数：Ti 3＋>Mg 2＋,离子半径：Mg 2＋＜Ca 2＋,所以熔点：TiN>MgO>CaO>KCl ；MgO 晶体中一个Mg 2＋周围和它最邻近且等距离的Mg 2＋有12个。

【试题参考答案】：(1)2 体心 顶点 8
(2)2CuH ＋3Cl 2=====点燃
2CuCl 2＋2HCl
(3)F －
(4)TiN>MgO>CaO>KCl12
3.第ⅢA族的单质及一些化合物在工农业生产等领域有重要应用。

回答下列问题：(1)晶体硼有多种变体,但其基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体(见下图),每个顶点为一个硼原子,每个三角形均为等边三角形。

若此结构单元为1个分子,则其分子式为________。

(2)冰晶石(Na3AlF6)由两种微粒构成,冰晶石的晶胞结构如图甲所示,●位于大立方体的顶点和面心,○位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心,那么大立方体的体心处所代表的微粒是________(填微粒符号)。

【试题解析】：(1)根据晶胞的结构图可以知道,每个硼原子被5个正三角形共用,每个正三角形上有三个硼原子,所以这个基本结构单元含有硼原子的个数为：(20×3)/5＝12；若此结构单元为1个分子,则其分子式为B12。

(2)该晶胞中●个数
＝8×1
8＋6×
1
2＝4,○个数＝12×
5
4＋8＝11,根据化学式知,冰晶石中阳离子和阴离
子个数之比为3∶1,要使阳离子、阴离子个数之比为3∶1,则大立方体的体心处▽所代表的微粒是Na＋。

【试题参考答案】：(1)B12(2)Na＋
4.碳及其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)基态碳原子核外电子有________种空间运动状态,其价电子排布图为________。

(2)光气的分子式为COCl2,又称碳酰氯,是一种重要的含碳化合物,判断其分子立体构型为________,其碳原子杂化轨道类型为________杂化。

(3)碳酸盐在一定温度下会发生分解,实验证明碳酸盐的阳离子不同,分解温度不同,如下表所示：
碳酸盐MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3
热分解温度/℃402 900 1172 1360
阳离子半径/pm 66 99 112 135
试解释步升高__________________________________________________。

(4)碳的一种同素异形体——C60,又名足球烯,是一种高度对称的球碳分子。

立方烷
(分子式为C8H8,结构是立方体：)是比C60约早20年合成出的一种对称型烃类分子,而现如今已合成出一种立方烷与C60的复合型分子晶体,该晶体的晶胞结构如图所示,立方烷分子填充在原C60晶体的分子间八面体空隙中。

则该复合型分子晶体的组合用二者的分子式可表示为________。

(5)碳的另一种同素异形体——石墨,其晶体结构如上图所示,则石墨晶胞含碳原子个数为________个。

已知石墨的密度为ρg·cm－3,C—C键键长为r cm,阿伏加德罗常数的值为N A,则石墨晶体的层间距为________cm(用含ρ、N A、r的式子表示)。

(6)金刚石和石墨的物理性质差异很大,其中熔点较高的是______________,试从结构分析：________；硬度大的是________,试从结构分析：__________________________________________________。

【试题解析】：(1)碳原子核外有6个电子,原子核外没有运动状态相同的电子,因此有6种运动状态不同的电子,碳原子价电子排布式为2s22p2,根据泡利原理与洪
特规则,价电子排布图为。

(2)光气的分子式为COCl2,其分子中C原子形成3个σ键,没有孤对电子,空间结构为平面三角形,杂化轨道数目
为3,C 原子采取sp 2杂化。

(3)碳酸盐分解过程实际是晶体中的阳离子结合碳酸根离子中的氧离子,使碳酸根离子分解为二氧化碳的过程,阳离子所带电荷数相同时,阳离子半径越小,金属氧化物的晶格能越大,对应的碳酸盐就越容易分解,因此随
着阳离子半径的增大,碳酸盐的分解温度逐步升高。

(4)晶胞中C 60数目为8×18＋
6×12＝4,立方烷分子填充在原C 60晶体的分子间八面体空隙中,晶胞中立方烷数目
为4,则该复合型分子晶体的组成可表示为C 8H 8·
C 60。

