
(1)氟原子激發(fā)態(tài)的電子排布式有________,其中能量較高的是________。(填標(biāo)號(hào))
a.1s22s22p43s1b.1s22s22p43d2
c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2
(2)①一氯乙烯(C2H3Cl)分子中,C的一個(gè)______雜化軌道與Cl的3px軌道形成C—Cl________鍵,并且Cl的3pz軌道與C的2pz軌道形成3中心4電子的大π鍵( eq \i\pr\in(3,4,) )。
②一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中,C—Cl鍵長(zhǎng)的順序是__________________________,理由:(ⅰ)C的雜化軌道中s成分越多,形成的C—Cl鍵越強(qiáng);(ⅱ)________________________________________________________。
(3)鹵化物CsICl2受熱發(fā)生非氧化還原反應(yīng),生成無色晶體X和紅棕色液體Y。X為________。解釋X的熔點(diǎn)比Y高的原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)α-AgI晶體中I-離子作體心立方堆積(如圖所示),Ag+主要分布在由I-構(gòu)成的四面體、八面體等空隙中。在電場(chǎng)作用下,Ag+不需要克服太大的阻力即可發(fā)生遷移。因此,α-AgI晶體在電池中可作為________。
已知阿伏加德羅常數(shù)為NA,則α-AgI晶體的摩爾體積Vm=________ m3·ml-1(列出算式)。
2.[2023·全國(guó)乙卷][化學(xué)——選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
中國(guó)第一輛火星車“祝融號(hào)”成功登陸火星。探測(cè)發(fā)現(xiàn)火星上存在大量橄欖石礦物(MgxFe2-xSiO4)?;卮鹣铝袉栴}:
(1)基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布式為________。橄欖石中,各元素電負(fù)性大小順序?yàn)開_______,鐵的化合價(jià)為________。
(2)已知一些物質(zhì)的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表:
Na與Si均為第三周期元素,NaCl熔點(diǎn)明顯高于SiCl4,原因是____________________。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點(diǎn)變化趨勢(shì)及其原因__________________________。SiCl4的空間結(jié)構(gòu)為________,其中Si的軌道雜化形式為________。
(3)一種硼鎂化合物具有超導(dǎo)性能,晶體結(jié)構(gòu)屬于立方晶系,其晶體結(jié)構(gòu)、晶胞沿c軸的投影圖如下所示,晶胞中含有________個(gè)Mg。該物質(zhì)化學(xué)式為________,B-B最近距離為________。
3.北宋沈括《夢(mèng)溪筆談》中記載:“信州鉛山縣有苦泉,流以為澗。挹其水熬之,則成膽礬,烹膽礬則成銅。熬膽礬鐵釜,久之亦化為銅?!被卮鹣铝袉栴}:
(1)基態(tài)Cu原子的簡(jiǎn)化電子排布式為________;量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)原子軌道,基態(tài)Cu原子核外電子有________個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
(2)膽礬的化學(xué)式為CuSO4·5H2O,其中SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) 的空間結(jié)構(gòu)為________。
(3)Cu2+能與乙二胺四乙酸根離子形成配離子,組成該陰離子的四種元素的電負(fù)性由大到小的順序是________,第一電離能最大的是________;C、N原子的軌道雜化類型分別為________、________。
(4)
某種合金的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶體中K原子的配位數(shù)為________;已知金屬原子半徑r(Na)和r(K),計(jì)算晶體的空間利用率:________(假設(shè)原子是剛性球體,用代數(shù)式表示)。
4.氧化鋅在液晶顯示器、薄膜晶體管、發(fā)光二極管等產(chǎn)品中均有應(yīng)用,常用下列三種鋅鹽為原料經(jīng)高溫分解制備。
