届高考化学一轮复习考点集训晶体结构与性质.docx

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届高考化学一轮复习考点集训晶体结构与性质

晶体结构与性质

1、下列说法中，不正确的是（　　）

A.现代化学中常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素

B.通过X-射线衍射实验来鉴定金属和非金属

C.测静电对液流的影响来判断液态分子的极性

D.通过直接测定熔融态物质的导电性来判断物质是否是离子化合物

【答案】D

【解析】本题考查学生对化学键的理解

离子化合物熔融时能导电，因此，通过直接测定熔融态物质的导电性来判断化合物是否是离子化合物

2、前四期元素A、B、C、D的原子序数依次增大，元素A核外电子有8种不同的运动状态；元素B的负一价离子的最外层电子数是次外层的4倍；元素C位于第四周期第ⅡA族；元素D最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。

（1）A原子核外有________种形状不同的原子轨道。

（2）与D同周期且同区的元素价层电子排布式为___________。

（3）上述四种元素中，第一电离能最小的是________________（填元素符号）。

（4）AB2的立体构型为___________，其中A的杂化方式为______________。

（5）A2的熔点比DA的___________（填“高”或“低”）。

（6）CA具有NaCl型结构，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CA的晶胞参数为α=480pm，则r（A2-）=________pm、r（D2+）=__________pm。

【答案】

（1）2

（2）3d104s2

（3）Ca

（4）V形（或角形）；sp3

（5）低

（6）169.68或170或

；70.32或70.3或

【解析】解：

元素A核外电子有8种不同的运动状态，有几种运动状态的电子，说明核外有几个电子，A核外有8个电子，即A为O，元素B的负一价离子的最外层电子数是次外层的4倍，B位于VIIA族，即B为F，元素C位于第四周期第ⅡA族，C为Ca，元素D最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子，D的价电子排布式为3d104s1，D为Cu，

（1）考查能级形状，O的电子排布式为1s22s22p4，有2个能级，即为s、p，形状为球形和哑铃型；

（2）考查元素周期表的分类以及价电子排布式的书写，Cu位于ds区，ds区包括IB和IIB，因此与Cu同周期且同区的元素是Zn，价层电子包括最外层和次外层d能级，即价电子排布式为3d104s2；

（3）考查第一电离能，金属性越强，第一电离能越小，Ca是金属性最强，因此第一电离能最小的是Ca；

（4）考查分子空间构型和杂化类型的判断，AB2是OF2，中心原子为O，有2个σ键，孤电子对数为（6-2×1）/2=2，价层电子对数为4，因此立体结构是V形或角形，价层电子对数等于杂化轨道数，即OF2中O杂化类型是为sp3；

（5）考查晶体熔沸点高低的判断，A2为O2，属于分子晶体，DA为CuO，属于离子晶体，离子晶体的熔沸点高于分子晶体，即O2的熔点低于CuO；

（6）考查晶胞的计算，DA的化学式为CuO，阴离子是O2-，阴离子采用面心立方最密堆积方式，即O2-位于面心和顶点，Cu2＋位于棱上和体心，面心对角线是4倍的O2-的半径，即O2-的半径为

=

，边长等于2个O2-的半径与2个Cu2＋半径的和，因此Cu2＋半径是

。

3、为了实现“将全球温度上升控制在2℃以内”，科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

（1）下列说法正确的是__________（填序号）。

A.CH4与CO2分子均为含有极性共价键的非极性分子B.第一电离能：

O>N>C

C.沸点高低：

CH4>SnH4>GeH4>SiH4D.CH

离子的空间构型为平面正三角形

（2）CH4和CO2在Ni催化作用下反应可获得化工原料CO和H2。

①Ni基态原子核外电子排布式为__________。

②与CO互为等电子体的阴离子的电子式为__________，Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni（CO）4，1molNi（CO）4中含有σ键的数目为__________。

（3）CH4和CO2在含有钛氧化物的某种催化剂作用下，可直接转化为CH3COOH。

①CH3COOH中C原子轨道杂化类型为__________；

②钛氧化物晶胞结构如图所示，写出其化学式：

__________。

【答案】AD1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2[∶C？

？

N∶]－或[∶C？

？

C∶]2－8mol或8×6.02×1023sp3、sp2TiO2

【解析】

（1）A、CH4分子中含有极性共价键C-H，空间构型为正四面体结构，为非极性分子，CO2中C=O为极性键，二氧化碳为直线型，是非极性分子，故A正确；B、同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素，故第一电离能顺序为：

