内容正文:
假期必刷37 晶体结构与性质
1.下列有关物质特殊聚集状态与结构的说法不正
确
的是 ( )
A.液晶中的分子长轴取向一致,表现出类似晶
体的各向异性
B.等离子体是一种特殊的气体,由阳离子和电子
两部分构成
C.纯物质有固定的熔点,但其晶体颗粒尺寸在
纳米量级时也可能发生变化
D.超分子内部的分子间一般通过非共价键或分
子间作用力结合成聚集体
2.下列有关晶体结构的叙述中错误的是 ( )
A.金刚石的网状结构中,最小的环上有6个碳
原子
B.分子晶体熔化时,不破坏共价键;共价晶体熔
化时,破坏共价键
C.在金属铜的晶体中,由于存在自由电子,因此
铜能导电
D.在氯化铯晶体中,每个氯离子周围最近且距
离相等的氯离子有8个
3.氢是重要而洁净的能源.要利
用氢气作为能源,必须解决好安
全有效地储存氢气的问题.化
学家研究出利用合金储存氢气的方法,其中镧
(La)、镍(Ni)合金是一种储氢材料,这种合金的
晶体结构已经测定,其基本结构单元如图所示,
则该合金的化学式可表示为 ( )
A.LaNi5 B.LaNi
C.La14Ni24 D.La7Ni12
4.下表是对应物质的熔点(℃):
BCl3 Al2O3 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 干冰 SiO2
-1072073 920 801 1291 190 -57 1723
下列判断正确的是 ( )
A.铝的化合物的晶体中都是离子晶体
B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C.同族元素的氧化物只能形成相同类型的晶体
D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
5.碳化钛在航空航天、机械加工等领域应用广泛,
其晶胞结构(如图所示)与氯化钠相似,晶胞的边
长为anm.下列说法正确的是 ( )
A.基态Ti原子的价层电子排布图为3d24s2
B.晶体中Ti4+的配位数为12
C.晶胞中仅由碳原子构成的四面体空隙和八面
体空隙的个数比为2∶1
D.设NA 为阿伏加德罗常数的值,则晶体的密度
为 60×4
NA×a3
gcm-3
6.在碱性溶液中,Cu2+可以与缩二脲形成紫色配
离子,其结构如图所示.
下列说法错误的是 ( )
A.该配离子与水分子形成氢键的原子只有 N
和O
B.该配离子中铜离子的配位数是4
C.基态Cu原子的价层电子排布式是3d104s1
D.该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为
O>N>C>H
7.某立方卤化物可用于制作
光电材料,其晶胞结构如图
所示.下列说法错误的是
( )
18
A.Ca2+的配位数为6
B.与F-距离最近的是K+
C.该物质的化学式为KCaF3
D.若F-换为Cl-,则晶胞棱长将改变
8.如图是氮化镓的一种晶体结构,NA 表示阿伏加德
罗常数的值.下列说法正确的是 ( )
A.每个N原子周围距离最近的N原子数目为4
B.氮化镓分子式为GaN
C.a、b 原 子 坐 标 参 数 依 次 为 (0,0,0)、
1
4
,1
4
,1
4
æ
è
ç
ö
ø
÷,则c原子坐标参数为 14
,3
4
,3
4
æ
è
ç
ö
ø
÷
D.已知该晶体密度为dgcm-3,则镓氮原子间
最短距离为 3
4×
3
84
dNA
×1010pm
9.(双选)如图所示,铁有δ、γ、α三种晶体,三种晶
体在不同温度下能发生转化.下列说法正确
的是 ( )
A.γGFe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的
铁原子有6个
B.αGFe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的
铁原子有6个
C.将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷
却,得到的晶体类型相同
D.若αGFe晶胞边长为acm,γGFe晶胞边长为
bcm,则两种晶体的密度比为b3∶4a3
10.制造硼合金的原料硼化钙晶胞结构如图所示,
硼原子全部组成 B正八面体,各个顶点通过
B-B键互相连接成三维骨架.已知该晶体晶
胞参数为anm,B八面体中B-B键的键长为
dnm,Ca原子的坐标参数为 12
,1
2
,1
2
æ
è
ç
ö
ø
÷,设阿
伏加德罗常数的值为NA,下列说法正确的是
( )
A.硼化钙的化学式为CaB36
B.Ca的配位数为16
C.该晶体的密度为 106
a3NA
g/cm3
D.N点的坐标参数为 2d
2a
,0,0
æ
è
ç
ö
ø
÷
11.研究笼形包合物结构和性质具有重要意义.化
学式为Ni(CN)xZn(NH3)yzC6H6 的笼形
包合物四方晶胞结构如图所示(H 原子未画
出),每个苯环只有一半属于该晶胞.晶胞参数
为a=b≠c,α=β=γ=90°.回答下列问题:
(1)基态Ni原子的价层电子排布式为 ,
在元素周期表中位置为 .