回答下列問題:
(1)Zn為30號(hào)元素,它在元素周期表中的位置是________。
(2)原料Ⅰ中陰離子空間結(jié)構(gòu)為________,其等電子體為________(寫出1種即可)。
(3)原料Ⅱ、Ⅲ陰離子對(duì)應(yīng)的酸沸點(diǎn)較高的是________________(寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式),原因是____________________________。
(4)關(guān)于以上幾種鋅鹽說法正確的是________(填序號(hào))。
A.化合物Ⅱ中電負(fù)性最大的元素是O
B.化合物Ⅱ中所有C原子的雜化形式均為sp3
C.化合物Ⅲ中只存在離子鍵和極性共價(jià)鍵
D.化合物Ⅰ陰離子中σ鍵和π鍵數(shù)目比為2∶1
(5)ZnO存在多種晶體結(jié)構(gòu),其中纖鋅礦型和閃鋅礦型是最常見的晶體結(jié)構(gòu),如圖為這兩種晶體的局部結(jié)構(gòu)。
①圖甲不是纖鋅礦型ZnO的晶胞單元,原因是____________________________。
②圖乙閃鋅礦型屬于立方晶胞,原子1的坐標(biāo)為( eq \f(1,2) , eq \f(1,2) ,0),則原子2的坐標(biāo)為________。
③圖乙的閃鋅礦型ZnO晶體中離O原子距離最近的Zn原子個(gè)數(shù)為________,其晶胞參數(shù)為a nm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則晶體密度為________ g·cm-3(列出計(jì)算式)。
5.[2023·全國(guó)甲卷][化學(xué)——選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
將酞菁—鈷鈦菁—三氯化鋁復(fù)合嵌接在碳納米管上,制得一種高效催化還原二氧化碳的催化劑?;卮鹣铝袉栴}:
(1)圖1所示的幾種碳單質(zhì),它們互為________,其中屬于原子晶體的是________,C60間的作用力是________。
(2)酞菁和鈷酞菁的分子結(jié)構(gòu)如圖2所示。
酞菁分子中所有原子共平面,其中p軌道能提供一對(duì)電子的N原子是________(填圖2酞菁中N原子的標(biāo)號(hào))。鈷酞菁分子中,鈷離子的化合價(jià)為________,氮原子提供孤對(duì)電子與鈷離子形成________鍵。
(3)氣態(tài)AlCl3通常以二聚體Al2Cl6的形式存在,其空間結(jié)構(gòu)如圖3a所示,二聚體中Al的軌道雜化類型為________。AlF3的熔點(diǎn)為1 090 ℃,遠(yuǎn)高于AlCl3的192 ℃,由此可以判斷鋁氟之間的化學(xué)鍵為________鍵。AlF3結(jié)構(gòu)屬立方晶系,晶胞如圖3b所示,F(xiàn)-的配位數(shù)為________。若晶胞參數(shù)為a pm,晶體密度ρ=________g·cm-3(列出計(jì)算式,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。
專練57 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合應(yīng)用
1.(1)ad d
(2)①sp2 σ ②C2H5Cl>C2H3Cl>C2HCl Cl參與形成的大π鍵越多,形成的C—Cl鍵越短
(3)CsCl CsCl是離子晶體,熔化時(shí)需要克服Cs+和Cl-之間的離子鍵,而ICl是分子晶體,熔化時(shí)只需要克服范德華力
(4)固體離子導(dǎo)體 eq \f(1,2) (5.04×10-10)3NA
解析:(1)基態(tài)氟原子的核外電子排布式為1s22s22p5,有9個(gè)電子,排除b、c項(xiàng);a項(xiàng),相當(dāng)于F原子的一個(gè)電子從2p能級(jí)躍遷到3s能級(jí),屬于激發(fā)態(tài)氟原子,正確;d項(xiàng),相當(dāng)于F原子的兩個(gè)電子從2p能級(jí)躍遷到3p能級(jí),屬于激發(fā)態(tài)氟原子,正確;在兩個(gè)激發(fā)態(tài)氟原子中,由于3p能級(jí)的能量高于3s能級(jí),且d中發(fā)生躍遷的電子數(shù)目多于a,故d的能量較高。(2)①C2H3Cl分子中存在碳碳雙鍵,C原子為sp2雜化,雜化軌道只能形成σ鍵,故在C2H3Cl分子中,C的一個(gè)sp2雜化軌道與Cl的3px軌道形成C—Cl σ鍵。②C2H5Cl分子中只存在σ鍵,C原子為sp3雜化;C2H3Cl分子中存在一個(gè) eq \i\pr\in(3,4,) 的大π鍵,C原子為sp2雜化;C2HCl分子中存在兩個(gè) eq \i\pr\in(3,4,) 的大π鍵[1個(gè)是Cl(3pz)-C(2pz),1個(gè)是Cl(3py)-C(2py)],C原子為sp雜化。