(5)根据石墨的晶胞结构,设晶胞的底面边长为a cm,晶胞的高为h cm,层间距为d cm,则h ＝2d ,底面图为
,则a 2＝r ×sin 60°,可得a ＝3r ,则底面面积为(3r )2×sin 60° cm 2,
晶胞中C 原子数目为1＋2×12＋8×18＋4×14＝4,晶胞质量为4×12N A g,则ρg·
cm －3＝4×12N A g (3r )2×sin 60°
×2d cm 3,整理可得d ＝163
3ρN A r 2 cm 。

(6)石墨为混合型晶体,金刚石为原子晶体,二者熔点均取决于碳碳共价键,前者键长短,则熔点高。

石墨硬度取决于分子间作用力,而金刚石硬度取决于碳碳共价键,所以硬度大的是金刚石。

【试题参考答案】：(1)6 (2)平面三角形 sp 2 (3)碳酸盐分解过程实际是晶体中的阳离子结合碳酸根离子中的氧离子,使碳酸根离子分解为二氧化碳的过程,阳离子所带电荷数相同时,阳离子半径越小,金属氧化物的晶格能越大,对应的碳酸盐就越容易分解。

(4)C 8H 8·C 60 (5)4 1633ρN A
r 2 (6)石墨 石墨为混合型晶体,金刚石为原子晶体,二者熔点均取决于碳碳共价键,前者键长短,则熔点高 金刚石 石墨硬度取决于分子间作用力,而金刚石硬度取决于碳碳共价键
5.铂(Pt)及其化合物用途广泛。

(1)在元素周期表中,Pt 与Fe 相隔一个纵行、一个横行,但与铁元素同处________族。

基态铂原子有2个未成对电子,且在能量不同的原子轨道上运动,其价电子排
布式为__________________________________________________。

(2)二氯二吡啶合铂是由Pt2＋、Cl－和吡啶结合形成的铂配合物,有顺式和反式两种同分异构体。

科学研究表明,顺式分子具有抗癌活性。

①吡啶分子是大体积平面配体,其结构简式如图所示。

每个吡啶是分子中含有的σ键数目为________。

②二氯二吡啶合铂中存在的微粒间作用力有________(填序号)。

a.离子键
b.氢键
c.范德华力
d.金属键
e.非极性键
③反式二氯二吡啶合铂分子是非极性分子,画出其结构式：________________。

(3)某研究小组将平面型的铂配合物分子进行层状堆砌,使每个分子中的铂原子在某一方向上排列成行,构成能导电的“分子金属”,其结构如图所示。

①硫和氮中,第一电离能较大的是_____________________________。

②“分子金属”可以导电,是因为________能沿着其中的金属原子链流动。

③“分子金属”中,铂原子是否以sp3的方式杂化？简述理由：______________。

(4)金属铂晶体中,铂原子的配位数为12,其立方晶胞沿x、y或z轴的投影图如图所示。

若金属铂的密度为d g·cm－3,则晶胞参数a＝________nm(列计算式)。

【试题解析】：(2)②二氯二吡啶合铂属于配位分子,所以不存在离子键,存在分子间作用力(范德华力)。

分子中的H都连在碳原子上,所以不可能有氢键。

当然不会有金属键。

在吡啶分子中存在碳碳间的非极性键。

所以答案为ce。

③反式二氯二吡啶合铂分子是非极性分子,要求分子的四个配体应该尽量对称,所以结构为。

(4)铂原子的配位数是12,说明金属为紧密堆积,立方晶胞,所以是面心立方最紧密堆积。

晶胞中有4个铂原子,质量为195×4/N A g。

晶体密度为
d g·cm－3,所以晶胞体积为780/N A d cm3。

将N A为6.02×1023mol－1带入,将晶胞体
积开立方根,得到晶胞参数a为3780
602d nm。

【试题参考答案】：(1)第Ⅷ5d96s1(2)①11②c、e
③
(3)①氮②电子③不是若铂原子轨道为sp3杂化,则该分子结构为四面体,非平
面结构(4)3780
602d
6.(1)一种由铁、碳形成的间隙化合物的晶体结构如图1所示,其中碳原子位于铁原子形成的八面体的中心,每个铁原子又为两个八面体共用,则该化合物的化学式为________________。