(2)晶胞中 N原子均参与形成配位键,Ni2+与
Zn2+的配位数之比为 ;x∶y∶z=
;晶胞中有d轨道参与杂化的金属离
子是 .
(3)吡啶(
N
)替代苯也可形成类似的笼形
包合物.已知吡啶中含有与苯类似的Π66 大π
键,则吡啶中N原子的价层孤电子对占据
(填标号).
A.2s轨道 B.2p轨道
C.sp杂化轨道 D.sp2杂化轨道
28
(4)在水中的溶解度,吡啶远大于苯,主要原因
是① ,② .
(5)
N
、
N
CH3
、
N
Cl
的 碱 性
随N原子电子云密度的增大而增强,其中碱性
最弱的是 .
1.(2024北京卷)锡(Sn)是现代“五金”之一,广泛
应用于合金、半导体工业等.
(1)Sn位于元素周期表的第5周期第ⅣA族.
将Sn的基态原子最外层轨道表示式补充完整:
.
5s 5p
(2)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物,SnCl2 可
被氧化得到.
①SnCl2分子的VSEPR模型名称是 .
②SnCl4的Sn—Cl键是由锡的 轨道与氯
的3p轨道重叠形成σ键.
(3)白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体.
二者晶胞如图:白锡具有体心四方结构;灰锡具
有立方金刚石结构.
①灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等
的Sn原子有 个.
②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1nm3 和
V2nm3,则 白 锡 和 灰 锡 晶 体 的 密 度 之 比 是
.
(4)单质Sn的制备:将SnO2 与焦炭充分混合
后,于惰性气氛中加热至800℃,由于固体之间
反应慢,未明显发生反应.若通入空气在800℃
下,SnO2能迅速被还原为单质Sn,通入空气的
作用是 .
2.(2024山东卷)锰氧化物具有较大应用价值,回
答下列问题:
(1)Mn在元素周期表中位于第 周期
族;同周期中,基态原子未成对电
子数比 Mn多的元素是 (填元素符号).
(2)Mn的某种氧化物 MnOx 的四方晶胞及其在
xy 平面的投影如图所示,该氧化物化学式为
.
当 MnOx 晶体有 O原子脱出时,出现 O空位,
Mn的化合价 (填“升高”“降低”或“不
变”),O空位的产生使晶体具有半导体性质.下
列氧化物晶体难以通过该方式获有半导体性质
的是 (填标号).
A.CaO B.V2O5
C.Fe2O3 D.CuO
(3)[BMIM]+BF-4 (如图)是
MnOx 晶型转变的诱导剂.
BF-4 的空间结构为 ;[BMIM]+中
咪唑环存在Π65大π键,则N原子采取的轨道杂
化方式为 .
(4)MnOx 可作 HMF转化为FDCA的催化剂
(如图).FDCA的熔点远大于 HMF,除相对分
子质量存在差异外,另一重要原因是
.