雜化軌道中s成分越多(sp3、sp2、sp雜化軌道中s成分依次增多),形成的C—Cl鍵越強(qiáng);Cl參與形成的大π鍵越多,形成的C—Cl鍵越短,故C—Cl鍵長(zhǎng)順序?yàn)镃2H5Cl>C2H3Cl>C2HCl。(3)由CsICl2受熱發(fā)生非氧化還原反應(yīng)知,CsICl2受熱分解生成CsCl和ICl,故無色晶體X為CsCl,紅棕色液體Y為ICl;由于CsCl是離子晶體,熔化時(shí)需要克服Cs+和Cl-之間的離子鍵,而ICl是分子晶體,熔化時(shí)只需要克服范德華力,離子鍵比范德華力強(qiáng)得多,故CsCl的熔點(diǎn)高于ICl。(4)在α-AgI晶體中,Ag+可以發(fā)生遷移,故α-AgI晶體在電池中可以作為固體離子導(dǎo)體。由于α-AgI晶體中I-作體心立方堆積,由“均攤法”知,1個(gè)晶胞中含有I-數(shù)目為8× eq \f(1,8) +1=2,即1個(gè)晶胞中含有2個(gè)α-AgI,則α-AgI晶體的摩爾體積Vm= eq \f(1,2) (504×10-12 m)3·NA ml-1= eq \f(1,2) (5.04×10-10)3NA m3·ml-1。
2.(1)3d64s2 O>Si>Fe>Mg +2
(2)鈉的電負(fù)性小于硅,氯化鈉為離子晶體,而SiCl4為分子晶體 隨著同族元素的電子層數(shù)的增多,其熔點(diǎn)依次升高,其原因是:SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶體,分子晶體的熔點(diǎn)由分子間作用力決定,相對(duì)分子質(zhì)量增大,其分子間作用力依次增大,分子間作用力越大則其熔點(diǎn)越高 正四面體 sp3
(3)1 MgB2 eq \f(\r(3),3) a
解析:(1)Fe為26號(hào)元素,基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布式為3d64s2。元素的金屬性越強(qiáng),其電負(fù)性越小,元素的非金屬性越強(qiáng)則其電負(fù)性越大,因此,橄欖石(MgxFe2-xSiO4)中,各元素電負(fù)性大小順序?yàn)镺>Si>Fe>Mg;因?yàn)镸gxFe2-xSiO4中Mg、Si、O的化合價(jià)分別為+2、+4和-2,x+2-x=2,根據(jù)化合物中各元素的化合價(jià)的代數(shù)和為0,可以確定鐵的化合價(jià)為+2。
(2)Na與Si均為第三周期元素,NaCl熔點(diǎn)明顯高于SiCl4,原因是:鈉的電負(fù)性小于硅,氯化鈉為離子晶體,其熔點(diǎn)較高;而SiCl4為分子晶體,其熔點(diǎn)較低。由表中的數(shù)據(jù)可知,SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點(diǎn)變化趨勢(shì)為:隨著同族元素的電子層數(shù)的增多,其熔點(diǎn)依次升高,其原因是:SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶體,分子晶體的熔點(diǎn)由分子間作用力決定,相對(duì)分子質(zhì)量增大,其分子間作用力依次增大,分子間作用力越大則其熔點(diǎn)越高。SiCl4的空間結(jié)構(gòu)為正四面體,其中Si的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,因此Si的軌道雜化形式為sp3。
(3)由硼鎂化合物的晶體結(jié)構(gòu)可知Mg位于正六棱柱的頂點(diǎn)和面心,由均攤法可以求出正六棱柱中含有12× eq \f(1,6) +2× eq \f(1,2) =3個(gè)Mg,由晶胞沿c軸的投影圖可知本題所給晶體結(jié)構(gòu)包含三個(gè)晶胞,則晶胞中Mg的個(gè)數(shù)為1;晶體結(jié)構(gòu)中B在正六棱柱體內(nèi)共6個(gè),則該物質(zhì)的化學(xué)式為MgB2;由晶胞沿c軸的投影圖可知,B原子在圖中兩個(gè)正三角形的重心,該點(diǎn)到頂點(diǎn)的距離是該點(diǎn)到對(duì)邊中點(diǎn)距離的2倍,頂點(diǎn)到對(duì)邊的垂線長(zhǎng)度為 eq \f(\r(3),2) a,因此B-B最近距離為 eq \f(\r(3),2) a× eq \f(1,3) ×2= eq \f(\r(3),3) a。
3.(1)[Ar]3d104s1 15
(2)正四面體形
(3)O>N>C>H N sp2、sp3 sp3
(4)6 eq \f(π[3r3(Na)+r3(K)],6[r(Na)+r(K)]3) ×100%
