第三章 晶体结构与性质 测试题 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第三章 晶体结构与性质 测试题 一、选择题 1．下列说法不正确的是 A．将盛有苯酚与水形成的浊液的试管浸泡在80℃热水中一段时间，浊液变澄清 B．pH计、酚酞、甲基橙均可用于氢氧化钠溶液滴定盐酸的终点判断 C．饱和氯化钠溶液中加入浓盐酸，有白色沉淀析出 D．硫酸铜溶液中加入过量氨水，溶液变深蓝色，再加入乙醇，溶液无任何变化 2．已知M、X、Y、Z、N为原子序数依次增大的短周期主族元素，M和N的价层电子排布式都满足，化合物可作为冶炼金属Z的助熔剂，其结构式如图所示，该化合物下列有关叙述错误的是 A．物质属于配合物 B．晶体的熔点： C．M、X、N对应离子半径： D．第一电离能： 3．下列比较错误的是 A．硬度：MgO＞CaO＞BaO B．晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr C．熔点：金刚石＞NaCl＞H2O D．熔点：NaF＞MgF2＞AlF3 4．一种氧化锌的立方晶胞结构如图所示(用NA表示阿伏加德罗常数的值)，下列说法错误的是 A．该晶体的化学式为ZnO B．基态氧原子核外电子有8种运动状态 C．锌原子间的最短距离为apm D．Zn基态原子的电子排布式3d104s2 5．下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是 A．NH3、HD、C10H18 B．PCl3、CO2、H2SO4 C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2 6．根据表中几种物质的熔点数据，判断下列有关说法错误的是 物质 单质M 熔点/℃ 190 2300 2830 A．为离子晶体 B．单质M可能是共价晶体 C．是分子晶体 D．的熔点比金刚石低 7．某化学兴趣小组,在学完分子晶体后,查阅了几种氯化物的熔、沸点,记录如下: NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 CaCl2 熔点/℃ 801 712 190 -68 782 沸点/℃ 1 465 1 418 230 57 1 600 根据这些数据分析,他们认为属于分子晶体的是 A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4 C．NaCl、CaCl2 D．NaCl、MgCl2、AlCl3、SiCl4、CaCl2 8．下列叙述正确的是（ ） A．PCl3和BCl3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构 B．H2S和CS2分子都是含极性键的极性分子 C．(CN)2为直线形分子，含有3个σ键和4个π键 D．NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，都易与Cu2＋形成配离子 9．下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，正确的是 A．金刚石为网状结构，碳原子与周围4个碳原子形成正四面体结构 B．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HF D．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键 10．在液氨中投入金属钠，迅速溶剂化得到蓝色电子液，且过程中有少量产生。下列说法正确的是 A．液氨为电解质 B．电子通过配位键和结合 C．和示意图为： D．钠与液氨的反应可表示为： 11．下列说法正确的是 A．铍原子最外层原子轨道的电子云图： B．该电子排布图违背了泡利原理 C．在NaCl晶体中每个Na+(或Cl-)周围都紧邻6个Cl-(或6个Na+) D．p－pσ键和p－pπ键的重叠方式是相同的 12．