内容正文:
第05讲 晶体结构分析与计算(专项训练)
目 录
模拟·基础演练
考向01 晶体的基本性质
考向02 晶体化学式的确定
考向03 晶胞的综合计算
考向04 金属晶体与金属性质
重难·创新演练
真题·实战演练
模拟·基础演练
考向01 晶体的基本性质
1.(24-25高三上·上海·阶段检测)晶体X射线衍射技术不能测定晶体的
A.化学键的键长 B.化学键的键能
C.化学键的键角 D.原子、分子的排列
2.(25-26高三上·上海·阶段检测)氨硼烷常温下为固态,它的熔点比乙烷的熔点高近。进一步检测发现其晶体中分子间除了分子间作用力外,还存在正电性(用“”表示)和负电性(用“”表示)的相互作用,这种作用称为“双氢键”。
(1)测定氨硼烷晶体结构可使用的仪器分析技术是_______。
A.原子发射光谱 B.紫外-可见光光谱 C.红外光谱 D.射线晶体衍射
(2)仿照氢键的表示方法:“X-H…Y”,上述“双氢键”可表示为_______。
A. B. C. D.
3.(2025·上海杨浦·二模)AgBr在一定条件下也能转化为α-AgBr(与α-AgI结构相同)。α-AgI中,Ag+能在I−形成的骨架中自由迁移,展现出优异的离子导电性能。
卤化银
AgCl
AgBr
熔点
455
432
558
晶胞结构
类似NaCl晶体的晶胞
注:只画出了晶胞中I-的位置,Ag+填充在I-所围成的空隙中
(1)AgBr转化为α-AgBr属于_____变化。
A.化学 B.物理
相同条件下,α-AgI的导电能力强于α-AgBr,可能的原因是_____。
(2)确定α-AgI晶胞的大小、形状等信息,可使用的测试仪器为_____。
A.核磁共振仪 B.质谱仪 C.X射线衍射仪 D.红外光谱仪
(3)结合表中信息,计算α-AgI晶体的密度,ρ≈_____g·cm−3.(1pm=1×10−10cm)
A.12 B.7 C.6 D.3
考向02 晶体化学式的确定
4.(25-26高三上·上海·期中)一种铁氮化合物具有高磁导率,其结构如图所示。
该铁氮化合物的化学式为___________。
5.【储氢材料与学科知识结合】(25-26高三上·上海·阶段检测)金和银形成的一种合金是良好的储氢材料,该合金的立方晶胞结构如图所示,其中Au位于顶点,Ag位于面心,晶胞边长为a pm,设NA为阿伏加德罗常数的值。
(1)该合金中,离Au原子最近的Ag原子有______个。
A.6 B.8 C.10 D.12
(2)该合金的密度为______g·cm-3。
(3)该合金具有吸附氢气的能力。饱和吸附时,氢原子填充于晶胞中所有由Au和Ag原子形成的四面体空隙中,则形成物质的化学式为______。
6.(2025·上海奉贤·二模)碘与锰形成的某种化合物晶胞结构及晶胞参数如图所示(已知图中Ⅰ原子与所连接的三个Mn原子的距离相等),则该化合物的化学式是_______,晶体密度的计算式为_______(计算式可以不化简)。
考向03 晶胞的综合计算
7.(25-26高三上·上海·阶段检测)化合物的四方晶格结构如图所示,已知的晶胞棱边夹角均为,晶胞边长分别为apm、apm、cpm,晶体密度为,则一个晶胞中有_____个O,设为阿伏加德罗常数的值,则的摩尔质量为_____(用代数式表示)。
8.(25-26高三上·上海·阶段检测)(其中为价)的晶胞如图所示,其形状为立方体,边长为()。
(1)以下关于说法错误的是___________。
A.中正负离子的排列与中的基本相同
B.中正离子处于负离子所形成的八面体的中心
C.晶体中只存在离子键
D.晶胞中与紧邻的有12个
(2)计算晶胞中相邻间的最近距离为___________(精确至整数)。
9.(24-25高三下·上海虹口·期中)根据晶胞图示,回答下列问题:
(1)晶体中距离最近且距离相等的有___________个。
A.4 B.6 C.8 D.12
(2)若晶胞边长为,则晶体的密度为___________(列出计算式,,为阿伏加德罗常数的值。)
10.(2025·上海·二模)白磷(P4)的晶体属于分子晶体,其晶胞结构如图(小圆图表示白磷分子)。
已知晶胞的边长为边长为a nm的正方体,阿伏加德罗常数的数值为NA mol−1,则该晶胞中含有的P原子的个数为_______,则该该晶体的密度为_______ g·cm−3(用含NA、a的代数式表示)。
11.(2025·上海·一模)晶体铜的晶胞结构如图甲所示,原子之间相对位置关系的平面图如图乙所示,铜原子的配位数为___________,铜的原子半径为r pm,NA表示阿伏加德罗常数的值,晶体铜的密度为___________g·cm-3(列出计算式即可)。
12.(2025·上海宝山·二模)MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体,边长分别为a、b、c(a=0.687nm;b=0.932nm;c=1.436nm),结构如下图所示。
(1)已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是Mg·mol-1,阿伏加德罗常数为NA,该晶体的密度为_______g·cm-3。(用a、b、c表示,1nm=10-7cm)
(2)距离“甲位置”的[Mg(H2O)6]2+最近且距离相等的[Mg(H2O)6]2+有_______个。
13.(24-25高三上·上海·期中)锰和镓形成的金属互化物立方晶胞如图所示。
(1)若将晶胞中体心的原子作为晶胞的一个顶点,则距该原子最近的原子在新晶胞中位置为___________。
A.面心 B.体心 C.顶点 D.棱心
(2)晶胞中,相邻如原子构成的正四面体空隙完全由镍原子填充,可用于制备碳基金属催化剂。1号原子坐标参数为(1,1,1),则填充在1、2、3、4号构成的四面体空隙中心的镍原子的坐标参数为___________;晶胞参数为,则用含a的代数式表示填充镍后的晶胞的密度___________。
考向04 金属晶体与金属性质
14.(25-26高三上·上海·阶段检测)下列性质中,与铱的耐腐蚀性无直接关联的是
A.单质的密度大,硬度高 B.表面易形成致密且稳定的氧化膜
C.电负性较大,不易被氧化 D.金属键强度大,原子间结合紧密
15.(24-25高三上·上海·期中)根据以上描述,关于碱土金属说法正确的是
A.均处于元素周期表的p区 B.单质可形成金属晶体
C.硫酸盐均难溶于水 D.基态原子的价电子排布式可表示为
16.(24-25高三上·上海·阶段检测)氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键,铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。
(1)距离Fe原子最近的Mg原子个数是___________。
A.4 B.6 C.8 D.12
(2)铁镁合金的化学式为___________。
(3)若该晶胞的晶胞边长为d nm,阿伏加德罗常数为,则该合金的密度为___________g⋅cm(用含的式子表达)。
(4)若该晶体储氢时,分子在晶胞的体心和棱心位置,则含Mg 48 g的该储氢合金可储存标准状况下的体积约为___________L。
A.5.6 B.11.2 C.22.4 D.44.8
重难·创新演练
1.(2026·上海徐汇·二模)铅酸蓄电池已有150多年的历史,是全球使用最广泛的化学电源之一。铅酸蓄电池是由两组合金栅板交替排列而成,正极上覆盖,负极上覆盖Pb,电解质溶液是的硫酸。
(1)铅与碳同主族。基态铅原子核外孤电子数为___________个。
(2)免维护铅酸蓄电池是以铅钙合金栅板为骨架,在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。下列说法错误的是___________。
A.铅钙合金能提高栅板的耐腐蚀性 B.铅钙合金能提高栅板的硬度
C.铅钙合金能抑制水的放电 D.正极上覆盖的不能导电
(3)将金属铅插入的硫酸中,开始有少量气泡产生,随后反应迅速停止。解释反应不能持续的可能原因___________。
正极材料由和混合而成。其中的晶胞结构为长方体,如下图所示。
(4)能鉴别和的仪器分析方法是___________。
A.原子光谱 B.质谱 C.晶体X射线衍射
(5)晶胞中含有个数为___________。
A.3 B.4 C.5 D.6
(6)晶体的密度为___________。(计算结果保留两位小数)
脱硫是废旧铅酸蓄电池回收铅的关键步骤,氯盐法脱硫流程如下图。
涉及到的主要反应为:
已知:室温下,、 、
(7)将样品投入到1 L NaCl和盐酸的混合溶液中(忽略前后溶液体积的变化),当溶液的,使完全脱硫,须保持溶液中___________。(结果保留两位小数,写出计算过程)
(8)增加①②步骤的目的___________。
(9)电解溶液可以回收铅单质,装置如下图所示。下列说法正确的是___________。
A.电极B为纯铅
B.钠离子向A电极移动
C.电解一段时间,左侧溶液的pH升高
D.电路中流经2 mol电子,右侧溶液的质量减少207 g
2.(2026·上海杨浦·二模)钙是典型的造岩元素和生命元素,由方解石开始被人类广泛认知。钙还是人体骨骼和牙齿的核心组成成分,被称为“岩骨”元素。金属钙密度、熔点839 ℃。
(1)钙在空气中放置会逐渐失去表面光泽而变暗,这是因为___________。
(2)常温下,钙能与水发生反应。
①将绿豆大小的钙块投入水中,不能观察到的现象是___________。
A.钙始终在水面上不停地游来游去
B.钙表面产生气泡
C.反应后溶液使无色酚酞试液变红
②将形状、大小相近的钙和钠分别投入等量水中,钙与水反应不如钠剧烈,可能的原因是___________。
工业上称晶体为“方解石”,是源于其被敲击时会沿特定方向裂成菱面方形小块。
(3)这一现象说明该晶体___________。(不定项)
A.具有各向异性 B.各方向的作用力相同
C.解理性与内部化学键的强弱分布有关 D.在不同方向上的硬度相同
某晶胞结构(夹角为90°)如图所示。
(4)的空间结构为平面三角形,则中心原子C的杂化方式是___________。
A.sp杂化 B.杂化 C.杂化
(5)晶体的密度为___________。
已知:,(精确到小数点后2位)
草酸钙常与方解石共生于岩石中,探究草酸钙在盐酸中的溶解可实现二者的分离。某温度下,将定量的草酸钙与足量不同初始浓度的盐酸混合,平衡时测得、、的随变化趋势如图所示。
已知:该温度下草酸,。
(6)曲线Ⅰ表示、曲线Ⅱ表示___________的浓度变化趋势。
A. B.
(7)时,溶液的___________。
A.0 B.1 C.1.2 D.1.3
(8)由图中获取信息并结合草酸的电离平衡常数,计算:的平衡常数___________。(写出计算过程)
3.(25-26高三上·上海松江·期末)钴蓝(CoAl2O4)是使用最广也最为成熟的色料,青花瓷的命名很大程度上和“钴”料的使用有关。
(1)确定CoAl2O4晶体结构的方法是______。
A.X射线衍射 B.质谱 C.红外吸收光谱 D.核磁共振氢谱
(2)钴元素在元素周期表中的位置是______。
A.第4周期第VIIIB族 B.第4周期第9族
C.第5周期第VIII族 D.第5周期第9族
化合物X可作为某些含钴染料或颜料的合成原料,其化学式为[Co(NH3)6]Cl2
(3)基态Co2+中,______。(不定项)
A.有7个未成对电子 B.有6个不同能级的电子
C.价电子运动状态有15种 D.核外电子空间运动状态有14种
(4)化合物X可合成 [Co(NH3)5Cl]Cl。
① 0.5 mol [Co(NH3)5Cl]Cl与足量的AgNO3溶液发生反应,可生成沉淀______mol。
② 0.5 mol [Co(NH3)5Cl]Cl中含有的共价键为______mol。
A.10.5 B.11 C.21 D.22
(5)已知X中H-N-H键角大于NH3中H-N-H键角,请解释其原因______。
(6)化合物X晶体的晶胞结构如图所示,离A最近的 [Co(NH3)6]2+个数为______。
A.6 B.8 C.10 D.12
NA是阿伏加德罗常数的值。已知该化合物X的摩尔质量为M g•mol–1,密度为ρ g•cm–3,则该晶胞的棱长为______nm。
利用X能络合NO的特性,再经多步反应将NO从废气中脱除,同时生成[Co(NH3)6]3+。工业上可用活性炭和水实现[Co(NH3)6]3+→[Co(NH3)6]2+,机理如下图所示。
(7)写出步骤(iii)的离子反应方程式______。
(8)结合上述机理,简述利用化合物X处理废气中NO的优缺点(优点、缺点各一条)______。
4.(25-26高三上·上海崇明·期末)锂电池的电解液是目前研究的热点。锂电池的电解液可采用溶有的碳酸酯类有机溶液。
(1)基态的电子云轮廓图的形状为_________;基态P原子的价层电子轨道表示式为_________。
为提高锂电池的安全性,科研人员采用离子液体作电解液。某种离子液体的正离子的结构简式如下,负离子为。
(2)N、F、P三种元素的电负性由大到小的顺序为_________,带“*”C原子形成的键和键数目比为_________。
(3)根据VSEPR模型,的中心原子上的价层电子对数为_________,空间结构为正八面体形。因其良好的锂离子传输性能可作锂电池的固体电解质,其晶胞结构示意图如图所示,晶胞的边长为。
(4)晶胞中的“○”代表_______(选填“”或“”);距离最近的有_______个。
(5)已知阿伏加德罗常数为,该晶体的密度为________g/cm3。
(6)某锂碘电池结构如图所示,该电池的总反应为2Li + P2VP·nI2 =P2VP·() I2 + 2LiI。
下列说法正确的是 。
A.该电池放电时,锂离子移向a极
B.该电池放电时,锂电极发生还原反应
C.锂电极质量减少0.7g时,b极转移的电子数约为6.02×1022
D.正极的电极反应式为P2VP·nI2 ++=P2VP·() I2 + 2LiI
5.铋元素(Bi,原子序数83)是一种几乎无毒、无放射性的重金属元素,其基态原子的价电子排布为,在合金、医药、半导体等领域有重要应用。
(1)关于209Bi原子的说法正确的是_______。
A.含有126个中子
B.含有10个d电子
C.价电子有5种不同能量
D.最高能级含有两种自旋方向不同的电子
(2)结合元素周期律,下列关于铋元素说法正确的是_______。
A.最高价氧化物对应水化物为强酸
B.电负性比同周期中相邻元素都大
C.基态原子第一电离能在同主族中最大
D.气态氢化物不稳定
(3)Bi的逐级电离能如下图所示,判断Bi的常见化合价为0、_______和+5.