图1
图2
(2)电石(CaC2)是制备氯化氰(ClCN)的重要原料。

四方相碳化钙(CaC2)的晶胞结构如图2所示,其晶胞参数分别为a、b、c,且a＝b,c＝640 pm。

已知四方相碳化钙的密度为1.85g·cm－3,[C≡C]2－中键长为120 pm,则成键的碳原子与钙原子的距离为________pm和________pm。

(设阿伏加德罗常数的数值为6×1023)
【试题解析】：(2)侧面碳原子与钙原子的距离c－120 pm
2＝
640 pm－120 pm
2＝260
pm,一个晶胞中包含了Ca：1＋8×1
8＝2,C2：2×
1
2＋4×
1
4＝2,一个晶胞中包含了2
个CaC2,所以一个晶胞的质量为：m＝2M(CaC2)
N A＝
2×64
6×1023
(g),又因为ρ＝
m
V＝
m
abc
(1010)3
＝
m
b2c
(1010)3
,可以求出b＝
m(1010)3
cρ；底面碳原子与钙原子的距离
2
2b＝
2
2
2×64×(1010)3
6×1023×640×1.85
≈300 pm。

【试题参考答案】：(1)Fe3C(2)260300
7.太阳能电池板材料除单晶硅外,还有铜、铟、镓、硒等化学物质。

(1)人们把硅与氢元素形成的一类化合物叫硅烷。

硅烷的组成、结构与相应的烷烃相似,硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示,呈现这种变化的原因是________。

(2)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,其晶胞结构如图所示,则金刚砂晶体类型为________,
在SiC 中,每个C 原子周围最近的C 原子数目为________个；若晶胞的边长为a pm,则金刚砂的密度为________g/cm 3(用N A 表示阿伏伽德罗常数的值)。

【试题解析】：(1)由图像可知,在一系列硅烷中,随着相对分子质量的增大,分子间作用力增强,所以熔沸点升高。

(2)金刚砂晶体是由C 原子和Si 原子形成的原子晶体,在该晶胞中含有4个C 原
子,Si 原子数为18×8＋12×6＝4,即含有4个SiC,该晶胞为面心立方,且C 和Si 可以
互换,每两个C 原子间最近的距离为面对角线的一半,所以每个C 周围距离最近的
C 原子有3×82＝12个。

已知晶胞的边长为a pm,即a ×10－10 cm,其体积为a 3×10
－30 cm 3
,质量为40×4N A g,则金刚砂的密度为1.6×1032
a 3N A g/cm 3。

【试题参考答案】：(1)硅烷为分子晶体,随相对分子质量增大,分子间作用力增强,熔沸点升高 (2)原子晶体 12 1.6×1032/(a 3·N A )
8.下图为CaF 2、H 3BO 3(层状结构,层内的H 3BO 3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体的结构示意图,请回答下列问题：
图Ⅲ 铜晶体中铜原子堆积模型
(1)图Ⅰ所示的CaF 2晶体中与Ca 2＋最近且等距离的F －数为________,图Ⅲ中未标号的铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为________。

(2)图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是________,H 3BO 3晶体中B 原子个数与极性键个数比为________。

(3)三种晶体中熔点最低的是________,其晶体受热熔化时,克服的微粒之间的相互作用为__________________________________________________。

(4)结合CaF 2晶体的晶胞示意图,已知两个距离最近的Ca 2＋核间距离为a ×10－8cm,计算CaF 2晶体的密度为____________________。

【试题解析】：(1)CaF 2晶体中Ca 2＋的配位数为8,F －的配位数为4,Ca 2＋和F －个数比为1∶2,铜晶体中未标号的铜原子周围最紧邻的铜原子为上层1、2、3,同层的4、5、6、7、8、9,下层的10、11、12,共12个。

(2)H 3BO 3中B 原子最外层3个e －形成3条共价键,最外层共6个电子,H 是2电子结构,只有氧原子达到8电子稳定结构。

H 3BO 3晶体是分子晶体,相互之间通过氢键相连,每个B 原子形成3个B —O 极性键,每个O 原子形成1个O —H 共价键,共6个极性键。

(3)H 3BO 3晶体是分子晶体,熔点最低,熔化时克服了分子间作用力和氢键。

(4)一个晶胞中实际拥
有的Ca 2＋为8×18＋6×12＝4,F －为8个,晶胞顶点及六个面上的离子为Ca 2＋,晶胞内
部的离子为F －,1个晶胞实际拥有4个“CaF 2”。

则CaF 2晶体的密度：4×78 g·mol －1(2a ×10－8cm )3×6.02×1023 mol
－1 ≈183.2a 3g·cm －3。

【试题参考答案】：(1)8 12 (2)O 1∶6
(3)H 3BO 3 分子间作用力和氢键
(4)183.2a 3g·cm －3。