Al－Mn－Cu合金的晶胞如图所示，该晶胞可视为Mn、Al位于Cu形成的立方体体心位置。下列说法正确的是 A．Al原子周围等距且最近的Al原子有6个 B．若A原子的分数坐标为(0，0，0)，则B原子的分数坐标为(，，) C．Al－Mn－Cu合金化学式可表示为AlMnCu4 D．沿晶胞对角面的切面图为 13．下列关于晶体的说法，正确的是 ①石英玻璃和水晶都是晶体； ②要确定某一固体是否是晶体可用X射线衍射仪进行测定； ③共价键可决定分子晶体的熔、沸点； ④含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体； ⑤液晶介于液态和晶态之间，可用于制造显示器和高强度纤维； ⑥干冰晶体中，1个分子周围有12个分子紧邻； A．②⑤⑥ B．①④⑤ C．①②⑥ D．②③⑤ 14．在NaCl晶体中与每个Na+距离等同且最近的几个Cl-所围成的空间几何构型为 A．正四面体 B．正六面体 C．正八面体 D．正十二面体 15．代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．晶体中含有个分子 B．等物质的量的和中的σ键、π键数目均相等 C．晶体中含有氢键 D．金刚石中含有面心立方晶胞数为 二、填空题 16．元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。 (1)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。 ①在1个晶胞中，X离子的数目为________。 ②该化合物的化学式为________。 (2)Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是_________。 (3)Y与Z可形成YZ42-，YZ42-的空间构型为________(用文字描述)。 (4)X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的数目为________。 (5)请比较亚氯酸(HClO2)和氯酸(HClO3)的酸性强弱：HClO2________HClO3（填“＞”“＜”或“＝”），试从分子结构与性质的关系解释原因_______ 。 17．碳形成的化合物种类繁多，硅是构成地壳岩石的主要元素。碳在自然界有两种稳定的同位素，有关数据如下表： 同位素 相对原子质量 丰度（原子分数） 12C 12（整数，相对原子质量的基准） 0.9893 13C 13.003354826 0.0107 请列出碳元素近似相对原子质量的计算式_____________________________________。 (1)Si原子的14个电子排布在_______个能级上；与硅元素同周期、其原子核外有2个未成对电子的元素的最外层电子排布式为_____________。 (2)SiO2用途广泛，以下叙述错误的是______________。 a．SiO2是二氧化硅的分子式 b．SiO2中1个Si原子结合4个O原子 c．SiO2是酸性氧化物 d．SiO2熔沸点较高，属于原子晶体 (3)通常状况下，SiF4呈气态。以下叙述正确的是___________。 a．Si原子难以形成Si4+ b．SiF4是有极性键的非极性分子 c．固态SiF4是原子晶体 d．相同压强时，SiF4的沸点高于SiCl4 (4)Fe3O4可以写成FeO•Fe2O3，也可写成盐的形式：Fe[Fe2O4]。Pb3O4中含+2价的Pb和+4价的Pb，请将Pb3O4写成两种氧化物的形式___________，写成盐的形式__________。 (5)Pb的＋2价化合物稳定，+4价的Pb能氧化浓盐酸生成Cl2。写出Pb3O4与盐酸反应的化学方程式____________________________________________。 18．已知NaCl晶体中，靠得最近的Na+与Cl-间的平均距离为a cm(如图)，用上述测定方法测得的阿伏加德罗常数NA的表达式为_______。 19．