N＞O＞C，故B错误；C．CH4、SnH4、GeH4、SiH4属于都不含有氢键的分子晶体，相对分子质量大的沸点高，所以沸点高低：

SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4，故C错误；D、CH3＋离子的价层电子对数=

=3，为sp2杂化，故D正确；故选AD；①Ni的原子序数为28，根据能量最低原理可写出电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2；②CO分子中含有2个原子、价电子数是10，与CO互为等电子体的与CO互为等电子体的阴离子微粒有CN－或C22－，其电子式为[∶C？

？

N∶]－或[∶C？

？

C∶]2－，该配合物的配离子中Ni原子和C原子之间有4个σ键，CO分子中C和O之间存在1个σ键，1个π键，1个配位键，因此4个CO有4个σ键，故1molNi（CO）4中含有8molσ键即8NA，8×6.02×1023；（3）①CH3COOH中C原子分别形成4个、3个δ键，没有孤对电子，分别为sp3杂化、sp2杂化，②该晶胞中氧原子个数为4×1/2+2=4，钛原子个数=8×1/8+1=2，所以化学式为TiO2。

4、Cu3N具有良好的电学和光学性能，在电子工业领城、航空航天领域、国防领域、通讯领域以及光学工业等领域中，发挥着广泛的、不可替代的作用。

（1）Cu+的核外电子排布式为__________；N元素与O元素的第一电离能比较:

N____O（填“>”、“<”或“=”）。

（2）与N3-含有相同电子数的四原子分子的空间构型为____________________。

（3）在Cu催化作用下，乙醇可被空气氧化为乙醛（CH3CHO），乙醛分子中醛其（

）碳原子的杂化方式为_________。

（4）[Cu（H2O）4]2+为平面正方形结构，其中的两个H2O被C1-取代可生成Cu（H2O）2Cl2，试画出其具有极性的分子的结构式________________。

（5）Cu3N的晶胞结构如图所示，N3-的配位数为________；若晶胞棱长为anm，NA表示阿伏加德罗常数的值，则Cu3N的密度p=______g/cm3[用含a和NA的式子表示，Mr（Cu3N）=206]

【答案】[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10>三角锥形sp2

6

【解析】

（1）Cu原子序数为29，Cu+的核外有28个电子，根据构造原理，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10；同周期从左向右第一电离能呈增大趋势，但N元素原子的2p能级有3个电子，处于半充满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N＞O。

（2）与N3-含有相同电子数的四原子分子为NH3，NH3中N原子形成3个σ键，有一对未成键的孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp3型杂化，孤对电子对成键电子的排斥作用较强，N-H之间的键角小于109°28′，所以氨气分子空间构型是三角锥形。

（3）乙醛分子中醛基上的碳原子含有3个σ键和1个π键，无孤对电子，采用sp2杂化。

（4）[Cu（H2O）4]2+为平面正方形结构，其中的两个H2O被C1-取代可生成Cu（H2O）2Cl2，有两种不同的结构，其具有极性的分子结构不对称，故结构式为：

。

（5）Cu3N的晶胞结构如图，Cu+个数=12×

=3，N3-=8×

=1，所以N3-的配位数=3×2=6，晶胞体积=（anm）3=（a×10-7cm）3，晶胞质量=

g，Cu3N的密度p=

g÷（a×10-7cm）3=

g/cm3。

点睛：

本题综合考查了物质结构与性质，主要涉及核外电子排布式、元素的电离能、原子轨道杂化方式及分子空间构型、极性分子和非极性分子、晶胞的计算等，考查的知识面很广，解题时根据构造原理、价层电子对互斥理论、密度公式等知识来分析解答，本题难点是晶胞的计算，判断晶胞配位数一般就是找三维空间内距离A原子最近的相邻的B原子个数，一般要A-B间距离都相同才能算是同一个配位，例如题中N3-的前后、左右、上下共6个Cu+与其配位；计算晶胞密度时，先求出晶胞的质量和体积，然后根据密度=质量÷体积计算，注意单位统一以及数据计算正确。