38
(3)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷Si
CH3
H
,含 C、Si、H
三种元素,其电负性大小顺序:C>H>Si,则电负性最大的
元素是 C,硅原子与周围的4个原子形成共价键,没有孤电
子对,价层电子对数为4,则硅原子的杂化轨道类型为sp3;
(4)根据表中数据可知,SnF4 的熔点均远高于其余三种物
质,SnF4 属于离子晶体,SnCl4、SnBr4、SnI4 属于分子晶体,
离子晶体的熔点比分子晶体的高,SnCl4、SnBr4、SnI4 三种物
质的相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增强,熔点
升高,故原因为:SnF4 属于离子晶体,SnCl4、SnBr4、SnI4 属
于分子晶体,离子晶体的熔点比分子晶体的高,分子晶体的
相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高;
(5)由PbS晶胞结构图可知,该晶胞中有4个 Pb和4个S,
距离每个Pb原子周围最近的S原子数均为6,因此 Pb的配
位数为6.设 NA 为阿伏加德罗常数的值,则 NA 个晶胞的
质量为4×(207+32)g,NA 个晶胞的体积为 NA×(594×
10-10cm)3,因此该晶体密度为 4×
(207+32)
NA×(594×10-10)3
gcm-3
(或 956
NA×(594×10-10)3
gcm-3).
答案:(1)2 +4
(2)bd
(3)C sp3
(4)SnF4 属于离子晶体,SnCl4、SnBr4、SnI4 属于分子晶体,
离子晶体的熔点比分子晶体的高,分子晶体的相对分子质量
越大,分子间作用力越强,熔点越高
(5)6 4×
(207+32)
NA×(594×10-10)3
(或 956
NA×(594×10-10)3
假期必刷37
素养提升
1.B [A.液晶分子中沿分子长轴方向有序排列,从而表现出
类似晶体的各向异性,故 A正确;B.等离子体是由阳离子和
电子和电中性粒子组成的整体上呈中性的物质聚集体,故
B错误;C.纯物质有固定的熔点,但其晶体颗粒尺寸在纳米
量级时也可能发生变化,熔点可能下降,故 C正确;D.超分
子内部的多个分子间一般通过非共价键或分子间作用力结
合成聚集体,故 D正确.]
2.D 3.A
4.D [AlCl3 的熔点低,属于分子晶体,A 项错误;表中 BCl3、
AlCl3 和干冰均是分子晶体,B项错误;同族元素的氧化物可
形成不同类型的晶体,如 CO2 是分子晶体,二氧化硅是共价
晶体,C项错误;表中 Al2O3 与 Na2O 均是离子晶体,Na与
Al位于不同主族,D项正确.]
5.C [A.Ti是22号元素,根据构造原理可知,基态 Ti原子的价
层 电 子 排 布 式 为 3d24s2, 价 层 电 子 排 布 图
为
3d 4s
↑ ↑ ↑↓
,
故 A错误;B.由晶胞结构图可知,以体心的 Ti4+ 为中心,距
离其最近且相等的 C4- 位于面心上,共6个,故晶体中 Ti4+
的配位数为6,故B错误;C.八个小立方体四个顶角的碳构
成一个四面体,由碳原子围成的四面体空隙有8个,由碳原
子围成的八面体空隙有4个,晶胞中仅由碳原子构成的四面
体空隙和八面体空隙的个数比为8∶4=2∶1,故 C 正确;
D.一个晶 胞 中 含 有 4个 Ti4+ ,4个 C4- ,则 晶 体 的 密 度 为
60×4
NA×(a×10-7)3
gcm-3 =60×4×10
21
NA×a3
gcm-3,故
D错误.]