(4)溶液是制备无铅钙钛矿电池的核心前驱体,的价层电子对数=_______。
铋的有机酸配合物常用于治疗胃、肠道炎症等疾病,同时具有保护胃肠黏膜的作用。某种含Bi的配合物结构如下图所示:
(5)上述配合物的配体种类有_______。
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
(6)上述配合物中Bi的配位数是_______。
是一种新型二维层状半导体,由正离子层和负离子层交替堆叠而成,其晶胞结构如下图所示:
已知:①成键两元素电负性差值 ,一般形成离子键;成键两元素电负性差值 ,一般形成共价键。
②三种元素电负性:O-3.5,Se-2.4,Bi-1.9.
(7)结合题目信息,判断中存在的相互作用有_______。(不定项)
A.金属键 B.离子键 C.共价键 D.分子间作用力
(8)晶胞顶点处为_______。
A.Bi B.Se C.O
(9)已知:的摩尔质量,晶胞体积。计算晶体的密度为_______(保留2位小数)。
难溶于水的常用于的检验。酸性条件下,将固体加入溶液中,若出现紫红色,说明溶液中有。
(10)写出上述检验过程的离子方程式_______。(已知:产物中铋的存在形式为)
6.(2026·上海·模拟预测)有机-无机杂化铅卤材料(如CH3NH3PbI3)是一类新型半导体材料,具有优异的光电性能。研究发现,该材料可通过与氮氧化物(NOx)分子的相互作用,引起材料的光电响应变化,从而实现对氮氧化物的高灵敏度、选择性检测。
(1)在元素周期表中,Pb位于第_______周期_______族。
A.五 ⅥA B.五 ⅣA C.六 ⅣA D.六 ⅥA
(2)基态I原子中,电子占据的最高能级为_______。写出基态C原子的轨道表示式_______。
(3)CH3NH3PbI3中短周期元素的电负性由大到小的顺序为_______。(用元素符号表示)。
(4)有机正离子可由CH3NH2制得,中sp3杂化的原子有_______个。
A.0 B.1 C.2
(5)CH3NH2分子中键角H-N-H_______键角H-C-H(填“大于”“小于”或“等于”),并说明理由_______。
(6)沸点:CH3NH2_______N2H4(填“高于”或“低于”),原因为_______。
(7)CH3NH3PbI3的立方晶胞结构如图所示,晶胞中1个周围距离最近的数目为_______。
A.4 B.6 C.8 D.12
(8)已知CH3NH3PbI3的摩尔质量为,为阿伏加德罗常数的值,晶胞密度为,则与之间最短的距离为_______pm(用含、M、的代数式表示)。
氮氧化物在工农业生产方面应用广泛,与我们的生活密不可分。
(9)下列关于氮氧化物的说法正确的是_______。(不定项)
A.NO2与水反应生成硝酸,它是酸性氧化物
B.固氮都是将N2转化为氮氧化物
C.NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象
D.大气中的NO2参与酸雨的形成
(10)三种氮氧化物的结构如下所示:
下列说法正确的是_______。
A.氮氮键的键能:N2O>N2O3 B.熔点:N2O3>N2O4
C.分子的极性:N2O4>N2O D.N-N-O的键角:a>b
YA兴趣小组用下图装置进行铜与稀硝酸的反应,并验证产生NO气体的性质,实验步骤如下:
Ⅰ.安装好装置后,检查装置气密性。
Ⅱ.打开旋塞C,从B管上端加入所选浓度的硝酸,至铜丝下沿(不接触铜丝)。
Ⅲ.向上移动B管,使A管液面上升至橡皮塞恰好接触,关闭旋塞C,反应开始。
Ⅳ.当液面重新下降至与铜丝脱离接触时,反应停止。
Ⅴ.……
(11)步骤Ⅴ:打开旋塞C,_______(填操作)B管,使A中迅速进入少量空气,关闭旋塞C,观察现象。
(12)多次循环进气,最终NO转化为_______。(填化学式)
(13)该装置最突出的环保优点是_______。
A.可以封闭吸收NO尾气 B.反应速率快 C.药品用料少 D.操作步骤少
7.(2026·上海金山·二模)青铜是金属冶炼史上最早的合金,主要含有铜、锡、铅元素,以及少量锌、砷、铁等元素。
(1)铜在火焰上灼烧时产生的蓝绿光属于___________光谱。
A.吸收 B.发射
(2)已知纯铜的熔点是,布氏硬度为35 HB(数值越大,硬度越大),青铜器的熔点和硬度可能是___________。
A.,71 HB B.,30 HB C.,30 HB D.,71 HB
挖掘出土的青铜器表面通常覆盖有锈蚀产物,可以分为无害锈与有害锈。无害锈如,能形成致密的薄膜,阻止锈蚀反应进一步发生。有害锈主要是含氯物质,如CuCl、,它们的结构疏松,易导致锈蚀向内蔓延,加快青铜器的锈蚀速率,影响青铜器的使用寿命。青铜器发生电化学腐蚀,形成的示意图如下:
(3)过程Ⅰ中负极的电极反应式为___________,若生成,理论上消耗标准状况下氧气___________L。
修复青铜器有多种方法。
①酸浸法:用2%—3%的柠檬酸溶液浸泡除锈。
②碳酸钠法:用含的缓冲溶液浸泡,使CuCl转化为。
③BTA保护法:BTA()是一种常用的铜缓蚀剂,在铜表面形成致密的配位型高聚物膜。过程示意图如下:
(4)固态BTA的晶体类型是___________。
A.离子晶体 B.分子晶体 C.共价晶体 D.金属晶体
(5)1 mol BTA中键的数目为___________。
(6)写出碳酸钠法的化学方程式___________。
(7)目前使用最普遍的是BTA法,结合以上信息分析原因___________。
含铜化合物可用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)制备,CuFeS2的晶胞如下图所示。
(8)晶体的密度是,阿伏加德罗常数为,___________pm。(用含的式子表示,)
8.(26-27高三上·上海浦东新·阶段检测)云南铜矿资源储量丰富,历史上就是中国著名的产铜地之一,清朝自雍正五年至宣统三年的185年间,铸币所需铜料从云南经大规模水陆联运至北京,史称“滇铜京运”。乾隆、嘉庆年间云南铜产量占全国产量的95%,因此云南曲靖市会泽县又称“钱王之乡”。
(1)基态Cu原子的价层电子排布式为_________,Cu在元素周期表中的位置为___________________。
(2)铜是人类最早进行冶炼和使用的金属材料。工业上通常根据金属元素_________选择其冶炼的方法。
A.在地壳中的含量 B.正离子的氧化性
C.原子的价层电子数 D.单质的熔点
(3)清代铜币主要是铜锌合金,如康熙通宝实测平均含铜64.2%、锌31.5%。铜锌合金的熔点通常在900~940℃之间,试判断纯铜的熔点应_________。
A.低于900℃ B.900~940℃ C.高于940℃ D.无法确定
(4)黄铜矿是工业炼铜的重要原料之一,主要成分是,晶胞结构及晶胞参数如下图1所示,其密度为_________(用计算式表示;阿伏加德罗常数的值用表示,,的摩尔质量为)。下图2所示结构单元不能作为晶胞的原因是_________________________。
由于火法处理硫化物矿石过程中会生成,造成大气污染,因此近年来湿法炼铜有了很大的发展。湿法炼铜的主要过程是浸出、萃取、电积。
(5)浸出工序中,首先将铜矿粉碎,然后加入硫酸或氨水等化学试剂进行酸性或碱性浸出,通过搅拌、加热等手段促进铜矿石发生反应,使铜元素转移至溶液中。请配平下列黄铜矿碱性浸出的反应方程式___________________。
_________________________
(6)萃取工序是利用萃取和反萃操作,将含铜浓度较低的浸出液进行浓缩(富集),获得达到电积工序所需浓度的硫酸铜溶液。离子液体[]可用于萃取分离铜离子,该离子液体中存在的作用力有___________。
A.配位键 B.离子间静电作用 C.氢键 D.金属键
(7)上题中离子液体中各元素电负性最大与最小的元素分别是_________。
A.O、C B.N、H C.O、H D.S、H
(8)最后的电积工序是将富集后的硫酸铜溶液通电电解,制得单质铜。下图电解装置中使用质子交换膜分隔两极室,电解过程中质子移动的方向为_________。
A.左→右 B.右→左
9.(26-27高三上·上海浦东新·开学考试)金属镓()与铝同主族,镓在电子工业中有广泛应用,被誉为“电子工业的脊梁”。砷()与镓同周期。
(1)基态原子的电子排布式为__________。
(2)基态原子的价电子轨道表示式为__________________。
(3)有两种稳定同位素,其中的丰度为、的丰度为,则元素的近似相对原子质量为__________。
(4)下列比较中正确的是__________。(不定项)
A.酸性: B.原子半径:
C.第一电离能: D.单质还原性:
(5)砷化镓是新型半导体材料。如图所示,其晶体结构与金刚石相似,则砷化镓的化学式为__________。
(6)上述晶体结构中,与As原子最近且等距离的As原子数为__________个。
A.4 B.6 C.8 D.12
(7)已知氮化硼与砷化镓晶体结构相似。氮化硼的熔点()高于砷化镓(),原因是__________________________________________________________________________________。
的熔点只有,能形成多种配合物。
(8)可与形成配合物,该配合物中与形成配位键的原子是_________。
(9)在时,以二聚体()的形式存在,则、中原子的杂化方式分别为__________、__________。
10.(26-27高三上·上海虹口·阶段检测)铁元素在人体健康、生产生活以及新材料研发中有着重要的应用。
Ⅰ.血红素是由中心Fe2+与配体卟啉衍生物结合成的大环配位化合物,其结构如图所示:
(1)基态Fe原子的价电子轨道表示式为_______________。
(2)元素C、N、O、Fe中,第一电离能最大的是_______________。
A.C B.N C.O D.Fe
(3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。1 mol血红素中通过螯合作用形成的配位键的数目为_______________。
Ⅱ.卟啉是含有平面共轭大环结构的有机分子,结构如图。
(4)该卟啉分子中,N(1)、N(2)的杂化方式分别为______。
A.sp2 sp2 B.sp sp2 C.sp2 sp3 D.sp sp3
(5)该卟啉分子在酸性环境中配位能力会减弱,原因是___________________________。
(6)由Fe原子核形成的三种微粒,电子排布式分别为:
① ② ③;
关于这些微粒的叙述,正确的是_______________。(不定项)
A.微粒半径:③>②>①
B.电子排布属于基态原子(或离子)的是:①②
C.电离一个电子所需最低能量:①>②>③
D.③的核外电子有16种空间运动状态
(7)某晶体FexNy的晶胞如下图1所示,Cu可以完全取代该晶体中a位置Fe或b位置Fe,FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示。
其中相对不稳定的Cu替代型产物的化学式为_______________。
(8)图1是Fe3O4晶体结构的一个单元。Fe3O4晶胞可看作是由4个这种单元按图2堆积而成。则1个Fe3O4晶胞中有_______________个O2-,代表_______________(填微粒符号)。已知:Fe3O4晶胞棱长为apm,NA为阿伏加德罗常数的值,则该Fe3O4晶体的密度为____________g/cm3()。
真题·实战演练
1.(2026·甘肃·高考真题)催化剂Ⅰ的立方晶胞结构如下图所示,若将晶胞中所有顶点位置的用替换可得新型催化剂Ⅱ的立方晶胞(棱长为,)。设为阿伏加德罗常数的值,、、分别表示、、的摩尔质量。下列说法错误的是
A.Ⅰ晶胞中与最近且等距的有6个 B.Ⅰ晶胞沿,,轴方向的投影图都相同
C.Ⅱ的晶体密度为 D.Ⅱ晶胞中的最短距离为
2.(2026·重庆·高考真题)某化合物在一定温度下电导率发生突跃,可作为快离子导体材料,其晶胞结构如图所示。下列相关叙述错误的是
A.该化合物的化学式为 B.相邻核间距都相等
C.与配位的个数为4 D.和空位的数目比为1∶3
3.(2026·湖北·高考真题)固体材料具有相变制冷效应,室温下其立方体晶胞结构示意图如下。下列说法错误的是
A.每个晶胞中有4个
B.每个周围有12个紧邻的
C.之间的最短距离是
D.晶体密度表示为
4.(2026·江西·高考真题)多相系超导体晶体结构如图,晶胞参数,,下列说法错误的是
A.1号Cu的坐标为 B.,,
C.Y和Ba的O配位数不相等 D.O原子占据金属原子的八面体空隙
5.(2026·贵州·高考真题)中俄科学家合成的世界上首个氦钠电子化合物,由、He原子和电子对()组成,化学式为,也可以表示为,其晶体结构(局部,电子对占位未表示)如图1,晶体结构在、、平面的投影(局部)均如图2.
