届高考化学一轮复习山东专用晶体结构与性质学案.docx

1、届高考化学一轮复习山东专用晶体结构与性质学案专题八晶体结构与性质挖命题【考情探究】考点内容解读5年考情预测热度考题示例难度关联考点晶胞1.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2.了解金属晶体常见的堆积方式2014山东理综,33,12分难杂化类型共价键晶体结构与性质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.了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系2016课标,37,15分难核外电子排布元素周期律分析解读本专题作为高考命题区分度的重要题型

2、,其命题是在综合题中,由前面定性考查,转向定量计算,反映考生理解能力和计算能力的重要依据。试题难度大,为高考必考点。【真题典例】破考点【考点集训】考点一晶胞1.(2018山东菏泽一模,35)砷(As)可作为半导体材料锗(Ge)和硅的掺杂元素,这些材料广泛应用于发光二极管、红外线发射器等。回答下列问题:(1)天然的SiO2存在形态有结晶形和无定形两大类,结晶形SiO2能自发地呈现规则多面体外形的性质被称为晶体的性,区分这两种形态的SiO2最可靠的方法是对固体进行实验。(2)基态砷原子的价电子排布图为,最高能层符号为,Ge、As、Se的第一电离能从大到小的顺序为。(3)锗元素与碳元素类似,可形成锗

3、烷(GenH2n+2),但至今没有发现n大于5的锗烷,根据下表提供的数据分析其中的原因:。化学键CCCHGeGeGeH键能(kJmol-1)346411188288(4)GeCl4分子中的键角为,GeH4分子中Ge的轨道和H的轨道重叠形成键。(5)立方砷化镓的晶胞如下图所示,已知晶胞边长为565 pm,则GaAs键的键长为pm(只列出算式即可),GaAs键中共用电子对偏向(填“Ga”或“As”)。答案(1)自范X-射线衍射(2) NAsSeGe(3)锗烷中GeGe键和GeH键键能较小,易断裂,导致长链锗烷难以形成(4)10928sp3杂化1s(5)565As2.(2018山东天成第二次大联考,

4、18)C、O、Si、S、Fe是重要的化学元素,在中学化学中对它们的单质和化合物的研究颇多。(1)C、O、Si三种元素第一电离能由大到小的顺序是。(2)CS2是重要的溶剂,CS2中C原子的杂化方式为,其空间构型为。(3)基态Fe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。(4)晶胞推导有助于我们理解晶体结构。将NaCl晶胞(如下图)中的所有Cl-去掉,并将Na+全部换成Si原子,再在间隔的“小立方体”中心处各放置一个Si原子便构成了晶体Si的一个晶胞,若再在每两个距离最近的Si原子中心连线的中点处增添一个O原子,便构成了SiO2晶胞。由此可推算SiO2晶胞中有个Si

5、原子,个O原子。简述利用NaCl晶胞推导出CsCl晶胞的方法:。答案(1)OCSi(2)sp直线形(3)N球形(4)816将NaCl晶胞中面心上的Na+和棱上的Cl-全部去掉,将顶角上的Na+替换为Cs+(或其他合理答案)考点二晶体结构与性质1.(2018山东七校联合体二模,35)C60具有完美的球形结构。之后Si60、N60球形分子被不断制备出来。回答下列问题:(1)Si的核外电子排布式为,C和N元素中第一电离能较大的是。(2)富勒烯衍生物具有良好的光电性能,富勒烯(C60)的结构如上图所示,C60属于晶体。(3)N60的晶体中存在的作用力有(填字母标号)。A.共价键B.离子键C.氢键D.范

6、德华力E.配位键F.金属键(4)氮的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成:已知其阴离子构型为平面正三角形,则其阳离子的构型为形,阳离子中氮的杂化方式为。(5)金属M(相对原子质量为m)与N60形成的化合物晶体结构如下图所示(其中白球代表N60,黑球代表金属M),若其晶胞边长为k pm,NA代表阿伏加德罗常数的值,则其密度为gcm-3,该化合物中N60的配位数为。答案(1)1s22s22p63s23p2或Ne3s23p2N(2)分子(3)AD(4)直线sp(5)或42.(2018山东聊城三模,35)铁、钴、镍等金属及其化合物在科学研究和工业生产中应用十分广泛。回答下列问题:(1)铁、钴、镍的

7、基态原子核外未成对电子数最多的是。(2)酞菁钴分子的结构简式如图所示,中心离子为钴离子,酞菁钴分子中与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是(填“1”“2”“3”或“4”),三种非金属元素的电负性由大到小的顺序为(用相应的元素符号表示);氮原子的杂化轨道类型为。(3)Fe(CO)x常温下呈液态,熔点为-20.5 ,沸点为103 ,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)x晶体属于(填晶体类型),若配合物Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,则x=。(4)NiO、FeO的晶体结构类型与氯化钠的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm,则熔点:NiOFeO

8、(填“”“CHsp2、sp3(3)分子晶体5(4)具有相同电荷数的离子半径越小,晶格能越大(5)4炼技法【方法集训】方法有关晶胞的计算1.(2017山东潍坊二模,35)C、O、N、Cl是重要的非金属元素,它们的单质和化合物有重要的应用。回答下列问题:(1)C、O、N、Cl四种元素中基态原子未成对电子数最多的是,C、O、Cl原子得到电子时放出热量,而N原子得到电子却吸收热量的原因是 。(2)N的空间构型为;H2O分子中HO键间的键角小于NH3分子中NH键间的键角的原因是 。(3)CO可形成多种配位化合物,CO的结构式为,与CO互为等电子体且带1个单位负电荷的阴离子化学式为。(4)C元素的单质石墨