6.A [A 项,根据其结构可知,该配离子中的 N 和 O 可与水
分子中的 H 形成氢键,而水分子中的 O 也可与配离子中的
H 形成氢键,错误;B项,根据配离子的结构可知,铜离子的
配位数为4,正确;C 项,根据铜原子的电子排布式可知,基
态 Cu原子的价层电子排布式是3d104s1,正确;D项,根据同
一周期,主族元素的电负性从左到右逐渐增大,同一主族,元
素的电负性从上到下逐渐减小可知,该配离子中非金属元素
的电负性大小顺序为 O>N>C>H,正确.]
7.B [A.Ca2+ 配位数为与其距离最近且等距离的F- 的个数,
如图所示,Ca2+ 位于体心,F- 位于面心,所以 Ca2+ 配位数为
6,A正确;B.F- 与 K+ 的最近距离为棱长的 22
,F- 与 Ca2+
的最近距离 为 棱 长 的 1
2
,所 以 与 F- 距 离 最 近 的 是 Ca2+ ,
B错误;C.K+ 位于顶点,所以 K+ 个数= 18×8=1
,F- 位于
面心,F- 个数=12×6=3
,Ca2+ 位于体心,所以 Ca2+ 个数=
1,综上,该物质的化学式为 KCaF3,C正确;D.F- 与 Cl- 半
径不同,替换后晶胞棱长将改变,D正确.]
8.C [A.每个 N原子周围距离最近的 N原子数目为12,A项
错误;B.氮化镓为共价晶体,没有分子,每个晶胞中 Ga的个
数为8×18+6×
1
2=4
,N的个数为4,则其化学式为 GaN,
B项 错 误;C.根 据 a、b 原 子 坐 标 参 数 依 次 为 (0,0,0)、
1
4
,1
4
,1
4( ) ,判断c原子坐标参数为
1
4
,3
4
,3
4( ) ,C项正
确;D.由B项分析知,每个晶胞中含有4个 GaN,则晶胞的
边长为
3
4×84
dNA
×1010pm,则镓氮原子间最短距离为体对角
线的1
4
,即 3
4×
3
4×84
dNA
×1010pm,D项错误.]
9.BD [A.γGFe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子
有3
2×8=12
个,A不正确;B.αGFe晶体中与每个铁原子距离相
等且最近的铁原子有3
4×8=6
个,B正确;C.由图可知,温度不
同,得到的晶体结构不同,所以将铁加热到1500℃分别急速冷
却和缓慢冷却,得到的晶体类型不同,C不正确;D.若αGFe晶胞
边长为acm,γGFe晶胞边长为bcm,则两种晶体的密度比为
8×18×56g
/mol
NAmol-1×(acm)3
∶
8×18+6×
1
2( ) ×56g/mol
NAmol-1×(bcm)3
=b3∶4a3,
D正确.]
10.D [A.由题意可知,硼原子组成的正八面体的化学式为
B6,由晶胞结构可知,晶胞中位于体心的钙原子个数为1,
位于顶点的正八面体的个数为8×18=1
,则硼化钙的化学
式为 CaB6,故 A错误;B.由晶胞结构可知,晶胞中位于顶
点的正八面体中都有3个硼原子与钙原子的距离最近,共
有24个,则钙原子的配位数为24,故 B错误;C.设晶体的
密度为ρg/cm
3,由晶胞的质量公式可得:1×106
NA
=(10-7
a)3ρ,解得ρ=
106
10-21a3NA
,故 C错误;D.由晶胞结构可知,
晶胞中 N点所在的正八面体的体心为原点坐标,硼硼键的
键长为dnm,N 点 到 原 点 的 距 离 为 2d2 nm
;晶 胞 参 数 为
anm,钙原子的坐标参数为 12
,1
2
,1
2( ) ,则 N 点在x 轴
的 坐 标 为
2d
2 nm
anm =
2d
2a
,所 以 N 点 的 坐 标 参 数 为
2d
2a
,0,0
æ
è
ç
ö
ø
÷,故 D正确.]