设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.该化合物的化学式为 B.He的配位数为8
C.该晶体的密度为 D.两个的最近核间距为
6.(2026·四川·高考真题)氧化物钙钛矿型晶胞中的离子半径关系为(M为顶点阳离子,N为体心阳离子),当时,会形成立方晶胞。一种由、和形成的钙钛矿型晶胞如图所示,其,。
下列说法错误的是
A.紧邻12个 B.晶胞中1位上的分数坐标为
C.晶胞中 D.取代()形成的是立方晶胞
7.(2026·河北·高考真题)是由我国科学家理论预测并合成的具有高温超导电性的材料,其立方晶胞如图所示,晶胞棱长为。晶体中氢原子与铍原子构成立方体单元(),铍原子位于体心。氢原子Y和Z的分数坐标分别为和。
下列说法错误的是
A.La原子周围最紧邻的氢原子有12个
B.晶胞沿体对角线的投影图为
C.X、Y两原子之间的距离为
D.晶胞中含有4个单元
8.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)我国科研人员利用钨的氧化物开发了新型催化剂。该氧化物的六方晶胞结构如图,2号O的分数坐标为。为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.该氧化物的化学式为WO2 B.晶体密度为
C.3号W的分数坐标为 D.1号O和3号W的核间距为
9.(2026·云南·高考真题)一种新型固态电解质(摩尔质量为)的立方晶胞结构示意图如下。已知:为阿伏加德罗常数的值:以晶胞参数为单位长度建立坐标系可标注晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标,点原子的分数坐标为。
下列说法正确的是
A.点原子的分数坐标为
B.每个周围与它最近且距离相等的有6个
C.沿轴方向的投影为
D.若晶体密度为,则晶胞参数为
10.(2026·上海·高考真题)黄铜矿的湿法冶金技术,主要包括直接酸浸、氧化焙烧、硫酸化焙烧。下列是利用酸浸出黄铜矿(主要成分,含有少量杂质)回收其中铜和铁的工艺流程如图:
(1)下图为晶胞图,图中1个S进入的是2个Cu和2个Fe围成的四面体,有部分Cu未画出,则晶胞中未画出的Cu处在晶胞的___________位置。
A.体心 B.面心 C. 顶点 D.棱心
距离Cu原子最近的S原子有___________个。
(2)、、三种微粒的键角从大到小的顺序是___________。并说明和键角不同的原因是___________。
11.(2025·上海卷T2)原子在晶胞中的_______位置。
A.顶点 B.棱上 C.面上 D.体心
12.(2025·上海卷T2)图晶胞号O原子,若晶胞仅含1个完整WO42-四面体,组成该四面体的O编号是 。
13.(2025·上海卷T2)钨作灯丝与_______性质有关(不定项)。
A.延展性 B.导电性 C.高熔点 D.易挥发
14.(2025·上海卷T2)钨有金属光泽的原因 (从微观角度解释)。
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第05讲 晶体结构分析与计算(专项训练)
参考答案
模拟·基础演练
1. B
2.(1)D (2)B
3.(1) A r(I⁻)的半径大,I⁻形成的骨架更大,提供了更利于Ag⁺迁移的空间
(2)C
(3)C
4.或
5.(1)D (2) (3)AuAg3H8
6.
7. 4
8.(1)C (2)383
9.(1)D (2)
10. 16
11. 12
12.(1) (2)4
13.(1)A (2) (,,)
14.A
15. B
16.(1)C (2)Mg2Fe或FeMg2 (3) (4)C
重难·创新演练
1.(1)2
(2)D
(3)生成的硫酸铅难溶于水,覆盖在铅的表面,阻碍了铅与硫酸的进一步接触
(4)C
(5)B
(6)9.34
(7)
(8)提高铅的回收率,补充氯离子,同时降低硫酸根的浓度,提高脱硫能力
(9)A
2.(1)钙被空气中的氧气氧化,生成氧化钙覆盖在表面,使表面变暗 (2) A 反应生成微溶的覆盖在Ca表面,阻碍反应持续进行,且Ca的金属活动性低于钠,因此反应不如钠剧烈。 (3)AC (4)B (5)2.35 (6)A (7)D (8)
3.(1)A
(2)B
(3)BD
(4) 0.5 A
(5)X和NH3中氮原子皆为sp3杂化,孤电子对分别为0和1,由于孤电子对和成键电子对之间排斥力大于成键电子对之间排斥力,所以X中H-N-H键角大于NH3中H-N-H键角
(6) D ×107
(7)4Co3++2H2O =4Co2++4H++O2↑
(8)优点:化合物X可循环利用;缺点:氨易挥发,造成原料浪费或污染环境(答案合理即可)
4.(1) 球形 (2) F>N>P 3∶1 (3)6 (4) Li+ 8 (5) (6)CD
5.(1)A
(2)D
(3)+3
(4)5
(5)B
(6)6
(7)BC
(8)B
(9)9.71
(10)
6.(1)C (2) 5p (3)N > C > H (4)C (5) 小于 N原子上有一对孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,使得H-N-H键角变小 (6) 低于 分子间能形成更多的氢键 (7)D (8) (9)D (10)A (11)向下移动 (12) (13)A
7.(1)B
(2)A
(3) 0.896
(4)B
(5)
(6)
(7)BTA法可将有害的转化,释放出,在铜表面形成致密稳定的高聚物保护膜,隔绝青铜器和水、空气、等腐蚀介质接触,且不破坏青铜器外观,保护效果好。
(8)
8.(1) 第四周期族
(2)B
(3)C
(4) 图2结构单元平移后无法实现无隙并置,故不能作为晶胞
(5)
(6)ABC
(7)C
(8)B
9.(1)(或)
(2)
(3)69.8
(4)BD
(5)
(6)D
(7)氮化硼与砷化镓均为共价晶体,B的原子半径小于Ga,N的原子半径小于As,B-N键长比Ga-As键长短,键能更大,故氮化硼的熔点更高
(8)O(或氧原子)
(9)
10.(1)
(2)B
(3)
(4)A
(5)酸性环境中,卟啉中的N原子会与结合,导致N原子上可用于配位的孤电子对减少,因此配位能力减弱
(6)BD
(7)
(8) 32
真题·实战演练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
D
D
B
A
C
D
A
B
C
10.(1) A 4
(2) 中原子有1对孤电子对,中原子有2对孤电子对,孤电子对越多对成键电子对的排斥力越大,键角越小
11.5、6、7、8
12.BC
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第05讲 晶体结构分析与计算(专项训练)
目 录
模拟·基础演练
考向01 晶体的基本性质
考向02 晶体化学式的确定
考向03 晶胞的综合计算
考向04 金属晶体与金属性质
重难·创新演练
真题·实战演练
模拟·基础演练
考向01 晶体的基本性质
1.(24-25高三上·上海·阶段检测)晶体X射线衍射技术不能测定晶体的
A.化学键的键长 B.化学键的键能
C.化学键的键角 D.原子、分子的排列
【答案】B
【详解】通过晶体的晶体X射线衍射技术可以测定晶体的键长、键角以及原子和分子的排列,但是不能测化学键的键能,B不符题意。
2.(25-26高三上·上海·阶段检测)氨硼烷常温下为固态,它的熔点比乙烷的熔点高近。进一步检测发现其晶体中分子间除了分子间作用力外,还存在正电性(用“”表示)和负电性(用“”表示)的相互作用,这种作用称为“双氢键”。