Zn与S形成的某种化合物的晶胞结构如图所示： (1)S2-填入由Zn2＋围成的___________空隙中。 (2)若晶胞参数为540pm，Zn2＋和S2-间的最短距离为___________pm。 三、计算题 20．(1)在如图反应中，反应前后钒的氧化数和配位数各是多少____ N- N键长如何变化____ (2)单晶衍射实验证实，配合物[ Cr3O( CH3CO2)6(H2O)3]Cl·8H2O中，3个铬原子的化学环境完全相同，乙酸根为桥连配体，水分子为单齿配体。画出该配合物中阳离子的结构示意图_____。 21．砷是生命的第七元素，可形成多种重要的化合物。砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料。其晶胞结构如图所示，若沿体对角线方向进行投影则得到如图，请在图中将As原子的位置涂黑______。晶体中As原子周围与其距离最近的As原子的个数为______，若As原子的半径为r1pm，Ga原子的半径为r2pm，则最近的两个As原子的距离为______ pm。 四、元素或物质推断题 22．前四周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大，A元素原子的核外电子只有一种运动状态；基态B原子s能级的电子总数比p能级的多1；基态C原子中成对电子数是未成对电子数的3倍；D形成简单离子的半径在同周期元素形成的简单离子中最小；基态E原子的价层电子排布式为。回答下列问题： (1)基态E原子中，核外电子占据的原子轨道总数为_______，E属于元素周期表中_______区元素。 (2)元素C、D形成的简单离子的半径大小顺序为_______(用离子符号表示)，元素B、C、D第一电离能由大到小的顺序为_______(用元素符号表示)。 (3)与同族其他元素X形成的相比，易液化的原因是_______；分子中键角_______109°28′(填“>”“＜”或“=”)。 (4)中B原子轨道的杂化类型为_______，的空间结构为_______。 (5)化合物DB是人工合成的半导体材料，其熔点2400℃，晶胞结构与金刚石(晶胞结构如图所示)相似，则DB的晶体类型为_______，若DB的晶胞参数为a pm，则晶体的密度为_______(用表示阿伏加德罗常数，列出算式)。 五、实验题 23．铁黄()是重要的化工产品。某学校兴趣小组用如图所示装置，进行铁黄制备研究，具体操作如下：向三颈烧瓶中依次加入硫酸亚铁溶液、铁黄晶种和过量碎铁皮，在水浴加热条件下，持续通入空气并不断搅拌，在晶种上得到铁黄晶体。 (1)检验反应完成后上层溶液中是否存在的实验方法为_________。 (2)结合反应原理解释加入过量碎铁皮的作用是_________。 (3)测定样品中铁黄的质量分数。 ①配制标准溶液。实验过程可描述为_________，继续加入蒸馏水至离刻度线处，改用胶头滴管加水至溶液凹液面最低处与刻度线相切，塞好瓶塞，颠倒摇匀，装瓶贴上标签。 ②称取铁黄样品置于锥形瓶中，加入适量稀盐酸、加热，滴加稍过量的溶液(将还原为)充分反应，再除去过量的。用上述配制的标准溶液滴定至终点()，消耗溶液。计算该样品中铁黄的质量分数_________(写出计算过程)。 (4)铁和氨在时可发生置换反应，一种产物的晶胞结构如图所示。 ①该产物的化学式为_________。 ②氮原子位于由铁原子构成的正八面体的中心。在答题卡的中用“-”将铁原子构成的正八面体连接起来_________。 【参考答案】 一、选择题 1．D 解析：A．温度高于65℃时，苯酚与水形任意比互溶，所以浊液变澄清，故A正确； B．氢氧化钠和盐酸恰好反应时溶液显中性，因此pH计、酚酞、甲基橙均可用于氢氧化钠溶液滴定盐酸的终点判断，故B正确； C．饱和氯化钠溶液中加入浓盐酸，氯离子浓度增大，所以会有白色沉淀氯化钠析出，故C正确； D．硫酸铜溶液中加入过量氨水生成络合物，溶液变深蓝色，再加入乙醇，溶液极性减小，有深蓝色晶体析出，故D错误； 故选D。 2．