431
11.解析:(1)已知 Ni是28号元素,故基态 Ni原子的价层电子
排布式为:3d84s2,在周期表中第四横行第10纵列即位于
第4周期第Ⅷ族,故答案为:3d84s2;第四周期第Ⅷ族;(2)
由题干晶胞示意图可知,一个晶胞中含有 Ni2+ 个数为:2×
1
2=1
,Zn2+ 个数为:8×18=1
,含有 CN- 个数为:8×12=
4,NH3 个数为:8×
1
4=2
,苯环个数为:4×12=2
,则该晶胞
的化学式为:Ni(CN)4Zn(NH3)22C6H6,且晶胞中每个 N
原子均参与形成配位键,Ni2+ 周围形成的配位键数目为4,
Zn2+ 周围形成的配位键数目为6,则 Ni2+ 与Zn2+ 的配位数
之比4∶6=2∶3;x∶y∶z=4∶2∶2=2∶1∶1;由以上分
析可知,Ni2+ 的配位数为4,则 Ni2+ 采用dsp2 杂化,而Zn2+
的配位数为6,Zn2+ 采用sp3d2 杂化,即晶胞中有d轨道参
与杂化的金属离子是Zn2+ 、Ni2+ ,故答案为:2∶3;2∶1∶1;
Zn2+ 、Ni2+ ;(3)吡啶(
N
)替代苯也可形成类似的笼形
包合物.已知吡啶中含有与苯类似的Π66 大π键,则说明吡
啶中 N 原子也是采用sp2 杂化,杂化轨道只用于形成σ键
和容纳孤电子对,则吡啶中 N 原子的 价 层 孤 电 子 对 占 据
sp2 杂化轨道,故答案为:D;(4)已知苯分子为非极性分子,
H2O分子为极性分子,且吡啶中 N 原子上含有孤电子对,
能与 H2O分子形成分子间氢键,从而导致在水中的溶解度
吡啶远大于苯,故答案为:吡啶能与 H2O 分子形成分子间
氢键;吡啶和 H2O均为极性分子,符合“相似相溶”规律,而
苯为非极性分子;(5)已知-CH3 为推电子基团,—Cl是吸
电子 基 团,则 导 致 N 原 子 电 子 云 密 度 大 小 顺 序 为:
N
CH3 >
N
>
N
Cl,结 合 题 干 信 息 可
知,其 中 碱 性 最 弱 的 为:
N
Cl, 故 答 案
为:
N
Cl.
答案:(1)3d84s2 第四周期第Ⅷ族
(2)2∶3 2∶1∶1 Zn2+ 、Ni2+ (3)D
(4)吡啶能与 H2O分子形成分子间氢键 吡啶和 H2O 均
为极性分子,符合“相似相溶”规律,而苯为非极性分子
(5)
N
Cl
真题再现
1.解析:(1)Sn位于元素周期表的第5周期ⅣA 族,基态Sn原
子的最外层电子排布式为5s25p2,Sn的基态原子最外层轨
道表示式为↑↓
5s
↑ ↑
5p
;
(2)①SnCl2 中Sn的价层电子对数为2+
1
2×
(4-2×1)=
3,故SnCl2 分子的 VSEPR模型名称是平面三角形;
②SnCl4 中Sn的价层电子对数为4+
1
2×
(4-4×1)=4,有4
个σ键、无孤电子对,故Sn采取sp3 杂化,则SnCl4 的Sn—Cl键
是由锡的sp3 杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键;
(3)①灰锡具有立方金刚石结构,金刚石中每个碳原子以单
键与其他4个碳原子相连,此5碳原子在空间构成正四面
体,且该碳原子在正四面体的体心,所以灰锡中每个Sn原子
周围与它最近且距离相等的Sn原子有4个;
②根据均摊法,白锡晶胞中含Sn原子数为8×18+1=2
,灰
锡晶胞中含Sn原子数为8×18+6×
1
2+4=8
,所以白锡与
灰锡的密度之比为 2M
NAV1
∶ 8MNAV2
=
V2
4V1
;
(4)将SnO2 与焦炭充分混合后,于惰性气氛中加热至800℃,
由于 固 体 之 间 反 应 慢,未 发 生 明 显 反 应;若 通 入 空 气 在
800℃下,SnO2 能迅速被还原为单质 Sn,通入空气的作用
是:与焦炭在高温下反应生成 CO,CO 将 SnO2 还原为单质
Sn,有关反应的化学方程式为2C+O2
高温
2CO、2CO+SnO2
高温
Sn+2CO2.