5、铁是目前应用最多的金属，铁的单质及其化合物用途非常广泛。

（1）K4[Fe（CN）6]可用作食盐的抗结剂。

基态钾原子的电子排布式为_______________。

（2）Na2[Fe（CN）5（NO）]可用作治疗高血压急症。

①Na、N、O的第一电离能有小到大的顺序为_______________。

②CN-中碳原子的杂化类型是_______________。

（3）过氧化氢在FeCl3催化作用下分解生成水和氧气。

①1molH2O2中σ键的数目为_______________。

②H2O的沸点比H2S高的原因是_______________。

（4）铁触媒是重要的催化剂。

CO易与铁触媒作用导致其失去催化活性：

Fe+5CO=Fe（CO）5；除去CO的化学方程式为[Cu（NH3）2]OOCCH3+CO+NH3=[Cu（NH3）3（CO）]OOCCH3。

①与CO互为等电子体的分子为_____________。

配合物[Cu（NH3）2]OOCCH3中不存在的的作用力是_______（填字母）。

a.离子键b.金属键c.配位键d.极性共价键

②Fe（CO）5在空气中燃烧的化学方程式为4Fe（CO）5+13O2

2Fe2O3+20CO2，Fe2O3的晶体类型是___________。

③铁的晶胞如图所示，若该晶体的密度是ag·cm-3，则两个最近的Fe原子间的距离为_____cm（设NA为阿伏伽德罗常数的值）。

【答案】1s22s32p63s23p64s1或[Ar]4s1Na

·

【解析】

（1）K是19号元素，基态钾原子的电子排布式为1s22s32p63s23p64s1或[Ar]4s1；

（2）①Na为金属且最外层只有一个电子，易失去一个电子形成稳定结构，三者中第一电离能最小，同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，N、O元素处于同一周期且原子序数逐渐增大，N处于第VA族，所以第一电离能N＞O，故答案为：

N＞O＞Na；②CN-为直线型，碳原子的杂化方式为sp；（3）①每个H2O2中含有3个σ键，则1molH2O2中σ键的数目为3NA或1.806×1024；②H2O的沸点比H2S高的原因是：

水分子间存在氢键，氢键比分子间作用力强；（4）①等电子体是指具有相同价电子数目和原子数目的分子或离子，与CO互为等电子体的分子为N2；配合物[Cu（NH3）2]OOCCH3中存在的的作用力是离子键、配位键、极性共价键，不存在金属键，答案选b；②Fe2O3是由铁离子和氧离子构成的离子晶体；③铁的晶胞如图所示，若该晶体的密度是ag·cm-3，设晶胞的边长为xcm,则两个最近的Fe原子间的距离为

xcm，根据均摊法可知一个晶胞含有的铁原子数为8×

+6×

=4，晶胞的体积V=x3cm3=

，解得x=

，则两个最近的Fe原子间的距离为

xcm=

·

。

6、【化学选修3:

物质结构与性质】铝、铁在生活、生产中有着广泛的用途，请回答下列问题。

（1）Fe2+的最外层电子排布式____________。

元素Fe与Mn的第三电离能分别为I3（Fe）、I3（Mn），则I3（Fe）______I3（Mn）（填“>”、“<"）。

（2）第四周期中，与Al原子未成对电子数相同的金属元素有____种。

气态氯化铝的分子组成为（AlCl3）2，其中Al、Cl均达8e-稳定结构，Al原子的杂化方式为__________。

根据等电子原理，AlO2-的空间构型为_____。

（3）Fe（CO）5的熔点为-20℃，沸点为103℃，易溶于乙醚，其晶体类型为______，晶体中σ键和π键的数目之比为______。

（4）科学家们发现某些含铁的物质可催化尿素合成肼（N2H4），沸点:

N2H4>C2H6的主要原因为____________。

（5）FeO晶体的晶胞如图所示，己知:

FeO晶体的密度为ρg/cm3，NA代表阿伏加德罗常数的值。

在该晶胞中，与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为_____；Fe2+与O2-最短核间距为______pm（用ρ和NA表示）。

【答案】3s23p63d6<4sp3直线型分子晶体1:

1前者可形成分子间氢键，后者只有范德华力12

×1010

【解析】

（1）核外电子排布是按能级顺序排布的，但在化学反应中失去电子是按从最外层到次外层依次失去，所以Fe2+的最外层电子排布式3s23p63d6；铁元素失去的第三个电子是3d6上的电子，而3d6容易失去一个电子形成比较稳定的3d5半充满状态，而Mn的价电子排布式为3d53s2，失去的第三个电子是3d5上的电子，这是个比较稳定的半充满状态，所以难易失去，因此I3（Fe）

（2）Al原子未成对电子数为1，所以在第四周期中，未成对电子数也是1个的有K、Sc、Cu、Ga共四种元素；根据气态氯化铝的分子组成为（AlCl3）2，要使每个原子都达到8e-稳定结构，Al除与三个Cl形成三个共键单键外，还要由Cl提供一个配位键，所以需要采用sp3的杂化方式形成四个等价的共价键；AlO2-中含有16个价电子，与CO2所含原子数相同、价电子数也相同，根据等电子原理，AlO2-的空间构型为直线型；