D 【分析】M和N的价层电子排布式都满足 ns2np5，则M为F，N为Cl；X可形成X+，则X为Na；化合物 X3[ZM6] 可作为冶炼金属Z的助熔剂，则Z为Al，化合物X3[ZM6]为冰晶石Na3[AlF6]；根据原子序数关系，则Y为Mg。 解析：A．存在配位键，则Na3[AlF6]为配合物，A项正确； B．MgCl2是离子晶体，AlCl3是分子晶体，离子晶体沸点一般高于分子晶体，B项正确； C．根据层多径大、序大径小，F-、Na+、Cl- 离子半径由大到小的顺序为Cl-＞F-＞Na+，C项正确； D．Mg具有3s2价电子排布、3p全空，为稳定结构，第一电离能大于Al，则第一电离能Na＜Al＜Mg，D项错误。 答案选D。 3．D 解析：A．三种物质都为离子晶体，离子半径Mg2+＜Ca2+＜Ba2+，离子半径越小，离子键越强，硬度越大，硬度：MgO＞CaO＞BaO，A正确； B．三种物质都为离子晶体，离子半径F-＜Cl-＜Br-，离子半径越小，离子键越强，晶格能越大，晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr，B正确； C．金刚石是共价晶体，NaCl是离子晶体，H2O是分子晶体，熔点：金刚石＞NaCl＞H2O，C正确； D．三种物质都为离子晶体，离子半径越小，电荷越多，熔点越高，熔点应为NaF<MgF2<AlF3，D错误； 故选D。 4．D 解析：A．该晶胞中Zn原子个数=8×+6×=4、O原子个数为4，所以该晶体的化学式为“ZnO”，故A正确； B．氧原子核外有8个电子，所以基态氧原子核外电子有8种运动状态，故B正确； C．顶点与面心上的两个锌原子距离最近，为面对角线长度的一半，所以锌原子间的最短距离为apm，故C正确； D．Zn基态原子的电子排布式为1s22s22p63d104s2，或[Ar]3d104s2，故D错误； 故选D。 5．B 解析：A．NH3、C10H18属于分子晶体的化合物，HD是单质，不是化合物，故A错误； B．PCl3，CO2，H2SO4均属于分子晶体的化合物，故B正确； C．SO2、P2O5属于分子晶体的化合物，SiO2属于共价晶体的化合物，故C错误； D．CCl4、H2O2属于分子晶体的化合物，Na2S是离子晶体，不是分子晶体，故D错误； 故选B。 6．A 解析：A．的熔点为190℃，熔点较低，因此为分子晶体，故A错误； B．单质M的熔点为2300℃，熔点高，可能是共价晶体，故B正确； C．的熔点为−70℃，熔点低，因此为分子晶体，故C正确； D．中C−Si键比金刚石中C−C键键长长，键能小，因此的熔点比金刚石低，故D正确。 综上所述，答案为A。 7．B 【分析】由表中氯化物熔、沸点可知，一般情况下，熔、沸点较低的是分子晶体，熔沸点较高的是离子晶体。 解析：有分析可知，SiCl4、AlCl3的熔沸点都很低，因此形成的晶体是分子晶体。NaCl、MgCl2、CaCl2的熔沸点很高，所以形成的晶体应该是离子晶体，通过离子键结合，故B正确； 答案选B。 8．C 【分析】A．根据原子最外层电子数和化合价判断，在化合物中，原子最外层电子数等于原子的价层电子数+|化合价|，以此进行分析。 B．极性键的分子，若空间结构对称，正负电荷中心重叠，则为非极性分子； C．单键为σ键和双键和叁键中才有π键； D．F的电负性大，吸电子能力强，NF3中N提供孤电子对的能力弱。 解析：A．PCl3中，P原子的最外层电子为5+3=8，Cl原子的最外层电子为7+|-1|=8，都满足8电子稳定结构，BCl3中，B原子的最外层电子为3+3=6，Cl原子的最外层电子为：7+|-1|=8，B不满足8电子稳定结构，故A错误； B．H2S的空间构型为V形，空间结构不对称，属于极性分子，CS2分子属于直线形分子，空间结构对称，正负电荷中心重叠，则为非极性分子，故B错误； C．单键为σ键，双键和叁键中才有π键，(CN)2为直线形分子，结构式为：N≡C-C≡N，含有3个σ键和4个π键，故C正确； D．F的电负性大，吸电子能力强，NF3中N提供孤电子对的能力弱，难与Cu2＋形成配离子，故D错误； 故选C。 9．A 解析：A．