(1)测定氨硼烷晶体结构可使用的仪器分析技术是_______。
A.原子发射光谱 B.紫外-可见光光谱 C.红外光谱 D.射线晶体衍射
(2)仿照氢键的表示方法:“X-H…Y”,上述“双氢键”可表示为_______。
A. B. C. D.
【答案】(1)D
(2)B
【详解】(1)A.原子发射光谱:用于测定物质中元素的种类和含量,不能用于晶体结构分析;
B.紫外﹣可见光光谱:用于研究物质的电子跃迁行为,常用于分析有机物的结构或溶液中物质的浓度,不适用于晶体结构测定;
C. 红外光谱:用于分析分子的振动和化学键信息,可以提供分子结构信息,但无法提供晶体的三维结构信息;
D.X射线晶体衍射:这是测定晶体结构的最常用和最有效的方法,通过X射线在晶体中的衍射图样,可以精确测定晶体中原子的排列方式和空间结构。
故选D。
(2) 分子中N—H 键上的 H 因氮的较高电负性而带部分正电(δ+),B—H 键上的 H 则带部分负电(δ−),二者通过 H(δ+)⋯H(δ−) 相互吸引形成所谓的“双氢键”。故可写作B。
3.(2025·上海杨浦·二模)AgBr在一定条件下也能转化为α-AgBr(与α-AgI结构相同)。α-AgI中,Ag+能在I−形成的骨架中自由迁移,展现出优异的离子导电性能。
卤化银
AgCl
AgBr
熔点
455
432
558
晶胞结构
类似NaCl晶体的晶胞
注:只画出了晶胞中I-的位置,Ag+填充在I-所围成的空隙中
(1)AgBr转化为α-AgBr属于_____变化。
A.化学 B.物理
相同条件下,α-AgI的导电能力强于α-AgBr,可能的原因是_____。
(2)确定α-AgI晶胞的大小、形状等信息,可使用的测试仪器为_____。
A.核磁共振仪 B.质谱仪 C.X射线衍射仪 D.红外光谱仪
(3)结合表中信息,计算α-AgI晶体的密度,ρ≈_____g·cm−3.(1pm=1×10−10cm)
A.12 B.7 C.6 D.3
【答案】(1) A r(I⁻)的半径大,I⁻形成的骨架更大,提供了更利于Ag⁺迁移的空间 (2)C
(3)C
【详解】(1)AgBr转化为α-AgBr时,晶体结构发生了本质变化,从普通离子晶体变为允许Ag+自由迁移的骨架结构,这种结构转变涉及化学键的重新排列,属于化学变化,故选A。相同条件下,α-AgI的导电能力强于α-AgBr,可能的原因是:相同条件下,r(I⁻)的半径大,I⁻形成的骨架更大,提供了更利于Ag⁺迁移的空间。
(2)核磁共振仪测得核磁共振氢谱,用于确定H原子的种类和个数比;质谱仪用于测定相对分子质量;X射线衍射仪通过分析晶体对X射线的衍射图谱,能够测定晶胞的大小、形状及原子在晶胞中的数目和位置等,是确定晶体结构的方法;红外光谱仪测得红外光谱图,用于确定官能团或化学键;故选C。
(3)α-AgI每个晶胞含=2个AgI,密度为:,故选C。
考向02 晶体化学式的确定
4.(25-26高三上·上海·期中)一种铁氮化合物具有高磁导率,其结构如图所示。
该铁氮化合物的化学式为___________。
【答案】或
【详解】根据均摊法可计算晶胞中(一个小立方体)得原子个数,位于顶点,个数为;位于面心,个数为,氮原子位于体心,个数为1,则Fe原子总数为1+3=4。所以该铁氮化合物的化学式为或。
5.【储氢材料与学科知识结合】(25-26高三上·上海·阶段检测)金和银形成的一种合金是良好的储氢材料,该合金的立方晶胞结构如图所示,其中Au位于顶点,Ag位于面心,晶胞边长为a pm,设NA为阿伏加德罗常数的值。
(1)该合金中,离Au原子最近的Ag原子有______个。
A.6 B.8 C.10 D.12
(2)该合金的密度为______g·cm-3。
(3)该合金具有吸附氢气的能力。饱和吸附时,氢原子填充于晶胞中所有由Au和Ag原子形成的四面体空隙中,则形成物质的化学式为______。
【答案】(1)D
(2)
(3)AuAg3H8
【详解】(1)该合金中,离Au原子最近的Ag原子位于面心,顶点的Au为8个晶胞共有,所以离Au原子最近的Ag原子有个,故选D;
(2)该合金中Au位于顶点上,个数为,Ag位于面心上,个数为,晶胞边长为a pm=,所以该合金的密度为 g·cm-3=g·cm-3;
(3)由晶胞结构可以看出,Au和Ag原子形成的四面体空隙数为8个(每个顶点附近 1 个,全部在晶胞内部),能吸附8个H,所以形成物质的化学式为AuAg3H8。
6.(2025·上海奉贤·二模)碘与锰形成的某种化合物晶胞结构及晶胞参数如图所示(已知图中Ⅰ原子与所连接的三个Mn原子的距离相等),则该化合物的化学式是_______,晶体密度的计算式为_______(计算式可以不化简)。
【答案】
【详解】由晶胞结构可知,Mn位于顶点,故晶胞中Mn的数目为,I位于晶胞内,数目为2,故化学式为;晶胞密度=。
考向03 晶胞的综合计算
7.(25-26高三上·上海·阶段检测)化合物的四方晶格结构如图所示,已知的晶胞棱边夹角均为,晶胞边长分别为apm、apm、cpm,晶体密度为,则一个晶胞中有_____个O,设为阿伏加德罗常数的值,则的摩尔质量为_____(用代数式表示)。
【答案】 4
【详解】因为晶胞边长分别为apm、apm、cpm,而图中给出的是2cpm,说明是两个晶胞组合而成,根据图示,的个数为:,的个数为:,一个晶胞的体积为,晶胞的密度,则。
8.(25-26高三上·上海·阶段检测)(其中为价)的晶胞如图所示,其形状为立方体,边长为()。
(1)以下关于说法错误的是___________。
A.中正负离子的排列与中的基本相同
B.中正离子处于负离子所形成的八面体的中心
C.晶体中只存在离子键
D.晶胞中与紧邻的有12个
(2)计算晶胞中相邻间的最近距离为___________(精确至整数)。
【答案】(1)C
(2)383
【详解】(1)A.FeS2晶胞中正负离子排列和NaCl晶胞相同,均为面心立方堆积,A正确;
B.亚铁离子处于与其距离最近的6个离子构成的正八面体中心,B正确;
C.阴离子中存在S-S共价键,C错误;
D.以侧面面心的亚铁离子为例,离其最近的亚铁离子个数为4+4+4=12个,D正确,
故选C。
(2)相邻Fe2+最近的距离为面对角线的一半,值为。
9.(24-25高三下·上海虹口·期中)根据晶胞图示,回答下列问题:
(1)晶体中距离最近且距离相等的有___________个。
A.4 B.6 C.8 D.12
(2)若晶胞边长为,则晶体的密度为___________(列出计算式,,为阿伏加德罗常数的值。)
【答案】(1)D
(2)
【详解】(1)以体心分析,与之距离最近且相等的处于棱心,晶体中距离最近且距离相等的有12个,故选D;
(2)晶胞中,Li原子数目为,则1mol晶胞含有4molLiPF6,1mol晶胞的质量为,1mol晶胞的体积为,则晶体密度,。
10.(2025·上海·二模)白磷(P4)的晶体属于分子晶体,其晶胞结构如图(小圆图表示白磷分子)。
已知晶胞的边长为边长为a nm的正方体,阿伏加德罗常数的数值为NA mol−1,则该晶胞中含有的P原子的个数为_______,则该该晶体的密度为_______ g·cm−3(用含NA、a的代数式表示)。
【答案】 16
【详解】根据均摊原则,晶胞中小圆图的个数为 ,1个小圆图代表1个P4分子,则该晶胞中含有的P原子的个数为4×4=16;该该晶体的密度为 g·cm−3。
11.(2025·上海·一模)晶体铜的晶胞结构如图甲所示,原子之间相对位置关系的平面图如图乙所示,铜原子的配位数为___________,铜的原子半径为r pm,NA表示阿伏加德罗常数的值,晶体铜的密度为___________g·cm-3(列出计算式即可)。
【答案】 12
【详解】晶胞中原子位于面心、顶点上,属于面心立方最密堆积;以顶点原子研究,与之相邻的原子处于面心,每个顶点为8故晶胞共用,每个面心为2个晶胞共有,故Cu原子配位数为;根据图乙可知,晶胞的面对角线长为,则晶胞棱长为,每个晶胞含有的铜原子数为:。一个晶胞体积为:,质量为,其密度为:。
12.(2025·上海宝山·二模)MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体,边长分别为a、b、c(a=0.687nm;b=0.932nm;c=1.436nm),结构如下图所示。
(1)已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是Mg·mol-1,阿伏加德罗常数为NA,该晶体的密度为_______g·cm-3。(用a、b、c表示,1nm=10-7cm)
(2)距离“甲位置”的[Mg(H2O)6]2+最近且距离相等的[Mg(H2O)6]2+有_______个。
【答案】(1)
(2)4
【详解】(1)由晶胞结构可知,1个晶胞中含有个[Mg(H2O)6]2+,含有4个,该晶体的密度,故答案为:;
(2)根据晶胞结构可知,位于棱上的[Mg(H2O)6]2+与甲的最近距离为anm,位于体心的[Mg(H2O)6]2+与甲的距离为,该晶胞内距离“甲位置”的[Mg(H2O)6]2+最近且距离相等的[Mg(H2O)6]2+有1个,晶体中距离“甲位置”的[Mg(H2O)6]2+最近且距离相等的[Mg(H2O)6]2+有4个,故答案为:4。
13.(24-25高三上·上海·期中)锰和镓形成的金属互化物立方晶胞如图所示。
(1)若将晶胞中体心的原子作为晶胞的一个顶点,则距该原子最近的原子在新晶胞中位置为___________。
A.面心 B.体心 C.顶点 D.棱心
(2)晶胞中,相邻如原子构成的正四面体空隙完全由镍原子填充,可用于制备碳基金属催化剂。1号原子坐标参数为(1,1,1),则填充在1、2、3、4号构成的四面体空隙中心的镍原子的坐标参数为___________;晶胞参数为,则用含a的代数式表示填充镍后的晶胞的密度___________。
【答案】(1)A
(2) (,,)
【详解】(1)晶胞中体心的Ga原子距离最近的Ga原子位于晶胞的棱上,当将晶胞中体心的Ga原子作为晶胞的一个顶点时,整个晶胞中原子的坐标均移动个单位,距该Ga原子最近的Ga原子在新晶胞中位置为面的中心,即面心的位置,故选A。
(2)1号Mn原子坐标参数为(1,1,1),则原点为左下靠后的Mn原子,则填充在1、2、3、4号Mn构成的四面体空隙中心的镍原子的坐标参数为(,,);填充镍后的晶胞中Ni的个数为:8个,Mn的个数为:8×+6×=4个,Ga的个数为:12×+1=4个,晶胞的密度。
考向04 金属晶体与金属性质
14.(25-26高三上·上海·阶段检测)下列性质中,与铱的耐腐蚀性无直接关联的是
A.单质的密度大,硬度高 B.表面易形成致密且稳定的氧化膜
C.电负性较大,不易被氧化 D.金属键强度大,原子间结合紧密
【答案】A
【分析】金属的耐腐蚀性主要与其化学稳定性(如是否易被氧化)和表面保护机制(如氧化膜)相关,据此回答。
【详解】A.密度和硬度是物理性质,不直接影响化学反应的难易程度,因此与耐腐蚀性无直接关联,A正确;
B.致密氧化膜能有效隔绝腐蚀介质(如氧气、水),属于表面保护机制,B错误;
C.电负性大表明金属不易失去电子(还原性弱),化学性质稳定,直接降低被氧化的倾向,C错误;
D.强金属键使原子间结合紧密,结构更稳定,难以被腐蚀破坏,D错误;
故选A。
15.(24-25高三上·上海·期中)根据以上描述,关于碱土金属说法正确的是
A.均处于元素周期表的p区 B.单质可形成金属晶体
C.硫酸盐均难溶于水 D.基态原子的价电子排布式可表示为
【答案】B
【详解】碱土金属指元素周期表中ⅡA族元素,包括铍、镁、钙、锶、钡、镭六种元素。
A.碱土金属,均处于元素周期表的s区,A错误;
B.碱金属均属于金属单质,可形成金属晶体,B正确;
C.硫酸镁可溶于水,C错误;
D.ⅡA族原子的价电子排布为ns2,D错误;
故选B。
16.(24-25高三上·上海·阶段检测)氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键,铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。
(1)距离Fe原子最近的Mg原子个数是___________。
A.4 B.6 C.8 D.12
(2)铁镁合金的化学式为___________。
(3)若该晶胞的晶胞边长为d nm,阿伏加德罗常数为,则该合金的密度为___________g⋅cm(用含的式子表达)。
(4)若该晶体储氢时,分子在晶胞的体心和棱心位置,则含Mg 48 g的该储氢合金可储存标准状况下的体积约为___________L。
A.5.6 B.11.2 C.22.4 D.44.8
【答案】(1)C (2)Mg2Fe或FeMg2 (3) (4)C
【解析】(1)从晶胞结构图中可看出,Mg原子位于晶胞体内,Fe原子位于晶胞顶角与面心,以面心得Fe原子为研究对象,距离Fe原子最近的Mg原子个数是8,故选C。
(2)从晶胞结构图中可看出,Mg原子位于晶胞体内,Fe原子位于晶胞顶角与面心,Mg原子的个数为8,Fe原子的个数为=4,铁镁合金的化学式为Mg2Fe或FeMg2。
(3)该晶胞中含有8个Mg原子、4个Fe原子,根据晶胞密度计算公式,该合金的密度为。
(4)该晶体储氢时,H2分子在晶胞的体心和棱心位置,晶胞中H2分子数目为=4,储氢合金晶胞中,含有8个Mg原子,含有4个H2分子,含Mg48g的该储氢合金中,Mg的物质的量为=2mol,则储氢合金中H2的物质的量为=1mol,标准状况下H2的体积约为22.4L,故选C。
重难·创新演练
1.(2026·上海徐汇·二模)铅酸蓄电池已有150多年的历史,是全球使用最广泛的化学电源之一。铅酸蓄电池是由两组合金栅板交替排列而成,正极上覆盖,负极上覆盖Pb,电解质溶液是的硫酸。
(1)铅与碳同主族。基态铅原子核外孤电子数为___________个。
(2)免维护铅酸蓄电池是以铅钙合金栅板为骨架,在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。下列说法错误的是___________。
A.铅钙合金能提高栅板的耐腐蚀性 B.铅钙合金能提高栅板的硬度
C.铅钙合金能抑制水的放电 D.正极上覆盖的不能导电
(3)将金属铅插入的硫酸中,开始有少量气泡产生,随后反应迅速停止。解释反应不能持续的可能原因___________。