解析:(1)基態(tài)Cu原子核外有29個(gè)電子,簡(jiǎn)化電子排布式為[Ar]3d104s1;基態(tài)Cu原子核外電子占據(jù)幾個(gè)軌道,其核外電子就有幾個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),則基態(tài)Cu原子核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)種類數(shù)為1+1+3+1+3+5+1=15。(2)SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) 中硫原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+ eq \f(1,2) ×(6+2-4×2)=4,空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。(3)元素的非金屬性越強(qiáng),電負(fù)性越大,則電負(fù)性由大到小的順序是O>N>C>H;同周期主族元素第一電離能呈增大趨勢(shì),但N原子2p能級(jí)處于半滿狀態(tài),更穩(wěn)定,則四種元素中第一電離能最大的是N;該離子中亞甲基上的C原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4、—COO-中的C原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,則C原子采用sp3、sp2雜化,N原子采用sp3雜化。(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)判斷,距離K原子最近的Na原子個(gè)數(shù)為6,則K原子的配位數(shù)是6;該晶胞棱長(zhǎng)=2[r(Na)+r(K)],晶胞體積=[2r(Na)+2r(K)]3,該晶胞中Na原子個(gè)數(shù)=12× eq \f(1,4) =3,K原子個(gè)數(shù)= eq \f(1,8) ×8=1,原子總體積=3× eq \f(4,3) π[r(Na)]3+ eq \f(4,3) π[r(K)]3,晶體的空間利用率= eq \f(原子總體積,晶胞體積) ×100%= eq \f(π[3r3(Na)+r3(K)],6[r(Na)+r(K)]3) ×100%。
4.(1)第四周期第ⅡB族
(2)平面三角形 NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) (或SO3,合理即可)
(3)HOOC—COOH HOOC—COOH的相對(duì)分子質(zhì)量高于CH3COOH,且HOOC—COOH存在兩個(gè)羧基,可以形成更多的分子間氫鍵 (4)A
(5)①晶胞單元是晶體的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)單元,該結(jié)構(gòu)中包含了三個(gè)更小的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元
②( eq \f(1,4) , eq \f(3,4) , eq \f(3,4) ) ③4 eq \f(4×(65+16)×1021,NA×a3)
解析:(1)Zn為30號(hào)元素,位于第四周期第ⅡB族。(2)原料Ⅰ中陰離子為CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) ,碳原子所含孤電子對(duì)數(shù)為 eq \f(1,2) ×(4+2-3×2)=0,所形成σ鍵數(shù)為3,價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,空間結(jié)構(gòu)為平面三角形;原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微粒互為等電子體,CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 的等電子體有NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、SO3等。(3)原料Ⅱ、Ⅲ陰離子對(duì)應(yīng)的酸分別為CH3COOH、HOOC—COOH,HOOC—COOH的相對(duì)分子質(zhì)量高于CH3COOH,同時(shí)HOOC—COOH存在兩個(gè)羧基,可以分別與其他分子形成更多的分子間氫鍵,所以沸點(diǎn)較高。(4)化合物Ⅱ中O的非金屬性最強(qiáng),電負(fù)性最大,A項(xiàng)正確;化合物Ⅱ中甲基上的碳原子為sp3雜化,而羧基中的碳原子為sp2雜化,B項(xiàng)錯(cuò)誤;化合物Ⅲ中,兩個(gè)C原子之間還存在非極性共價(jià)鍵,C項(xiàng)錯(cuò)誤;單鍵均為σ鍵,雙鍵中有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,則化合物Ⅰ的陰離子中σ鍵和π鍵數(shù)目比為3∶1,D項(xiàng)錯(cuò)誤。