金刚石属于共价晶体，其中的碳采取sp3杂化轨道与周围的4个碳原子形成正四面体结构，以共价键形成空间网状结构，A项正确； B．分子的稳定性与分子间作用力大小无关，分子间作用力的大小主要影响分子晶体熔、沸点的高低，B项错误； C．HF分子间存在氢键，HI分子间不存在氢键，故HI的沸点低于HF，C项错误； D．SiO2属于共价晶体，在SiO2晶体中1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，D项错误； 答案选A。 10．D 解析：A．液氨中没有自由移动的离子，溶于水后生成一水合氨，故液氨为非电解质，A错误； B．含有孤电子对和含有空轨道的原子之间容易形成配位键， NH3 无空轨道含有孤电子对，故电子不是通过配位键和 NH3 结合，B错误； C．e-(NH3)y 中 NH3 含有孤电子对，带负电，中心的e-也带负电，故NH3中的N原子应该朝外，故示意图错误； Na+(NH3)x 中Na+含有空轨道，NH3含有孤电子对，故形成配位键，故示意图正确，C错误； D．反应中Na失去电子，只能是H得到电子形成氢气，反应可表示为：2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑，D正确； 故答案选D。 11．C 解析：A．铍原子最外层为2s能级，s能级的电子云图为球形为 ，A错误； B．由洪特规则可知，在2p轨道上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，则电子排布图违背了洪特规则，B错误； C．由NaCl晶胞结构可知，在NaCl晶体中每个Na+(或Cl-)周围都紧邻6个Cl-(或6个Na+)，C正确； D．p-pσ键和p-pπ键的重叠方式是不相同的，p-pσ键是“头碰头”重叠而p-pπ键是“肩并肩”重叠，D错误； 故选C。 12．D 解析：A．Al在水平面上等距离的Al原子有对角的4个Al，由于还需要考虑前后和左右两个垂直面的情况，因此等距离且最近的Al原子有12个，选项A错误； B．由于B的x、y、z坐标均大于晶胞中心坐标(，，)，且B位于Cu形成的立体体心，所以，B的坐标为(，，)，选项B错误； C．由于4个Mn和4个Al均在晶胞内，所以整个晶胞共包括4个Mn和4个Al，由于Cu 8个在顶点，12个在棱上，6个在面上，1个在晶胞内部，所以晶胞共分摊Cu个，Cu:Al:Mn=8:4:4=2:1:1，化学式为AlMnCu2，选项C错误； D．沿穿过A、C的对角面切开晶胞，刚好经过上面的2个Al和下面的2个Mn，所以切面图如图所示，选项D正确； 答案选D。 13．A 解析：①石英玻璃是非晶体，故①错误； ②X射线衍射实验可确定原子排列方式，确定某一固体是否是晶体可用X射线衍射仪进行测定，故②正确； ③分子晶体的熔、沸点由分子间作用力决定，故③错误； ④含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子，故④错误； ⑤液晶介于液态和晶态之间，可用于制造显示器和高强度纤维，故⑤正确； ⑥干冰晶胞是一种面心立方结构，1个分子周围有12个分子紧邻，故⑥正确； 正确的是②⑤⑥，选A。 14．C 【分析】先确定Na+的配位数，进一步确定空间几何构型。 解析：NaCl晶体中Na+的配位数为6，将6个Cl-结合Na+可得空间几何构型为正八面体； 答案选C。 15．D 解析：A．晶体中没有分子，故A错误； B．中全部是单键，中含有碳碳双键，因此等物质的量的和中的π键数目不相等，故B错误； C．根据的结构得到一个有个氢键，因此晶体中含有氢键，故C错误； D．根据金刚石晶胞结构，一个晶胞中含有个碳原子，则金刚石(物质的量为4mol)中含有面心立方晶胞数为，故D正确。 综上所述，答案为D。 二、填空题 16．