正极材料由和混合而成。其中的晶胞结构为长方体,如下图所示。
(4)能鉴别和的仪器分析方法是___________。
A.原子光谱 B.质谱 C.晶体X射线衍射
(5)晶胞中含有个数为___________。
A.3 B.4 C.5 D.6
(6)晶体的密度为___________。(计算结果保留两位小数)
脱硫是废旧铅酸蓄电池回收铅的关键步骤,氯盐法脱硫流程如下图。
涉及到的主要反应为:
已知:室温下,、 、
(7)将样品投入到1 L NaCl和盐酸的混合溶液中(忽略前后溶液体积的变化),当溶液的,使完全脱硫,须保持溶液中___________。(结果保留两位小数,写出计算过程)
(8)增加①②步骤的目的___________。
(9)电解溶液可以回收铅单质,装置如下图所示。下列说法正确的是___________。
A.电极B为纯铅
B.钠离子向A电极移动
C.电解一段时间,左侧溶液的pH升高
D.电路中流经2 mol电子,右侧溶液的质量减少207 g
【答案】(1)2
(2)D
(3)生成的硫酸铅难溶于水,覆盖在铅的表面,阻碍了铅与硫酸的进一步接触
(4)C
(5)B
(6)9.34
(7)
(8)提高铅的回收率,补充氯离子,同时降低硫酸根的浓度,提高脱硫能力
(9)A
【详解】(1)基态铅原子的价电子排布式为,则其核外孤电子数为2个。
(2)A.合金的耐腐蚀性通常优于其组成纯金属。铅钙合金作为栅板骨架,能提高栅板的耐腐蚀性,该说法正确;
B.合金的硬度一般大于其组成纯金属。铅钙合金可提高栅板的硬度,该说法正确;
C.已知免维护铅酸蓄电池在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水,说明其能抑制水的放电(避免水因放电而消耗),该说法正确;
D.铅酸蓄电池的正极材料为PbO2,正极需导电以参与电极反应,因此PbO2必须能导电,该说法错误。
(3)生成的硫酸铅难溶于水,覆盖在铅的表面,阻碍了铅与硫酸的进一步接触,因此,开始有少量气泡产生,随后反应迅速停止。
(4)两种晶体的结构不同,则能鉴别和的仪器分析方法是晶体X射线衍射。
(5)位于顶点和体内,个数为 ,与的个数比为1:2,则晶胞中含有个数为4。
(6)由(5)问知,一个晶胞中含有2个,晶胞质量为, 晶体的密度为 。
(7)已知,① ,② ,③,根据盖斯定律可知,由①+②-③可得,该反应的平衡常数。的物质的量为,在1 L溶液中完全脱硫后,,。当时,。代入平衡常数表达式,得,解得。
(8)加入CaCl2后,Ca2+与母液中的反应生成沉淀,将从母液中除去,同时再生Cl-,可以提高铅的回收率,补充氯离子,同时降低硫酸根的浓度,提高脱硫能力。
(9)A.电极B连接电源负极,是电解池的阴极,阴极发生还原反应,Pb在阴极析出,则电极B为纯铅,正确;
B.质子交换膜只允许氢离子通过,钠离子不能向A电极移动,错误;
C.左侧电极A为阳极,发生氧化反应,电极反应式为,生成的氢离子通过质子交换膜从左侧移向右侧,左侧溶剂水减少,则氢离子浓度增大,故电解一段时间,左侧溶液的pH降低,错误;
D.阴极发生反应,电路中流经2 mol电子,析出1molPb,质量为207g,同时有2mol氢离子通过质子交换膜从左侧移向右侧,质量为2g,则右侧溶液的质量减少207 g-2g=205g,错误。
2.(2026·上海杨浦·二模)钙是典型的造岩元素和生命元素,由方解石开始被人类广泛认知。钙还是人体骨骼和牙齿的核心组成成分,被称为“岩骨”元素。金属钙密度、熔点839 ℃。
(1)钙在空气中放置会逐渐失去表面光泽而变暗,这是因为___________。
(2)常温下,钙能与水发生反应。
①将绿豆大小的钙块投入水中,不能观察到的现象是___________。
A.钙始终在水面上不停地游来游去
B.钙表面产生气泡
C.反应后溶液使无色酚酞试液变红
②将形状、大小相近的钙和钠分别投入等量水中,钙与水反应不如钠剧烈,可能的原因是___________。
工业上称晶体为“方解石”,是源于其被敲击时会沿特定方向裂成菱面方形小块。
(3).这一现象说明该晶体___________。(不定项)
A.具有各向异性 B.各方向的作用力相同
C.解理性与内部化学键的强弱分布有关 D.在不同方向上的硬度相同
某晶胞结构(夹角为90°)如图所示。
(4).的空间结构为平面三角形,则中心原子C的杂化方式是___________。
A.sp杂化 B.杂化 C.杂化
(5).晶体的密度为___________。
已知:,(精确到小数点后2位)
草酸钙常与方解石共生于岩石中,探究草酸钙在盐酸中的溶解可实现二者的分离。某温度下,将定量的草酸钙与足量不同初始浓度的盐酸混合,平衡时测得、、的随变化趋势如图所示。
已知:该温度下草酸,。
(6).曲线Ⅰ表示、曲线Ⅱ表示___________的浓度变化趋势。
A. B.
(7).时,溶液的___________。
A.0 B.1 C.1.2 D.1.3
(8).由图中获取信息并结合草酸的电离平衡常数,计算:的平衡常数___________。(写出计算过程)
【答案】(1).钙被空气中的氧气氧化,生成氧化钙覆盖在表面,使表面变暗 (2). A 反应生成微溶的覆盖在Ca表面,阻碍反应持续进行,且Ca的金属活动性低于钠,因此反应不如钠剧烈。 (3).AC (4).B (5).2.35 (6).A (7).D (8).
【详解】(1).钙是活泼金属,常温下可与空气中O2反应生成CaO,使表面失去光泽。
(2).①A.钙的密度为,大于水的密度,因此钙投入水中会沉底,不会始终浮在水面上,A符合题意;
B.反应生成氢气,故有气泡,B不符合题意;
C.产物溶液显碱性,可使酚酞变红,C不符合题意
故选A。
② 钠的金属活动性强于钙,且钙与水反应生成微溶的氢氧化钙附着在钙表面,阻碍反应持续进行,因此反(3).A.晶体沿特定方向裂开,说明晶体不同方向的作用力、硬度不同,体现了晶体的各向异性,A符合题意;
B.各向异性的晶体不同方向的作用力不同,B不符合题意;
C.该性质与晶体内部不同方向化学键强弱分布有关,C符合题意;
D.各向异性的晶体硬度不同,D不符合题意;
故选AC
(4).根据VSEPR理论,中心C原子形成3个σ键,无孤对电子,价层电子对数为3,故为sp²杂化,选B。
(5).晶胞的个数是,1个晶胞中含6个,底边长为, 晶胞体积,晶胞含6个,晶胞质量,,
(6).初始浓度越大,酸性越强,浓度越大,结合的程度越大,浓度越小,随增大而减小,因此下降的曲线II表示,选A。
(7).时,此时图中, ,带入浓度条件得, ,pH=1.3,故选D。
(8).平衡常数 已知:时,,此时 ,所以 此时,结合 ,可得,则。
3.(25-26高三上·上海松江·期末)钴蓝(CoAl2O4)是使用最广也最为成熟的色料,青花瓷的命名很大程度上和“钴”料的使用有关。
(1)确定CoAl2O4晶体结构的方法是______。
A.X射线衍射 B.质谱 C.红外吸收光谱 D.核磁共振氢谱
(2)钴元素在元素周期表中的位置是______。
A.第4周期第VIIIB族 B.第4周期第9族
C.第5周期第VIII族 D.第5周期第9族
化合物X可作为某些含钴染料或颜料的合成原料,其化学式为[Co(NH3)6]Cl2
(3)基态Co2+中,______。(不定项)
A.有7个未成对电子 B.有6个不同能级的电子
C.价电子运动状态有15种 D.核外电子空间运动状态有14种
(4)化合物X可合成 [Co(NH3)5Cl]Cl。
① 0.5 mol [Co(NH3)5Cl]Cl与足量的AgNO3溶液发生反应,可生成沉淀______mol。
② 0.5 mol [Co(NH3)5Cl]Cl中含有的共价键为______mol。
A.10.5 B.11 C.21 D.22
(5)已知X中H-N-H键角大于NH3中H-N-H键角,请解释其原因______。
(6)化合物X晶体的晶胞结构如图所示,离A最近的 [Co(NH3)6]2+个数为______。
A.6 B.8 C.10 D.12
NA是阿伏加德罗常数的值。已知该化合物X的摩尔质量为M g•mol–1,密度为ρ g•cm–3,则该晶胞的棱长为______nm。
利用X能络合NO的特性,再经多步反应将NO从废气中脱除,同时生成[Co(NH3)6]3+。工业上可用活性炭和水实现[Co(NH3)6]3+→[Co(NH3)6]2+,机理如下图所示。
(7)写出步骤(iii)的离子反应方程式______。
(8)结合上述机理,简述利用化合物X处理废气中NO的优缺点(优点、缺点各一条)______。
【答案】(1)A
(2)B
(3)BD
(4) 0.5 A
(5)X和NH3中氮原子皆为sp3杂化,孤电子对分别为0和1,由于孤电子对和成键电子对之间排斥力大于成键电子对之间排斥力,所以X中H-N-H键角大于NH3中H-N-H键角
(6) D ×107
(7)4Co3++2H2O =4Co2++4H++O2↑
(8)优点:化合物X可循环利用;缺点:氨易挥发,造成原料浪费或污染环境(答案合理即可)
【详解】(1)利用X射线穿透晶体后衍射原理分析晶体结构,确定CoAl2O4晶体结构的方法是X射线衍射,选A;
(2)钴是27号元素,其价电子排布式为3d74s2,在元素周期表中的位置是第4周期第9族,选B;
(3)A.基态Co2+的电子排布式为[Ar]3d7,有3个未成对电子,故A错误;
B.基态Co2+的核外有1s、2s、2p、3s、3p、3d共6个不同能级的电子,故B正确;
C.基态Co2+价电子排布式为3d7,价电子运动状态有7种,故C错误;
D.基态Co2+的电子排布式为[Ar]3d7,核外电子占用14个原子轨道,电子空间运动状态有14种,故D正确;
选BD。
(4)化合物X可合成 [Co(NH3)5Cl]Cl。
①[Co(NH3)5Cl]Cl外界只有1个氯离子 ,0.5 mol [Co(NH3)5Cl]Cl能电离出0.5molCl-,与足量的AgNO3溶液发生反应,可生成氯化银沉淀0.5mol。
②[Co(NH3)5Cl]+中Co2+与配体NH3、Cl-通过共价键结合,NH3中N、H通过共价键结合, 0.5 mol [Co(NH3)5Cl]Cl中含有的共价键为0.5mol×(6+3×5)=10.5mol,选A。
(5)X和NH3中氮原子皆为sp3杂化,孤电子对分别为0和1,由于孤电子对和成键电子对之间排斥力大于成键电子对之间排斥力,所以X中H-N-H键角大于NH3中H-N-H键角。
(6)根据化合物X的晶胞结构图, [Co(NH3)6]2+在晶胞中构成面心立方堆积,其配位数为12离A最近的 [Co(NH3)6]2+个数为12,选D。
根据图示,晶胞中Cl-数为8, [Co(NH3)6]2+在晶胞中构成面心立方堆积,根据均摊原则,[Co(NH3)6]2+数为,该化合物X的摩尔质量为M g•mol–1,密度为ρ g•cm–3,设晶胞棱长为a nm,,则该晶胞的棱长为×107nm。
(7)步骤(iii)中Co3+把水氧化为氧气,Co3+被还原为Co2+,反应的离子反应方程式4Co3++2H2O =4Co2++4H++O2↑。
(8)根据图示,利用化合物X处理废气中NO的优点是化合物X可循环利用;缺点是氨易挥发,造成原料浪费或污染环境。
4.(25-26高三上·上海崇明·期末)锂电池的电解液是目前研究的热点。锂电池的电解液可采用溶有的碳酸酯类有机溶液。
(1).基态的电子云轮廓图的形状为_________;基态P原子的价层电子轨道表示式为_________。
为提高锂电池的安全性,科研人员采用离子液体作电解液。某种离子液体的正离子的结构简式如下,负离子为。
(2).N、F、P三种元素的电负性由大到小的顺序为_________,带“*”C原子形成的键和键数目比为_________。
(3).根据VSEPR模型,的中心原子上的价层电子对数为_________,空间结构为正八面体形。因其良好的锂离子传输性能可作锂电池的固体电解质,其晶胞结构示意图如图所示,晶胞的边长为。
(4).晶胞中的“○”代表_______(选填“”或“”);距离最近的有_______个。
(5).已知阿伏加德罗常数为,该晶体的密度为________g/cm3。
(6).某锂碘电池结构如图所示,该电池的总反应为2Li + P2VP·nI2 =P2VP·() I2 + 2LiI。
下列说法正确的是 。
A.该电池放电时,锂离子移向a极
B.该电池放电时,锂电极发生还原反应
C.锂电极质量减少0.7g时,b极转移的电子数约为6.02×1022
D.正极的电极反应式为P2VP·nI2 ++=P2VP·() I2 + 2LiI
【答案】(1). 球形 (2). F>N>P 3∶1 (3).6 (4). Li+ 8 (5). (6).CD
【详解】
(1).基态的核外电子排布为,只有轨道,其电子云轮廓图的形状为球形;基态P原子的价层电子为,对应的轨道表示式为;
(2).电负性同周期从左到右增大,同主族从上到下减小,F是电负性最大的元素,N电负性大于P,故顺序为;带*C为碳碳双键的碳原子,共形成3个σ键(双键含1个σ键,2个单键各为1个σ键),1个π键,故σ键和π键数目比为;
(3).中心P的价层电子对数成键电子对数孤电子对数;
(4).用均摊法计算:黑球数目,白球数目为8,中与数目比为,故o代表;距离最近的有8个;
(5).晶胞含4个,晶胞质量,晶胞体积,密度;
(6).A.由分析可知,放电时阳离子移向正极(b极),A错误;
B.由分析可知,Li为负极,发生氧化反应,B错误;
C.0.7g Li物质的量为0.1 mol,反应失去0.1 mol电子,电路转移电子数为,C正确;
D.总反应减去负极反应(),可得正极反应式为,D正确;
故选CD。
5.铋元素(Bi,原子序数83)是一种几乎无毒、无放射性的重金属元素,其基态原子的价电子排布为,在合金、医药、半导体等领域有重要应用。
(1)关于209Bi原子的说法正确的是_______。
A.含有126个中子
B.含有10个d电子
C.价电子有5种不同能量
D.最高能级含有两种自旋方向不同的电子
(2)结合元素周期律,下列关于铋元素说法正确的是_______。
A.最高价氧化物对应水化物为强酸
B.电负性比同周期中相邻元素都大
C.基态原子第一电离能在同主族中最大
D.气态氢化物不稳定
(3)Bi的逐级电离能如下图所示,判断Bi的常见化合价为0、_______和+5.