(5)①晶胞單元是晶體的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)單元,圖示結(jié)構(gòu)中包含了三個(gè)更小的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元,所以不是纖鋅礦型ZnO的晶胞單元;②根據(jù)原子1的坐標(biāo)及建系方式判斷,原子2的坐標(biāo)為( eq \f(1,4) , eq \f(3,4) , eq \f(3,4) );③以頂面面心的O原子為例,該晶胞中有2個(gè)Zn原子距離其最近且相等,該晶胞的上方晶胞中還有兩個(gè),所以離O原子距離最近的Zn原子數(shù)為4;根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知,該晶胞中有4個(gè)Zn原子,4個(gè)O原子,晶胞的質(zhì)量為 eq \f((65+16)×4,NA) g,晶胞參數(shù)為a nm,則該晶體密度= eq \f(4×(65+16)×1021,NA×a3) g·cm-3。
5.(1)同素異形體 金剛石 范德華力
(2)③ +2 配位
(3)sp3 離子 2 eq \f(84×1030,NA·a3)
解析:(1)同一元素形成的不同單質(zhì)之間互為同素異形體。圖1所示的幾種碳單質(zhì),它們的組成元素均為碳元素,因此,它們互為同素異形體;其中金剛石屬于原子晶體,石墨屬于混合型晶體,C60屬于分子晶體,碳納米管不屬于原子晶體;C60間的作用力是范德華力;
(2)已知酞菁分子中所有原子共平面,則其分子中所有的C原子和所有的N原子均為sp2雜化,且分子中存在大π鍵,其中標(biāo)號(hào)為①和②的N原子均有一對(duì)電子占據(jù)了一個(gè)sp2雜化軌道,其p軌道只能提供1個(gè)電子參與形成大π鍵,標(biāo)號(hào)為③的N原子的 p軌道能提供一對(duì)電子參與形成大π鍵,因此標(biāo)號(hào)為③的N原子形成的N—H鍵易斷裂從而電離出H+;鈷酞菁分子中,失去了2個(gè)H+的酞菁離子與鈷離子通過配位鍵結(jié)合成分子,因此,鈷離子的化合價(jià)為+2,氮原子提供孤對(duì)電子與鈷離子形成配位鍵。
(3)由Al2Cl6的空間結(jié)構(gòu)結(jié)合相關(guān)元素的原子結(jié)構(gòu)可知,Al原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4,其與其周圍的4個(gè)氯原子形成四面體結(jié)構(gòu),因此,二聚體中Al的軌道雜化類型為sp3。AlF3的熔點(diǎn)為1 090 ℃,遠(yuǎn)高于AlCl3的192 ℃,由于F的電負(fù)性最大,其吸引電子的能力最強(qiáng),因此,可以判斷鋁氟之間的化學(xué)鍵為離子鍵。由AlF3的晶胞結(jié)構(gòu)可知,其中含大球的個(gè)數(shù)為12× eq \f(1,4) =3,小球的個(gè)數(shù)為8× eq \f(1,8) =1,則大球?yàn)镕-,距F-最近且等距的Al3+有2個(gè),則F-的配位數(shù)為2。若晶胞參數(shù)為a pm,則晶胞的體積為(a pm)3=a3×10-30 cm3,晶胞的質(zhì)量為 eq \f(84 g,NA) ,則其晶體密度ρ= eq \f(84×1030,NA·a3) g·cm-3。
物質(zhì)
熔點(diǎn)/℃
NaCl
800.7
SiCl4
-68.8
GeCl4
-51.5
SnCl4
-34.1
這是一份高考化學(xué)《微專題 小練習(xí)》統(tǒng)考版 專練 57,共4頁(yè)。試卷主要包含了[全國(guó)乙卷][化學(xué)——選修3,北宋沈括《夢(mèng)溪筆談》中記載,[全國(guó)甲卷][化學(xué)——選修3等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份新高考2024版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)微專題小練習(xí)專練57結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合應(yīng)用,共7頁(yè)。
這是一份統(tǒng)考版2024版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)微專題小練習(xí)專練56晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì),共5頁(yè)。試卷主要包含了下列關(guān)于晶體說法正確的組合是等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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