ZnS 水分子与乙醇分子之间形成氢键 正四面体 16NA或16×6.02×1023个 ＜ HClO2和HClO3可以分别表示为(HO)ClO和(HO)ClO2，HClO3分子中非羟基氧原子的数目大于HClO2分子中非羟基氧原子的数目，故HClO3分子中Cl的正电荷更高，导致-O-H中的电子更向Cl偏移，因而在水分子作用下，更易电离出H+，即酸性更强(只要答出HClO3分子中非羟基氧原子的数目多，分子中Cl的正电荷更高即可给分) 【分析】元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数=2+8+18=28，且最外层电子数为2，所以该原子有30个电子，则X为Zn元素；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，则Y是S元素；元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍，元素最外层电子数小于或等于8，所以Z是O元素，然后根据问题分析解答。 解析：根据上述分析可知X是Cu元素，Y是S元素，Z是O元素。 (1)①X离子位于晶胞的顶点和面心，则在1个晶胞中，含有的X离子数目=8×+6×=4； ②该晶胞中X离子数目8×+6×=4；Y离子位于晶胞内，离子数目=4，所以X和Y离子数目之比等于4：4=1：1，故该化合物的化学式为ZnS； (2)在乙醇的水溶液中，水分子和乙醇分子之间易形成氢键，氢键的存在导致其溶解性增大而H2O与H2S分子间无氢键形成，因此溶解度较小； (3)SO42-中价层电子数=4+×(6+2−4×2)=4，且S原子上没有孤电子对，所以SO42-呈正四面体结构； (4)在[Zn(NH3)4]Cl2中含有4个配位体NH3，4个配位体NH3的N原子与中心离子Zn2+形成4个配位键，配位键属于σ键；在每个配位体中含有3个N-H共价键，共价键也属于σ键，因此每1 mol配合物[Zn(NH3)4]Cl2中含有的σ键数目为：(3×4+4) mol×NA/mol=16 NA； (5)HClO2和HClO3都是一元酸，可以分别表示为(HO)ClO和(HO)ClO2，HClO3分子中非羟基氧原子的数目大于HClO2分子中非羟基氧原子的数目，故HClO3分子中Cl的正电荷更高，导致-O-H中的共用电子对更向Cl偏移，因而在水分子作用下，更易电离出H+，即溶液的酸性更强。 【点睛】本题考查物质结构和性质，涉及化学式的确定、氢键的作用、酸性强弱比较方法，明确化学式的确定方法、氢键对物质性质的影响是解本题关键，注意在配合物[Zn(NH3)4]Cl2中，配位键也是σ键，为易错点，共价单键都是σ键，共价双键中一个是σ键，一个是π键；共价三键中一个是σ键，两个是π键。 17． 12×0.9893+13×0.0107 5 3s23p4 a a b 2PbO·PbO2 Pb2PbO4 Pb3O4+8HCl→3PbCl2+ Cl2↑+4H2O 解析：元素相对原子质量等于各同位素相对原子质量与其丰度之积的和，则碳元素的相对分子质量=12×0.9893+13×0.0107； (1)Si原子有1s、2s、2p、3s、3p几个能级，Si原子的14个电子排布在5个能级上；与硅元素同周期、其原子核外有2个未成对电子的元素是S，其最外层电子为3s、3p电子，最外层电子排布式为3s23p4； (2)a．SiO2是原子晶体，没有分子式只有化学式，故a符合题意； b．SiO2中1个Si原子结合4个O原子，一个O原子连接2个Si原子，故b不符合题意； c．SiO2是酸性氧化物，能和碱反应生成盐和水，故c不符合题意； d．SiO2熔沸点较高，属于原子晶体，故d不符合题意； 故选a； (3)a．Si原子最外层有4个电子，不易失电子也不易得电子，所以难以形成Si4+，故a正确； b．Si元素和F元素吸引电子能力不同，所以形成极性键，正负电荷重心重合，所以SiF4是有极性键的非极性分子，故b正确； c．SiF4熔沸点较低，属于分子晶体，故c错误； d．