(4)溶液是制备无铅钙钛矿电池的核心前驱体,的价层电子对数=_______。
铋的有机酸配合物常用于治疗胃、肠道炎症等疾病,同时具有保护胃肠黏膜的作用。某种含Bi的配合物结构如下图所示:
(5)上述配合物的配体种类有_______。
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
(6)上述配合物中Bi的配位数是_______。
是一种新型二维层状半导体,由正离子层和负离子层交替堆叠而成,其晶胞结构如下图所示:
已知:①成键两元素电负性差值 ,一般形成离子键;成键两元素电负性差值 ,一般形成共价键。
②三种元素电负性:O-3.5,Se-2.4,Bi-1.9.
(7)结合题目信息,判断中存在的相互作用有_______。(不定项)
A.金属键 B.离子键 C.共价键 D.分子间作用力
(8)晶胞顶点处为_______。
A.Bi B.Se C.O
(9)已知:的摩尔质量,晶胞体积。计算晶体的密度为_______(保留2位小数)。
难溶于水的常用于的检验。酸性条件下,将固体加入溶液中,若出现紫红色,说明溶液中有。
(10)写出上述检验过程的离子方程式_______。(已知:产物中铋的存在形式为)
【答案】(1)A
(2)D
(3)+3
(4)5
(5)B
(6)6
(7)BC
(8)B
(9)9.71
(10)
【详解】(1)A. 的相对原子质量为209,中子数=质量数-质子数=209-83=126,A正确;
B.Bi原子的简化电子排布式为,3d、4d、5d轨道全满,共30个d电子,B错误;
C.Bi的价电子排布式为,价电子有6s、6p两种能量,C错误;
D.Bi的最高能级为6p,轨道表示式为:,电子自旋方向相同,仅有1种,D错误;
故答案选A;
(2)A.Bi元素位于第六周期第ⅤA族,同主族元素的非金属性随原子序数增加而减弱,最高价氧化物对应的水化物酸性减弱,因此,Bi最高价氧化物对应的水化物的酸性弱于(弱酸),A错误;
B.对同周期元素,电负性随原子序数增加而增强,因此,Bi的电负性小于相邻元素Po,B错误;
C.对于同主族元素,第一电离能随原子序数增加而降低,因此,Bi基态原子第一电离能是同主族元素最小,C错误;
D.对于同主族元素,从上到下非金属性逐渐减弱,因此,Bi的气态氢化物稳定性弱于锑化氢(室温可分解),D正确;
故答案选D;
(3)从图像可以看出,Bi的第四和第六电离能发生突增,说明其在+3和+5价态难以失去电子,性质稳定,因此Bi的常见化合价为+3价和+5价;
(4)中,Bi的孤电子对数 ,价层电子对数=孤电子对数+成键电子对数=1+4=5;
(5)
从结构图可以看出,该配合物中的配体是和,共两种,故答案选B;
(6)根据定义,配合物的配位数指直接与中心离子结合的配位原子的总数,根据结构图,Bi直接与6个O原子结合,因此其配位数为6;
(7)根据题干信息,中存在正离子层和负离子层交替堆叠,说明其中含有离子键的相互作用,即存在离子键。同时,Se与O、Bi与O、Se与Bi之间的电负性差值均小于1.7,说明其中存在共价键,故答案选BC;
(8)
根据均摊法,晶胞中粒子1有8个位于顶角,1个位于体心,总数为,粒子2均位于面上,总数为,粒子3有8个位于棱上,2个位于晶胞内,总数为 ,三种粒子的比例为,已知晶体分子式为,则粒子1为Se,因此晶胞顶点处为Se,故答案选B;
(9)由第(8)问分析可知,1 mol晶胞中含2 mol ,则晶体密度;
(10)根据题干信息,酸性条件下,将固体加入溶液中若出现紫红色,则溶液中有,说明反应过程中被氧化生成,Mn元素从+2价升至+7价,同时被还原为,Bi元素从+5价降至+3价,结合质量守恒和电荷守恒可写出该反应离子方程式: 。
6.(2026·上海·模拟预测)有机-无机杂化铅卤材料(如CH3NH3PbI3)是一类新型半导体材料,具有优异的光电性能。研究发现,该材料可通过与氮氧化物(NOx)分子的相互作用,引起材料的光电响应变化,从而实现对氮氧化物的高灵敏度、选择性检测。
(1)在元素周期表中,Pb位于第_______周期_______族。
A.五 ⅥA B.五 ⅣA C.六 ⅣA D.六 ⅥA
(2)基态I原子中,电子占据的最高能级为_______。写出基态C原子的轨道表示式_______。
(3)CH3NH3PbI3中短周期元素的电负性由大到小的顺序为_______。(用元素符号表示)。
(4)有机正离子可由CH3NH2制得,中sp3杂化的原子有_______个。
A.0 B.1 C.2
(5)CH3NH2分子中键角H-N-H_______键角H-C-H(填“大于”“小于”或“等于”),并说明理由_______。
(6)沸点:CH3NH2_______N2H4(填“高于”或“低于”),原因为_______。
(7)CH3NH3PbI3的立方晶胞结构如图所示,晶胞中1个周围距离最近的数目为_______。
A.4 B.6 C.8 D.12
(8)已知CH3NH3PbI3的摩尔质量为,为阿伏加德罗常数的值,晶胞密度为,则与之间最短的距离为_______pm(用含、M、的代数式表示)。
氮氧化物在工农业生产方面应用广泛,与我们的生活密不可分。
(9)下列关于氮氧化物的说法正确的是_______。(不定项)
A.NO2与水反应生成硝酸,它是酸性氧化物
B.固氮都是将N2转化为氮氧化物
C.NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象
D.大气中的NO2参与酸雨的形成
(10)三种氮氧化物的结构如下所示:
下列说法正确的是_______。
A.氮氮键的键能:N2O>N2O3 B.熔点:N2O3>N2O4
C.分子的极性:N2O4>N2O D.N-N-O的键角:a>b
YA兴趣小组用下图装置进行铜与稀硝酸的反应,并验证产生NO气体的性质,实验步骤如下:
Ⅰ.安装好装置后,检查装置气密性。
Ⅱ.打开旋塞C,从B管上端加入所选浓度的硝酸,至铜丝下沿(不接触铜丝)。
Ⅲ.向上移动B管,使A管液面上升至橡皮塞恰好接触,关闭旋塞C,反应开始。
Ⅳ.当液面重新下降至与铜丝脱离接触时,反应停止。
Ⅴ.……
(11)步骤Ⅴ:打开旋塞C,_______(填操作)B管,使A中迅速进入少量空气,关闭旋塞C,观察现象。
(12)多次循环进气,最终NO转化为_______。(填化学式)
(13)该装置最突出的环保优点是_______。
A.可以封闭吸收NO尾气 B.反应速率快 C.药品用料少 D.操作步骤少
【答案】(1)C (2)5p (3)N > C > H (4)C (5) 小于 N原子上有一对孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,使得H-N-H键角变小 (6)低于 分子间能形成更多的氢键 (7)D (8) (9)D (10)A (11)向下移动 (12) (13)A
【详解】(1)在元素周期表中,Pb位于第6周期ⅣA族,选C。
(2)I是第五周期ⅦA族元素,基态I原子中价电子排布式为5s25p5,电子占据的最高能级为5p。基态C原子电子排布式为1s22s22p2,轨道表示式为;
(3)CH3NH3PbI3中短周期元素有H、C、N,元素非金属性越强电负性越大,电负性由大到小的顺序为N > C > H。
(4)有机正离子可由CH3NH2制得,中C、N均形成4个σ键,C、N均采用sp3杂化,采用sp3杂化的原子有2个,选C。
(5)CH3NH2分子中C、N均采用sp3杂化,N原子有1个孤电子对,C原子没有孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,所以键角H-N-H小于键角H-C-H。
(6)分子间能形成更多的氢键,所以沸点CH3NH2低于N2H4。
(7)位于顶点、位于面心,晶胞中1个周围距离最近的数目为12个,选D。
(8)位于顶点,所以晶胞中含有数目为 ,所以1个晶胞中含有1个CH3NH3PbI3,摩尔质量为,晶胞密度为,设晶胞的边长为apm,则
与之间最短的距离为面对角线的一半,则与之间最短的距离为pm。
(9)A.NO2与水反应生成硝酸和NO,它不是酸性氧化物,故A错误;
B.氮的固定是氮元素由游离态变为化合态,固氮都是将N2转化为含氮化合物,不一定转化为氮氧化物,故B错误;
C.NO2与水反应生成硝酸和NO ,硝酸能氧化Fe2+,NO2通入FeSO4溶液中溶液由浅绿色变为黄色,故C错误;
D.NO2与水反应生成硝酸和NO,大气中的NO2参与酸雨的形成,故D正确;
选D。
(10)A. 键长越短,键能越大,氮氮键的键能:N2O>N2O3,故A正确;
B. N2O3、N2O4均为分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,熔点越高,熔点:N2O3<N2O4,故B错误;
C. N2O4结构对称,为非极性分子,N2O结构不对称,为极性分子,分子的极性:N2O4<N2O,故C错误;
D. N2O3中键角a中的N原子含有孤电子对,N2O4中N原子不含孤电子对,实验N-N-O的键角a<b,故D错误;
选A。
(11)向下移动B管,A中的压强减小,A中才能进入空气:所以打开旋塞C,向下移动B管,使A中迅速进入少量空气,关闭旋塞C,观察现象。
(12)多次循环进气,发生反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3,最终NO转化为HNO3;
(13)根据图示,多次循环进气,发生反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3,最终NO转化为HNO3,所以该装置最突出的环保优点是可以封闭吸收NO尾气,选A。
7.(2026·上海金山·二模)青铜是金属冶炼史上最早的合金,主要含有铜、锡、铅元素,以及少量锌、砷、铁等元素。
(1)铜在火焰上灼烧时产生的蓝绿光属于___________光谱。
A.吸收 B.发射
(2)已知纯铜的熔点是,布氏硬度为35 HB(数值越大,硬度越大),青铜器的熔点和硬度可能是___________。
A.,71 HB B.,30 HB C.,30 HB D.,71 HB
挖掘出土的青铜器表面通常覆盖有锈蚀产物,可以分为无害锈与有害锈。无害锈如,能形成致密的薄膜,阻止锈蚀反应进一步发生。有害锈主要是含氯物质,如CuCl、,它们的结构疏松,易导致锈蚀向内蔓延,加快青铜器的锈蚀速率,影响青铜器的使用寿命。青铜器发生电化学腐蚀,形成的示意图如下:
(3)过程Ⅰ中负极的电极反应式为___________,若生成,理论上消耗标准状况下氧气___________L。
修复青铜器有多种方法。
①酸浸法:用2%—3%的柠檬酸溶液浸泡除锈。
②碳酸钠法:用含的缓冲溶液浸泡,使CuCl转化为。
③BTA保护法:BTA()是一种常用的铜缓蚀剂,在铜表面形成致密的配位型高聚物膜。过程示意图如下:
(4)固态BTA的晶体类型是___________。
A.离子晶体 B.分子晶体 C.共价晶体 D.金属晶体
(5)1 mol BTA中键的数目为___________。
(6)写出碳酸钠法的化学方程式___________。
(7)目前使用最普遍的是BTA法,结合以上信息分析原因___________。
含铜化合物可用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)制备,CuFeS2的晶胞如下图所示。
(8)晶体的密度是,阿伏加德罗常数为,___________pm。(用含的式子表示,)
【答案】(1)B
(2)A
(3) 0.896
(4)B
(5)
(6)
(7)BTA法可将有害的转化,释放出,在铜表面形成致密稳定的高聚物保护膜,隔绝青铜器和水、空气、等腐蚀介质接触,且不破坏青铜器外观,保护效果好。
(8)
【详解】(1)铜灼烧时,原子中的电子从激发态跃迁回基态,发射出特定波长的光,属于发射光谱。