9、烯的结构可以看作是单层的石墨,其中碳原子的杂化方式为;C60的晶体结构类似于干冰,则每个C60晶胞的质量为g(用含NA的式子表示,NA表示阿伏加德罗常数的值)。(5)NaCl晶体的结构如下图所示。已知:NaCl晶体的密度为a gcm-3,则NaCl晶体中最近两个Na+的距离为cm(用含a、NA的式子表示,NA表示阿伏加德罗常数的值)。答案(1)NN的核外电子排布为1s22s22p3,2p轨道半充满,比较稳定;如果得到电子,破坏稳定状态,需要吸收能量(2)平面三角形H2O中O原子有两对孤对电子,NH3中N原子只有一对孤对电子,H2O中孤对电子对成键电子的排斥力更大,因而键角变得更小(3)CN-(

10、4)sp2(5)2.(2018山东聊城一模,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缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物,临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收,避免生成Fe3+,从结构角度来看,Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是。(3)SCN-可用于Fe3+的检验,其对应的酸有两种,分别为硫氰酸(HS)和异硫氰酸(HN C S)。写出与SCN-互为等电子体的一种微粒:(分子或离子)

11、;硫氰酸分子中键和键的个数之比为;异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高的原因是。(4)TiCl3可用作烯烃定向聚合的催化剂,如:nCH3CH CH2􀰷CH(CH3)CH2􀰻。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(Ti4+位于立方体的顶点,Ca2+处于立方体的中心)。该晶体中,Ti4+和周围个O2-紧邻;若该晶胞的密度为d g/cm3,则钛氧键的键长为cm(用含NA的代数式表示,NA表示阿伏加德罗常数的值)。答案(1)球形2(2)Fe3+的3d轨道半充满更稳定(

12、3)N2O、CO2、CS2、OCN-23异硫氰酸分子间含有氢键(4)sp2、sp3Cl(5)12过专题【五年高考】A组山东省卷、课标卷题组考点一晶胞1.(2014课标,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,1 mol乙醛

13、分子中含有的键的数目为。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a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为。列式表示Al单质的密度gcm-3(不必计算出结果)。答案(1)X-射线衍射(2)41s22s22p63s23p63d5血红色(3)sp3、sp26NACH3COOH存在分子间氢键16(4)122.(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

14、烯(图乙)。(1)图甲中,1号C与相邻C形成键的个数为。(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)sp3CH3OHCO2H2H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2分子量较大、范德华力较大(4)离子键

15、和键(键)(5)0.1480.076B组其他自主命题省(区、市)卷题组考点一晶胞1.(2017江苏单科,21A,12分)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。(1)Fe3+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FexNy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)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变

16、化如图2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为。图1FexNy晶胞结构示意图图2转化过程的能量变化答案(1)Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5(2)sp2和sp39 mol(3)HCO(4)乙醇分子间存在氢键(5)Fe3CuN考点二晶体结构与性质2.(2016海南单科,19-,14分)M是第四周期元素,最外层只有1个电子,次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题:(1)单质M的晶体类型为,晶体中原子间通过作用形成面心立方密堆积,其中M原子的配位数为。(2)元素Y基态原子的核外电子排布式为,其同周期元素中,第一电离能最大的是(

17、写元素符号)。元素Y的含氧酸中,酸性最强的是(写化学式),该酸根离子的立体构型为。(3)M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。该化合物的化学式为,已知晶胞参数a=0.542 nm,此晶体的密度为gcm3。(写出计算式,不要求计算结果。阿伏加德罗常数为NA)该化合物难溶于水但易溶于氨水,其原因是。此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色,深蓝色溶液中阳离子的化学式为。答案(1)金属晶体金属键12(2)1s22s22p63s23p5Ar HClO4正四面体(3)CuCl或Cu+可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子)Cu(NH3)42+3.(2018海南单科,19-,14分)黄铜矿是主要的

18、炼铜原料,CuFeS2是其中铜的主要存在形式。回答下列问题:(1)CuFeS2中存在的化学键类型是。下列基态原子或离子的价层电子排布图正确的是(填标号)。(2)在较低温度下CuFeS2与浓硫酸作用时,有少量臭鸡蛋气味的气体X产生。X分子的立体构型是,中心原子杂化类型为,属于(填“非极性”或“极性”)分子。X的沸点比水低的主要原因是 。(3)CuFeS2与氧气反应生成SO2,SO2中心原子的价层电子对数为,共价键的类型有。(4)四方晶系CuFeS2晶胞结构如图所示。Cu+的配位数为,S2-的配位数为。已知:a=b=0.524 nm,c=1.032 nm,NA为阿伏加德罗常数的值,CuFeS2晶体

19、的密度是gcm-3(列出计算式)。答案(1)离子键CD(2)V形sp3极性水分子间存在氢键(3)3键和键(4)44C组教师专用题组考点一晶胞1.(2013课标,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,

20、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CCCHCOSiSiSiHSiO键能/(kJmol-1)356413336226318452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。SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是。(6)在硅酸盐中,Si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

21、+4NH3+2MgCl2(5)CC键和CH键较强,所形成的烷烃稳定。而硅烷中SiSi键和SiH键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成CH键的键能大于CO键,CH键比CO键稳定。而SiH键的键能却远小于SiO键,所以SiH键不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO键(6)sp313SiO3(或Si)考点二晶体结构与性质2.(2013课标,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。该化合物的化学式为;D的配位数为;列式计算该晶体的密度gcm-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)KF(每空2分,共4分)(3)K2NiF46(2分,1分,共3分)=3.4(2分)(4)离子键、配位键FeF63-F-(2分,1分,1分