分子晶体与其相对分子质量成正比，所以相同压强时，SiF4的沸点低于SiCl4，故d错误； 故选ab； (4)参照Fe3O4的不同写法可知Pb3O4写成两种氧化物的形式为2PbO·PbO2，写成盐的形式为Pb2PbO4； (5)Pb3O4中Pb的化合价只有+2、+4，再根据化合价代数和等于零，求得Pb的总化合价为+8价，即可确定Pb3O4中有1个+4价、有2个+2价，且+4价的Pb具有强氧化性，能氧化浓盐酸生成C12，本身被还原成+2价Pb，生成PbC12，Pb3O4中1个+4价的Pb降低到+2价，降低2价；HCl(浓)中-1价的Cl上升到0价生成Cl2，总上升2价，所以Pb3O4和Cl2前面的计量数都为1，根据原子守恒配平其它物质前计量数，得方程式为Pb3O4+8HCl(浓)= 3PbCl2+Cl2↑+4H2O。 18． 解析：根据实验所得数据可知NaCl的密度为g/cm3，根据均摊法晶胞中Na+的个数为+1=4，根据化学式NaCl可知Cl-的个数也为4，所以晶胞的质量为g，靠得最近的Na+与Cl-间的平均距离为a cm，则晶胞的棱长为2a cm，所以体积为8a3 cm3，所以有=g/cm3，解得。 19．(1)正四面体 (2)135 解析：（1）分析晶胞结构图知S2-填入Zn2+围成的正四面体空隙中； （2）Zn2+和S2-间的最短距离为晶胞体对角线长的，故最短距离为540 pm×=135pm。 三、计算题 20． +3和+1；7和6 增长 解析：此题有一定难度，主要考查参赛者对配位化学基础知识的掌握和根据对称性及一些其他条件绘出分子结构的推演能力。 7-1这一小题重点考查参赛者对配位化学基础知识的掌握程度。 氧化数：在反应前的分子中，胺和膦都是中性配体，氯和环戊二烯是-1价配体，所以反应前钒的氧氧化数：在反应前的分子中，胺和膦都是中性配体，氯和环戊二烯是-1价配体，所以反应前钒的氧化数为：1+1+1=+3；在反应产物中，炔烃也是中性配体，只有环戊二烯是-1价配体，所以金属的氧化数为+1。 配位数：在反应前的分子中，两个氯和一个氮、磷各提供一对电子和钒配位，还有6个π电子的环戊二烯负离子可以提供其π电子和金属配位，共3对电子，所以总的配位数为： 2+1+1+3 = 7.在反应产物中，炔烃和氮、磷各提供一对电子给金属配位，炔烃提供的是一组π键中的电子去配位，而另一组π键由于对称性不匹配，即无法“头碰头”地去和金属的杂化轨道成键，所以不能成键，因此炔烃只提供一对电子，环戊二烯负离子仍提供3对电子，所以总的配位数为： 1+1+1+3 = 6。 从键级入手判断N-N键长变化：键级增大，键变强，键长缩短；键级减小，键变弱，键长增长。金属钒除了提供空的杂化轨道来和N2形成配位键外，它本身还有d电子处在未杂化的轨道上，它们可以与。N2的反键轨道形成反馈π键来加强金属与配体之间的相互作用，所以N2的反键轨道上部分填充了电子，N-N总键级是降低的，其键长应该增长。 反应产物的结构由X射线衍射确定，如下图所示： 文献表明，配位后的N—N键长为0.1212(8) nm，相比于单纯的N2分子，键长有所增加，同时V-N键长介于单键和双键之间，这些都有力地证明了反馈π键的存在及其对增强金属配体间力的作用。 7-2此题是一道结构绘制题，题目中给了较多的提示，所以难度有所降低。 条件一：3个铬原子的化学环境完全相同→3个铬原子必呈等边三角形分布，，其他配体分布不能破坏这个对称性。 条件二：乙酸根为桥连配体→乙酸根必均分在3个铬中间，注意到分子中共有6个乙酸根，所以每两个铬之间会夹杂两个乙酸根，而且它为桥连配体，所以应该是用羧酸根上的两个氧去把金属连接起来。 条件三：水分子为单齿配体→注意到分子中正好3个水分子，所以每个铬恰好均分一个水分 子。 最后注意到还剩一个氧原子，考虑到前面提到的铬的等价性，氧只有处于上述等边三角形的中心，才能维持这个等价性，所以氧的位置也被确定了下来。 综上，可以绘出下述结构： 评析7-1小题围绕一个 比较新颖的反应展开，综合了氧化还原、配位化学、氮气活化等多个知识点，考查了π配位体的配位数问题和反馈π键问题，对参赛者基本功要求较高。此反应涉及_______些比较前沿的领域，容易引起学生的兴趣。 7-2小题从一个复杂结构的对称性人手，引导学生发现化学中的对称美，通过对称性信息推断分子结构，虽然简单但构思不错。 21． 