(2)合金的熔点一般低于成分金属的熔点,硬度大于成分金属。纯铜熔点1083℃、硬度35 HB,因此青铜熔点低于1083℃,硬度大于35 HB,只有A符合。
(3)过程I中Cu在负极失电子,结合生成,电极反应为; 的摩尔质量为,的物质的量为,总反应为,可知消耗,故产物消耗,标准状况体积为。
(4)BTA是有机小分子化合物,由分子通过分子间作用力构成,属于分子晶体。
(5)BTA(苯并三氮唑)中,单键均为σ键,双键含1个σ键,共含有15个σ键,故1 mol BTA中σ键数目为。
(6)中Cu为价,转化为碱式碳酸铜(中Cu为价),需要作氧化剂,配平后得到方程式为。
(7)由图可知,BTA法可与有毒的反应,转化为无毒的,且在铜表面形成致密的配位型高聚物膜,隔绝青铜器与空气、水、等腐蚀性介质接触,极大地减缓了其被腐蚀的速率,且该保护膜不会破坏青铜器的外观,保护效果好。
(8)晶胞中Cu位于晶胞棱心和面心,数目为个;Fe位于晶胞的顶点、面心和体心,数目为个;S位于晶胞内部,数目为8个;总质量;晶胞体积;密度,整理得。
8.(26-27高三上·上海浦东新·阶段检测)云南铜矿资源储量丰富,历史上就是中国著名的产铜地之一,清朝自雍正五年至宣统三年的185年间,铸币所需铜料从云南经大规模水陆联运至北京,史称“滇铜京运”。乾隆、嘉庆年间云南铜产量占全国产量的95%,因此云南曲靖市会泽县又称“钱王之乡”。
(1)基态Cu原子的价层电子排布式为_________,Cu在元素周期表中的位置为___________________。
(2)铜是人类最早进行冶炼和使用的金属材料。工业上通常根据金属元素_________选择其冶炼的方法。
A.在地壳中的含量 B.正离子的氧化性
C.原子的价层电子数 D.单质的熔点
(3)清代铜币主要是铜锌合金,如康熙通宝实测平均含铜64.2%、锌31.5%。铜锌合金的熔点通常在900~940℃之间,试判断纯铜的熔点应_________。
A.低于900℃ B.900~940℃ C.高于940℃ D.无法确定
(4)黄铜矿是工业炼铜的重要原料之一,主要成分是,晶胞结构及晶胞参数如下图1所示,其密度为_________(用计算式表示;阿伏加德罗常数的值用表示,,的摩尔质量为)。下图2所示结构单元不能作为晶胞的原因是_________________________。
由于火法处理硫化物矿石过程中会生成,造成大气污染,因此近年来湿法炼铜有了很大的发展。湿法炼铜的主要过程是浸出、萃取、电积。
(5)浸出工序中,首先将铜矿粉碎,然后加入硫酸或氨水等化学试剂进行酸性或碱性浸出,通过搅拌、加热等手段促进铜矿石发生反应,使铜元素转移至溶液中。请配平下列黄铜矿碱性浸出的反应方程式___________________。
_________________________
(6)萃取工序是利用萃取和反萃操作,将含铜浓度较低的浸出液进行浓缩(富集),获得达到电积工序所需浓度的硫酸铜溶液。离子液体[]可用于萃取分离铜离子,该离子液体中存在的作用力有___________。
A.配位键 B.离子间静电作用 C.氢键 D.金属键
(7)上题中离子液体中各元素电负性最大与最小的元素分别是_________。
A.O、C B.N、H C.O、H D.S、H
(8)最后的电积工序是将富集后的硫酸铜溶液通电电解,制得单质铜。下图电解装置中使用质子交换膜分隔两极室,电解过程中质子移动的方向为_________。
A.左→右 B.右→左
【答案】(1) 第四周期族
(2)B
(3)C
(4) 图2结构单元平移后无法实现无隙并置,故不能作为晶胞
(5)
(6)ABC
(7)C
(8)B
【详解】(1)Cu是29号元素,根据构造原理,其基态原子的电子排布式为,故其价层电子排布式为;Cu位于元素周期表的第四周期族。
(2)工业上选择金属冶炼方法主要依据金属的活动性顺序,即金属正离子的氧化性强弱。活泼金属(正离子氧化性弱)采用电解法,中等活泼金属采用热还原法,不活泼金属(正离子氧化性强)采用热分解法或物理方法。故选B。
(3)合金的熔点通常低于其各成分纯金属的熔点。铜锌合金的熔点在之间,因此纯铜的熔点必然高于合金的最高熔点,即高于。故选C。
(4)根据均摊法,图1晶胞中Cu原子数为,结合化学式,则1个晶胞含有4个,密度为;晶胞必须能通过平移无隙并置地构成整个晶体,图2结构单元平移后无法实现无隙并置,故不能作为晶胞。
(5)反应中Fe元素化合价由+2升高到+3,S元素化合价由-2升高到+6,1个共失去17个电子;中O元素化合价由0降低到-2,1个得到4个电子,根据得失电子守恒,与的系数比为4:17,结合电荷守恒推知系数为8,由N原子守恒推知系数为24,再由H原子和O原子守恒推知第四个反应物为且系数为4。配平后的系数依次为4、17、24、、4、8、2、8,方程式为:。
(6)该离子液体由阳离子和阴离子构成,阴阳离子间存在离子间静电作用(离子键);中S与O之间存在配位键;中含有O-H键,阴离子之间或阴阳离子之间可形成氢键;该物质中不存在金属键。故选ABC。
(7)该离子液体中含有C、H、N、O、S五种元素,元素的非金属性越强,电负性越大。这五种元素中O的非金属性最强,电负性最大;H的非金属性最弱,电负性最小。故选C。
(8)由图可知,左侧电极上得电子转化为Cu,发生还原反应,为阴极;右侧电极上失电子转化为,发生氧化反应,为阳极。在电解池中,阳离子向阴极移动,故质子()的移动方向为从右向左。故选B。
9.(26-27高三上·上海浦东新·开学考试)金属镓()与铝同主族,镓在电子工业中有广泛应用,被誉为“电子工业的脊梁”。砷()与镓同周期。
(1)基态原子的电子排布式为__________。
(2)基态原子的价电子轨道表示式为__________________。
(3)有两种稳定同位素,其中的丰度为、的丰度为,则元素的近似相对原子质量为__________。
(4)下列比较中正确的是__________。(不定项)
A.酸性: B.原子半径:
C.第一电离能: D.单质还原性:
(5)砷化镓是新型半导体材料。如图所示,其晶体结构与金刚石相似,则砷化镓的化学式为__________。
(6)上述晶体结构中,与As原子最近且等距离的As原子数为__________个。
A.4 B.6 C.8 D.12
(7)已知氮化硼与砷化镓晶体结构相似。氮化硼的熔点()高于砷化镓(),原因是__________________________________________________________________________________。
的熔点只有,能形成多种配合物。
(8)可与形成配合物,该配合物中与形成配位键的原子是_________。
(9)在时,以二聚体()的形式存在,则、中原子的杂化方式分别为__________、__________。
【答案】(1)(或)
(2)
(3)69.8
(4)BD
(5)
(6)D
(7)氮化硼与砷化镓均为共价晶体,B的原子半径小于Ga,N的原子半径小于As,B-N键长比Ga-As键长短,键能更大,故氮化硼的熔点更高
(8)O(或氧原子)
(9)
【详解】(1)是13号元素,根据构造原理,其核外电子排布式为(或)。
(2)是31号元素,与同主族,位于第四周期第IIIA族,其价电子排布式为;根据洪特规则和泡利不相容原理,轨道表示式为。
(3)元素的近似相对原子质量等于各同位素质量数与其丰度乘积之和,则元素的近似相对原子质量为。
(4)A.的金属性强于,故最高价氧化物对应水化物的酸性:,A错误;
B.同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,故原子半径:,B正确;
C.同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,且的4p轨道为半充满稳定状态,第一电离能大于同周期相邻元素,故第一电离能:,C错误;
D.同周期元素从左到右金属性逐渐减弱,单质的还原性逐渐减弱,故单质还原性:,D正确;
故选BD。
(5)根据晶胞结构,原子(白球)位于顶点和面心,个数为;原子(黑球)位于晶胞内部,个数为4;与原子个数比为1:1,化学式为。
(6)在砷化镓晶体中,原子占据面心立方晶格的顶点和面心;以顶点原子为例,与其最近且等距离的原子位于相邻的面心,共有个。
(7)结构相似的共价晶体,原子半径越小,共价键键长越短,键能越大,熔点越高。氮化硼与砷化镓均为共价晶体,的原子半径小于,的原子半径小于,因此B-N键长比Ga-As键长短,键能更大,熔点更高。
(8)配位键的形成需要有孤电子对的配位原子和有空轨道的中心原子。图2所示有机物分子中,只有氧原子含有孤电子对,能与提供空轨道的原子形成配位键。
(9)分子中原子的价层电子对数为,无孤电子对,采用杂化;在二聚体中,每个原子与4个原子形成4个键,其中1个为配位键,价层电子对数为4,采用杂化。
10.(26-27高三上·上海虹口·阶段检测)铁元素在人体健康、生产生活以及新材料研发中有着重要的应用。
Ⅰ.血红素是由中心Fe2+与配体卟啉衍生物结合成的大环配位化合物,其结构如图所示:
(1)基态Fe原子的价电子轨道表示式为_______________。
(2)元素C、N、O、Fe中,第一电离能最大的是_______________。
A.C B.N C.O D.Fe
(3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。1 mol血红素中通过螯合作用形成的配位键的数目为_______________。
Ⅱ.卟啉是含有平面共轭大环结构的有机分子,结构如图。
(4)该卟啉分子中,N(1)、N(2)的杂化方式分别为______。
A.sp2 sp2 B.sp sp2 C.sp2 sp3 D.sp sp3
(5)该卟啉分子在酸性环境中配位能力会减弱,原因是___________________________。
(6)由Fe原子核形成的三种微粒,电子排布式分别为:
① ② ③;
关于这些微粒的叙述,正确的是_______________。(不定项)
A.微粒半径:③>②>①
B.电子排布属于基态原子(或离子)的是:①②
C.电离一个电子所需最低能量:①>②>③
D.③的核外电子有16种空间运动状态
(7)某晶体FexNy的晶胞如下图1所示,Cu可以完全取代该晶体中a位置Fe或b位置Fe,FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示。
其中相对不稳定的Cu替代型产物的化学式为_______________。
(8)图1是Fe3O4晶体结构的一个单元。Fe3O4晶胞可看作是由4个这种单元按图2堆积而成。则1个Fe3O4晶胞中有_______________个O2-,代表_______________(填微粒符号)。已知:Fe3O4晶胞棱长为apm,NA为阿伏加德罗常数的值,则该Fe3O4晶体的密度为____________g/cm3()。
【答案】(1)
(2)B
(3)
(4)A
(5)酸性环境中,卟啉中的N原子会与结合,导致N原子上可用于配位的孤电子对减少,因此配位能力减弱
(6)BD
(7)
(8) 32
【详解】(1)基态Fe原子价电子排布为,轨道表示式为:;
(2)同周期主族元素第一电离能呈增大趋势,但N的2p轨道为半充满稳定结构,第一电离能大于O;Fe为金属元素,第一电离能远小于非金属元素,因此第一电离能N>O>C>Fe。
(3)由图示可知1个配体中有4个配位N原子和中心原子形成4个配位键,1 mol血红素中通过螯合作用形成的配位键的数目为;
(4)两种N原子均参与卟啉的平面共轭大π键结构,价层电子对数均为3,无孤电子对剩余参与杂化,杂化方式均为。
(5)配体的配位能力依赖配位原子的孤电子对,酸性条件下孤电子对被占据,无法再向中心离子配位。
(6)A.微粒③是激发态Fe原子,电子填入能量更高的4p轨道,半径大于基态Fe原子①;微粒②失去1个4s电子,半径小于①,因此半径顺序为③>①>②,A错误;