答案:(1)↑↓
5s
↑ ↑
5p
(2)①平面三角形 ②sp3 杂化
(3)①4 ②
V2
4V1
(4)与焦炭在高温下反应生成 CO,CO 将 SnO2 还原为单
质Sn
2.解析:(1)Mn的原子序数为25,位于元素周期表第四周期
ⅦB族;基态 Mn的电子排布式为:[Ar]3d54s2,未成对电子
数有5个,同周期中,基态原子未成对电子数比 Mn多的元
素是Cr,基态Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1,有6个未成对
电子;
(2)由均摊法得,晶胞中 Mn的数目为1+8× 18=2
,O 的数
目为2+4×12=4
,即该氧化物的化学式为 MnO2;MnOx 晶
体有O原子脱出时,出现O空位,即x减小,Mn的化合价为
+2x,即 Mn的化合价降低;CaO 中 Ca的化合价为+2价、
V2O5 中 V的化合价为+5价、Fe2O3 中Fe的化合价为+3、
CuO中Cu的化合价为+2,其中CaO中Ca的化合价下降只
能为0,其余可下降得到比0大的价态,说明 CaO 不能通过
这种方式获得半导体性质;
(3)BF-4 中B形成4个σ键(其中有1个配位键),为sp3 杂
化,空间结构为正四面体形;咪唑环存在 Π65 大π键,N 原子
形成3个σ键,杂化方式为sp2;
(4)由 HMF和 FDCA 的结构可知,HMF和 FDCA 均能形
成分 子 间 氢 键,但 FDCA 形 成 的 分 子 间 氢 键 更 多,使 得
FDCA的熔点远大于 HMF.
答案:(1)四 ⅦB Cr
(2)MnO2 降低 A
(3)正四面体形 sp2
(4)FDCA形成的分子间氢键更多
[第二部分] 高三入学衔接检测卷(一)
1.B [A.石英主要成分是二氧化硅,不属于硅酸盐,故 A 错
误;B.风化作用是指地表岩石受到水、氧气和二氧化碳的作
用而发生化学成分和矿物成分变化,并产生新矿物的作用,
是化学变化,故 B正确;C.纸的主要成分是纤维素,绢的主
要成分是蛋白质,故 C错误;D.高锰酸钾除菌是利用其强氧
化性,是化学方法,故 D错误.]
2.C [A.Na2O 由 钠 离 子 和 氧 离 子 组 成,其 电 子 式 为:
Na+ [∶O
∶]2-Na+ ,故 A 正 确;B.H2O 中 有2个 σ键,2
个孤电子对,VSEPR 模型为 ,故 B正确;C.该轨
道表示式为氟原子的核外电子排布,故 C错误;D.3,3G二甲
基戊烷主链5个碳原子,3号碳上2个甲基,其键线式为:
,故 D正确.]
3.A [A.Na2S用于去除工业废水中的 Hg2+ ,是利用两者发
生复分解反应生成 HgS沉淀,各元素化合价未发生变化,与
氧化还原反应无关,A 符合题意;B.Cl2 用于自来水消毒是
利用氯气和水生成的次氯酸的强氧化性杀菌、消毒,反应为:
Cl2+H2O HCl+HClO,氯元素化合价发生了变化,与
531