或 12 (r1+r2) 解析：由晶胞结构可知，若沿体对角线方向进行投影可得到如图所示结构：或，图中涂黑的原子为As原子；晶胞中每个Ga原子周围与其距离最近的Ga原子的个数为12，由砷化镓的化学式为GaAs可知，两原子的配位数相等，则As原子周围与其距离最近的As原子的个数为12；若As原子的半径为r1pm，Ga原子的半径为r2pm，晶胞的边长为a=，而最近的两个As原子的距离为面对角线的一半，距离为=(r1+r2) pm，故答案为：或；12；(r1+r2)。 四、元素或物质推断题 22．(1) 12 d (2) O2-> Al3+ N>O>Al (3) NH3分子间易形成氢键 < (4) sp2 平面三角形 (5) 原子晶体 【分析】A元素原子的核外电子只有一种运动状态，则A为H元素；基态B原子s能级的电子总数比p能级的多1，则其电子排布式为，B为N元素；D形成简单离子的半径在同周期元素形成的简单离子中最小，原子序数大于C，为Al元素；基态C原子中成对电子数是未成对电子数的3倍，原子序数小于Al，则C为O元素；E原子的价层电子排布式为，则n=2，E的价电子排布式为，为Ti元素。 解析：（1）E为Ti元素，基态Ti原子的核外电子排布为，电子占据的原子轨道数为；Ti元素在元素周期表中位于第四周期第ⅣB族，属于d区元素，故答案为：12；d； （2）元素C、D为O、Al，O、Al形成的简单离子为O2-、Al3+，O2-、Al3+的电子层结构相同，Al的核电荷数大于O，则离子半径：O2-> Al3+；元素B、C、D为N、O、Al，同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，同主族从上到下第一电离能减小，则第一电离能：N>O>Al，故答案为： O2-> Al3+；N>O>Al； （3）氨气分子之间存在氢键导致其易液化；氨气分子中N原子含有一个孤电子对和3个共价键，甲烷分子C原子形成4个共价键，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以氨气分子键角小于甲烷分子中键角，即氨气分子中键角＜109°28′，故答案为：NH3分子间易形成氢键；<； （4）B、C分别为N、O， 中N原子价层电子对数为，且没有孤电子对，则N原子杂化类型为sp2，的空间构型为平面三角形，故答案为：sp2；平面三角形； （5）DB为AlN，其熔点2400℃，晶胞结构与金刚石相似，则AlN为原子晶体；该晶胞中Al原子个数为4，N原子个数为4，该晶胞体积为(a×10-10cm)3，该晶体密度为，故答案为：原子晶体；。 五、实验题 23．(1)取少量上层清液，滴加2~3滴溶液，若存在，可观察到溶液变成血红色 (2)既能消除反应产生的，同时又能额外提供，实现硫酸亚铁的循环利用 (3) 用电子天平称取固体，并置于烧杯中用适量蒸馏水溶解，冷却后用玻璃棒转移至容量瓶中(已验漏)，再用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次，洗涤液一并转移至容量瓶中 97.9% (4) 解析：（1）检验反应完成后上层溶液中是否存在，取反应完后上层清液，滴加2~3滴溶液，若溶液变为红色，说明存在，若溶液不变红则不存在； （2）该发生化学反应为，加入碎铁皮能消除反应产生的生成，生成的又能额外提供，实现硫酸亚铁的循环利用； （3）①配制溶液的一般过程包括计算、称量、溶解、冷却转移、洗涤、定容、摇匀装瓶；配制标准溶液。，用电子天平称取固体，并置于烧杯中用适量蒸馏水溶解，冷却后用玻璃棒转移至容量瓶中(已验漏)，再用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次，洗涤液一并转移至容量瓶中； ②根据方程式可知反应的关系式为，，该样品中铁黄的质量分数； （4）①Fe原子位于顶点和面心，晶胞中Fe原子数为，N原子位于体心，晶胞中含有1个N原子，原子数之比为Fe：N=4:1，该产物的化学式为 ②氮原子位于由铁原子构成的正八面体的中心。铁原子构成的正八面体为：； 学科网（北京）股份有限公司 $$