B.①是基态Fe原子的电子排布,②是Fe失去1个4s电子的基态离子的电子排布,③是激发态微粒,B正确;
C.基态微粒电离电子所需能量高于激发态,且阳离子电离电子比中性原子更难,因此电离能②>①>③,C错误;
D.空间运动状态指轨道数,③的电子排布对应16种空间运动状态,D正确;
故选BD。
(7)能量越高的物质越不稳定,图中Cu替代b位Fe的产物能量更高,更不稳定。先计算原晶胞:a位Fe为,b位Fe为,N为1,总Fe为4;Cu替代1个b位Fe后,Fe数目为3,Cu为1,N为1,化学式为。
(8)1个图1单元含8个,晶胞由4个该单元堆积而成,因此总数目为;可表示为,含1份和2份,晶胞总Fe为24个,其中共8个,对应图中标注的灰球,因此 代表;晶胞总质量为,晶胞体积为,代入密度公式。
真题·实战演练
1.(2026·甘肃·高考真题)催化剂Ⅰ的立方晶胞结构如下图所示,若将晶胞中所有顶点位置的用替换可得新型催化剂Ⅱ的立方晶胞(棱长为,)。设为阿伏加德罗常数的值,、、分别表示、、的摩尔质量。下列说法错误的是
A.Ⅰ晶胞中与最近且等距的有6个 B.Ⅰ晶胞沿,,轴方向的投影图都相同
C.Ⅱ的晶体密度为 D.Ⅱ晶胞中的最短距离为
【答案】D
【详解】A.催化剂Ⅰ晶胞中N原子位于体心位置,体心N的上下、左右、前后各紧邻1个Co原子,即面心上的Co原子,最近且等距的Co共6个,A正确;
B.该立方晶胞的原子分布沿x、y、z三个轴方向均呈中心对称排布,三个方向的投影图完全相同,B正确;
C.催化剂Ⅱ是将Ⅰ的顶点Co替换为Zn:顶点原子共8个,每个顶点原子对晶胞的贡献为,因此晶胞内Zn的个数为;剩余的Co全部位于晶胞面心,共个,N位于体心共1个。晶胞总质量为,晶胞体积为,因此密度为,C正确;
D.催化剂Ⅱ中Co全部位于晶胞的面心位置,Co-Co的最短距离是相邻两个面心Co的间距,等于晶胞面对角线的一半,即,D错误;
故选D。
2.(2026·重庆·高考真题)某化合物在一定温度下电导率发生突跃,可作为快离子导体材料,其晶胞结构如图所示。下列相关叙述错误的是
A.该化合物的化学式为 B.相邻核间距都相等
C.与配位的个数为4 D.和空位的数目比为1∶3
【答案】D
【详解】A.由图可知,位于8个顶点和2个面心,均摊后数目为:; 全部在晶胞内部,共4个,数目为4; 或空位位于面心,均摊后数目为,设数目为,由电荷守恒得:,解得,即化合物化学式为,A正确;
B. 分别位于顶点和面心,位于面心,不同位置的与的核间距均为面对角线的一半,均为,因此相邻核间距都相等,B正确;
C.由图可知,每个周围有4个最近的,因此与配位的个数为4,C正确;
D.由A项分析可知,数目为1,空位数目为,数目比为,D错误;
故选D。
3.(2026·湖北·高考真题)固体材料具有相变制冷效应,室温下其立方体晶胞结构示意图如下。下列说法错误的是
A.每个晶胞中有4个
B.每个周围有12个紧邻的
C.之间的最短距离是
D.晶体密度表示为
【答案】B
【详解】A.位于晶胞顶点和面心,数目为,每个晶胞中有4个,A正确;
B.位于晶胞顶点和面心,位于棱心和体心,以位于面心的为研究对象,每个周围紧邻的为6个,不是12个,B错误;
C.位于棱心和体心,之间最短距离为晶胞面对角线的一半,即,C正确;
D.晶胞含4个,总质量为,晶胞体积为,密度,D正确;
故选B。
4.(2026·江西·高考真题)多相系超导体晶体结构如图,晶胞参数,,下列说法错误的是
A.1号Cu的坐标为 B.,,
C.Y和Ba的O配位数不相等 D.O原子占据金属原子的八面体空隙
【答案】A
【详解】A.若1号Cu位于x=0、y=1、z=的棱上,对应分数坐标为,坐标为,但实际1号原子因Y、Ba原子半径不同未必占据z=的棱上,A错误;
B.均摊法计算:Y在晶胞内部共1个,Ba在晶胞内部共2个,Cu为个,O总数为,故,,,B正确;
C.以体心Y为研究对象,距离Y较近的O有8个,但由于,Y的O配位数实际为4,同理Ba距离较近的O有10个,但受限于,实际Ba的O配位数为6(即位于棱上的6个O),C正确;
D.由题图可知,该晶胞中各位置的O均占据由周围6个金属原子形成的八面体空隙中(部分金属原子位于晶胞外,题图中未画出,例如4个Ba和2个Cu可形成1个八面体空隙),D正确;
故选A。
5.(2026·贵州·高考真题)中俄科学家合成的世界上首个氦钠电子化合物,由、He原子和电子对()组成,化学式为,也可以表示为,其晶体结构(局部,电子对占位未表示)如图1,晶体结构在、、平面的投影(局部)均如图2.
设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.该化合物的化学式为 B.He的配位数为8
C.该晶体的密度为 D.两个的最近核间距为
【答案】C
【分析】
根据晶体结构及其在、、平面的投影图可得该晶体的晶胞结构图为。
【详解】A.根据“均摊法”可知,晶胞中位于顶点和面心,数目为,位于内部,数目为,则该化合物的化学式为,A正确;
B.根据晶胞特点可知,与距离相等且最近的有个,则其配位数为,B正确;
C.根据题图2可知,晶胞参数为,则晶胞的体积为,个晶胞中含有个单元,则晶胞的质量为,晶体的密度为,C错误;
D.由晶胞结构图可知,两个的最近核间距为晶胞参数的,即,D正确;
故选C。
6.(2026·四川·高考真题)氧化物钙钛矿型晶胞中的离子半径关系为(M为顶点阳离子,N为体心阳离子),当时,会形成立方晶胞。一种由、和形成的钙钛矿型晶胞如图所示,其,。
下列说法错误的是
A.紧邻12个 B.晶胞中1位上的分数坐标为
C.晶胞中 D.取代()形成的是立方晶胞
【答案】D
【详解】A.钙钛矿结构中顶点阳离子配位数为12,紧邻12个面心的,A正确;
B.1位位于的面心,对应分数坐标为,B正确;
C.代入公式:,结合,计算得,C正确;
D.取代后,,新,不满足立方晶胞的范围,D错误;
故选D。
7.(2026·河北·高考真题)是由我国科学家理论预测并合成的具有高温超导电性的材料,其立方晶胞如图所示,晶胞棱长为。晶体中氢原子与铍原子构成立方体单元(),铍原子位于体心。氢原子Y和Z的分数坐标分别为和。
下列说法错误的是
A.La原子周围最紧邻的氢原子有12个
B.晶胞沿体对角线的投影图为
C.X、Y两原子之间的距离为
D.晶胞中含有4个单元
【答案】A
【详解】A.从晶胞图可以看出,La原子(黑球)位于立方晶胞的顶点和面心,位于棱心和体心,以位于面心的La原子为研究对象,周围最紧邻的有6个,每个单元中有4个H原子与La原子紧邻,则La原子周围最紧邻的氢原子有24个,A错误;
B.立方晶胞沿体对角线投影后结构为正六边形结构,位于体对角线上的原子会投影到图像中心,面心原子会投影到中心周围,则该晶胞沿体对角线的投影图为:,B正确;
C.氢原子Y和Z的分数坐标分别为和,则单元正方体的边长为0.65a pm-0.35a pm=0.3a pm,X、Y两原子之间的距离为单元正方体体对角线的一半,为,C正确
D.单元位于棱心和体心,数目为,因此晶胞含4个单元,D正确;
故答案选A。
8.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)我国科研人员利用钨的氧化物开发了新型催化剂。该氧化物的六方晶胞结构如图,2号O的分数坐标为。为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.该氧化物的化学式为WO2 B.晶体密度为
C.3号W的分数坐标为 D.1号O和3号W的核间距为
【答案】B
【详解】A.六方晶胞中,W(黑球):8个位于棱心,2个位于面心,数目为; O(白球):16个O位于晶胞面上,1个位于体心,数目为。 因此,化学式为,A错误;
B.六方晶胞底面为夹角的平行四边形,边长为,因此底面积:,晶胞高为,体积, 晶胞总质量:。 密度,B正确;
C.分数坐标的定义是以晶胞各轴的边长为单位1,分数坐标均为的数,该氧化物晶胞底面平行四边形的边长为anm,据结构知,3号W的分数坐标应为,C错误;
D.六方晶系、轴夹角为,1号O和3号W的位置关系可以表示为,1号O和3号W的核间距为,D错误;
故选B。
9.(2026·云南·高考真题)一种新型固态电解质(摩尔质量为)的立方晶胞结构示意图如下。已知:为阿伏加德罗常数的值:以晶胞参数为单位长度建立坐标系可标注晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标,点原子的分数坐标为。
下列说法正确的是
A.点原子的分数坐标为
B.每个周围与它最近且距离相等的有6个
C.沿轴方向的投影为
D.若晶体密度为,则晶胞参数为
【答案】C
【详解】A.T点位于底面的面心,其原子坐标为,A项错误;
B.位于体心和顶点,以体心为例,每个周围与它最近且距离相等的有8个,B项错误;
C.位于棱和面心,沿轴方向投影,纵向棱上的会被遮挡,因此投影图为,C项正确;
D.晶胞中位于棱和面心,其个数为,位于体心和顶点,其个数为,1个晶胞中含有2个Na3PS4,因此晶胞密度,因此晶胞参数,D项错误;
故答案为C。
10.(2026·上海·高考真题)黄铜矿的湿法冶金技术,主要包括直接酸浸、氧化焙烧、硫酸化焙烧。下列是利用酸浸出黄铜矿(主要成分,含有少量杂质)回收其中铜和铁的工艺流程如图:
(1)下图为晶胞图,图中1个S进入的是2个Cu和2个Fe围成的四面体,有部分Cu未画出,则晶胞中未画出的Cu处在晶胞的___________位置。
A.体心 B.面心 C. 顶点 D.棱心
距离Cu原子最近的S原子有___________个。
(2)、、三种微粒的键角从大到小的顺序是___________。并说明和键角不同的原因是___________。
【答案】
(1) A 4
(2) 中原子有1对孤电子对,中原子有2对孤电子对,孤电子对越多对成键电子对的排斥力越大,键角越小
【详解】
(1)晶胞中原子采取面心立方堆积,已画出的位于顶点和面心位置,未画出的位于晶胞体心位置,选A;每个原子周围紧邻的原子构成四面体结构,故距离原子最近的原子有4个。
(2)、、的中心原子均为杂化,中有1对孤电子对,中有1对孤电子对但的电负性小于,孤电子对排斥力更小,中有2对孤电子对,孤电子对排斥力更大,故键角顺序为;和键角不同的原因是中原子有1对孤电子对,中原子有2对孤电子对,孤电子对越多对成键电子对的排斥力越大,键角越小。
11.(2025·上海卷T2)原子在晶胞中的_______位置。
A.顶点 B.棱上 C.面上 D.体心
【答案】BC
12.(2025·上海卷T2)图晶胞号O原子,若晶胞仅含1个完整WO42-四面体,组成该四面体的O编号是 。
【答案】5、6、7、8
【解析】WO42-四面体是由1个W原子和4个O原子构成的,其中W原子位于四面体的中心,4个O原子位于四面体的4个顶点。从图1-8中可以看到晶胞的结构,当W原子与5、6、7、8号O原子相邻时,能组成一个四面体,故答案为:5、6、7、8。
13.(2025·上海卷T2)钨作灯丝与_______性质有关(不定项)。
A.延展性 B.导电性 C.高熔点 D.易挥发
【答案】BC
【解析】因为W丝具有导电性高熔点的性质,所以可以用来做灯丝,故选BC。
14.(2025·上海卷T2)钨有金属光泽的原因 (从微观角度解释)。
【答案】金属晶体中有自由电子,所以当可见光照射到金属晶体表面时,晶体中的自由电子可以吸收光能而呈现能量较高的状态。但是这种状态不稳定,电子跃迁回到低能量状态时会将吸收的各种波长的光辐射出来,使得金属不透明并具有金属光泽
【解析】钨有金属光泽的原因是:金属晶体中有自由电子,所以当可见光照射到金属晶体表面时,晶体中的自由电子可以吸收光能而呈现能量较高的状态。但是这种状态不稳定,电子跃迁回到低能量状态时会将吸收的各种波长的光辐射出来,使得金属不透明并具有金属光泽。
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