（3）根据Fe（CO）5的物理性质（熔沸点低，易溶于有机溶剂）可判断其为分子晶体；在CO原子团内有一个σ键和一个π键，所以该晶体中σ键和π键的数目之比为1:

1；

（4）在N2H4分子内有N—H键，所以能够在分子间形成氢键，而C2H6分子只有范德华力，所以前者沸点高于后者；

（5）分析该晶胞结构可知与Fe2+紧邻的Fe2+就是面对角线1/2线段两端的两个小黑球，距离相等的小黑球有12个；该晶体中含有的Fe=（1/8）×8+（1/2）×6=4，O=1+（1/4）×12=4，即含有4个FeO分子，所以该晶胞的质量m=72×4/NAg，其棱长a=

cm，而Fe2+与O2-最短核间距为棱长的一半，即

×1010pm=

×1010pm。

7、

（1）Fe（CO）5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）5晶体属于________（填晶体类型）。

（2）三氯化铁常温下为固体，熔点282℃，沸点315℃，在300℃以上易升华，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。

据此判断三氯化铁晶体类型为________。

【答案】分子晶体分子晶体

【解析】

（1）已知Fe（CO）5常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，根据分子晶体的物理性质：

分子晶体熔沸点低，易溶于有机溶剂，可知Fe（CO）5属于分子晶体；

（2）分子晶体熔沸点较低，三氯化铁常温下为固体，熔点282℃，沸点315℃，在300℃以上易升华，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。

据此判断三氯化铁晶体类型为分子晶体。

8、金属晶体中金属原子主要有三种常见的堆积方式：

体心立方堆积、面心立方堆积和六方堆积，其结构单元分别如下图中甲、乙、丙所示，则甲、乙、丙三种结构单元中，金属原子个数比为________。

【答案】1∶2∶3

【解析】甲中原子个数=1+8×

=2，乙中原子个数=8×

+6×

=4，丙中原子个数=12×

+2×

+3=6，所以金属原子个数比为2：

4：

6=1：

2：

3。

点睛：

本题考查了晶胞的计算，明确晶胞中每个原子被几个晶胞占有是解本题关键。

利用均摊法计算晶胞中原子个数，正方体中，顶点上的原子被8个晶胞占有，面上的原子被2个晶胞占有，棱上的原子被4个晶胞占有，占有丙图中顶点上的原子被6个晶胞占有。

9、第四周期有18种元素，其相关化合物在化工、医药、材料等领域均有着广泛的应用。

请回答下列问题：

（1）基态钙原子核外电子云形状为____________，电子占据的最高能层符号是____________。

（2）五氧化二钒（V2O5）是硫酸工业中重要的催化剂，基态钒原子的价电子排布式为____________。

（3）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，其中“亚铁”是关键成分，K3[Fe（CN）6]溶液是检验Fe2+的试剂，1molCN-中含π键的数目为____________，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____________。

（4）镓、锗、砷、硒的第一电离能由大到小的顺序为____________（用元素符号表示）；其中锗的化合物四氯化锗可用作光导纤维渗杂剂，其熔点为-49.5℃，沸点为83.1℃，则其晶体类型为____________，中心原子的杂化类型为____________；砷酸酸性弱于硒酸，从分子结构的角度解释原因____________；砷化硼是一种新型材料，或成为最好的热导体，其结构与金刚石相似，已知砷化硼晶胞参数为bpm，则该晶体的密度为____________g·cm-3。

（NA表示阿伏加德罗常数的值）。

【答案】球形和哑铃形N3d34s22NAFe3+的3d5半满状态更稳定As＞Se＞Ge＞Ga分子晶体sp3硒酸中非羟基氧原子较多（或其他合理解释）

【解析】

（1）基态钙原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,由于s、p两个能级的电子云形状分别为球形和哑铃形，所以基态钙原子核外电子云形状为球形和哑铃形；电子占据的最高能层是第四层，符号是N；

（2）钒的原子序数为23，所以其基态的价电子排布式为3d34s2；

（3）在CN-内部有一个σ，两个π键，所以1molCN-中含π键的数目为2NA；Fe2+的价电子排布式为3d6，Fe3+的价电子排布式为3d5，3d5是半充满状态，比较稳定，所以Fe2+易被氧化成Fe3+；

（4）同周期主族元素的第一电离能从左到右是依次增大的，但其中ⅡA和ⅢA，以及ⅤA和ⅥA之间存在有全满和半满的情况，所以有反常现象，因此镓、锗、砷、硒的第一电离能由大到小的顺序为As＞Se＞Ge＞Ga；四氯化锗的熔沸点都很低，所以其晶体为分子晶体；中心原子即Ge的杂化类型为sp3，可以和四个氯原子形成四个等价的共价键；砷酸的分子式为H3AsO4，而硒酸的分子式为H2SeO4，所以在分子结构上，砷酸分子中的非羟基氧原子数少于硒酸的，所以砷酸酸性弱于硒酸；根据金刚石的晶胞结构可知，每个砷化硼晶胞中含有4个BAs分子，所以每个晶胞的质量m=

，其体积为V=（b×10-10）3cm3，所以该晶体的密度为

10、如下图所示的甲、乙、丙三种晶体：

试写出：

（1）甲晶体的化学式（X为阳离子）为________。

（2）乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是________。

（3）丙晶体中每个D周围结合E的个数是________个。

【答案】X2Y1:

2:

18

【解析】只需掌握晶体立方体中粒子实际占有“份额”的规律：

顶点粒子在立方体中实占

，立方体面上粒子实占

，立方体棱边上粒子实占

，立方体内部粒子占有1算1统计。

（1）甲中两个X原子位于立方体面心，算为1，Y位于立方体顶点，实际占有：

×4＝

个，X：

Y＝1：

＝2：

1，所以甲的化学式为X2Y；

（2）乙中A占有：

×8＝1，B占有

×4＝2，C占有1个，由此推出A：

B：

C＝1：

2：

1；（3）丙中D周围的E的个数与E周围D的个数相同，E周围有8个D，所以D周围有8个E。

点睛：

本题主要考查了均摊法和晶胞的结构，注重基础知识的考查。

根据均摊法，

（1）甲晶体的晶胞中X的个数为1，Y的个数为8×

=1，所以化学式为XY；

（2）乙晶体的晶胞中A的个数为8×

=1，B的个数为6×

=3，C的个数为1，据此答题；（3）根据晶胞结构图可知，D在晶胞的顶点上，E在晶胞的体心，因为每个晶胞的顶点可以连有8个晶胞，所以每个D周围结合有8个E，据此答题。

11、【选修3——物质结构与性质】B、C、N、Si是几种常见的重要非金属元素，其形成的各种化合物在自然界中广泛存在。

（1）基态硅原子的电子排布式为________________________________。

B、C、N元素原子的第一电离能由大到小的顺序为______________________。

（2）BF3与一定量的水可形成如图所示晶体R。

①晶体R中各种微粒间的作用力涉及___________（填字母代号）。

a.离子键b.共价键C.配位键d.金属键e.范德华力

②晶体R中阴离子的空间构型为___________________________。

（3）乙二胺（H2NCH2CH2NH3）与CuCl2溶液可形成配离子（结构如图所示），乙二胺分子中氮原子的杂化类型为_______。

乙二胺和三甲胺[N（CH3）3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的佛点高得多，其原因是_______。

（4）氮化硼（BN）晶体有多种相结构。

六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。

它的晶体结构如图所示。

六方相氮化硼是否含有π键?

______（填“含”或“不含”），其质地软的原因是________________________________________，该物质能否导电？

____________（填“能”或“不能”），其原因是______________________________。

（5）SiC是原子晶体，其晶胞结构类似金刚石，假设正方体的边长为acm，估算SiC晶体的密度为______g·cm-3（用含NA、a的代数式表示）。

【答案】1s22s22p63s23p2N>C>Babc四面体形sp3杂化乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键不含层间作用力小，导致其质地软不能层状结构中没有自由移动的电子40×4/a3NA

【解析】⑴根据能量由低到高的原则写硅原子的电子排布式：

1s22s22p63s23p2。

同一周期自左向右元素的第一电离能呈增大的趋势，因此B、C、N元素原子的第一电离能由大到小的顺序为：

N>C>B；答案为：

1s22s22p63s23p2，N>C>B

⑵）晶体（

）中含有共价键、配位键、氢键、范德华力，不存在离子键和金属键；R中阴离子

的空间构型为四面体形；答案为：

abc；四面体形

⑶乙二胺分子中氮原子通过3个共价键与2个H原子、1个C原子成键，所以N原子杂化方式为：

sp3杂化；乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键，所以乙二胺比三甲胺的沸点高得多；答案为：

sp3杂化；乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键.

⑷六方相氮化硼不含有π键，N、B原子只能形成3个共价键，层间作用力小，