考點規范練29晶體結構與性質一、選擇題1.某學者研究發現,當用激光脈沖照射NaI使Na+和I的核間距為1.0~1.5nm時,該化學鍵呈共價鍵。根據他的研究成果能得出的結論是()。A.NaI晶體是離子晶體和分子晶體的混合物B.離子晶體可能含有共價鍵C.NaI晶體中既有離子鍵,又有共價鍵D.共價鍵和離子鍵沒有絕對的界限答案:D解析:由題中信息可知,當核間距改變時,鍵的性質會發生改變,這說明離子鍵和共價鍵沒有絕對的界限。2.下列有關化學鍵、氫鍵和范德華力的敘述中,不正確的是()。A.金屬鍵是金屬陽離子與“自由電子”之間的較強作用,金屬鍵無方向性和飽和性B.共價鍵是相鄰原子之間通過共用電子形成的化學鍵,共價鍵有方向性和飽和性C.范德華力是分子間存在的一種作用力,分子的極性越大,范德華力越大D.氫鍵不是化學鍵,而是一種分子間作用力,所以氫鍵只存在于分子與分子之間答案:D解析:氫鍵是一種分子間作用力,比范德華力強,但是比化學鍵弱,氫鍵既可以存在于分子間,又可以存在于分子內,D項錯誤。3.某實驗室成功地在高壓下將CO2轉化為具有類似SiO2結構的共價晶體。下列關于CO2的共價晶體的說法正確的是()。A.CO2的共價晶體和分子晶體互為同素異形體B.在一定條件下,CO2的共價晶體轉化為CO2的分子晶體是物理變化C.CO2的共價晶體和CO2的分子晶體具有相同的物理性質和化學性質D.在CO2的共價晶體中,每個C原子結合4個O原子,每個O原子與2個C原子相結合答案:D解析:同素異形體的研究對象是單質,CO2是化合物,故A項錯誤。二氧化碳的共價晶體和二氧化碳的分子晶體屬于不同物質,所以在一定條件下,CO2的共價晶體轉化為CO2的分子晶體是化學變化,故B項錯誤。二氧化碳的分子晶體和二氧化碳的共價晶體的構成粒子不同,空間結構不同,所以其物理性質和化學性質不同,故C項錯誤。利用知識遷移的方法分析,把二氧化硅結構中的硅原子替換成碳原子,在二氧化碳的共價晶體中,每個C原子結合4個O原子,每個O原子跟2個C原子相結合,故D項正確。4.要使金屬晶體熔化,必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體的熔點高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強弱,而金屬鍵的強弱與金屬陽離子所帶電荷數及離子半徑有關。由此判斷下列說法正確的是()。A.金屬鎂的熔點高于金屬鋁B.堿金屬單質的熔點從Li到Cs是逐漸增大的C.金屬鋁的硬度大于金屬鈉D.金屬鎂的硬度小于金屬鈣答案:C解析:影響金屬晶體熔點的主要因素是金屬鍵。鎂離子比鋁離子的半徑大且鎂離子所帶的電荷數少,所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱,其熔點和硬度都比金屬鋁小,A項錯誤。堿金屬單質從Li到Cs,金屬離子的半徑是逐漸增大的,金屬陽離子所帶電荷數相同,金屬鍵逐漸減弱,熔點和硬度都逐漸減小,B項錯誤。鋁離子的半徑比鈉離子的小且鋁離子所帶電荷數比鈉離子的多,金屬鋁比金屬鈉的金屬鍵強,所以金屬鋁的硬度比金屬鈉的硬度大,C項正確。鎂離子的半徑比鈣離子的半徑小,鎂離子、鈣離子所帶電荷數相同,金屬鎂比金屬鈣的金屬鍵強,所以金屬鎂的硬度比金屬鈣的硬度大,D項錯誤。5.鈷的一種化合物的晶胞結構如圖所示,已知A點的原子坐標參數為(0,0,0),B點為(12,0,1A.化合物中Co2+價電子排布式為3d7B.鈷的配位數為6C.C點的原子坐標參數為(12D.該物質的化學式為TiCoO2答案:D解析:化合物中Co2+價電子個數為7,價電子排布式為3d7,故A項正確。由晶胞結構圖可知,鈷周圍有6個O2,配位數為6,故B項正確。C點的原子處于晶胞的體心,坐標參數為(12,12,12),故C項正確。此晶胞中O2的個數為6×12=3,Ti4+的個數為8×18=1,Co2+6.金屬鈉晶體的晶胞如圖所示,實驗測得鈉的密度為pg·cm3。已知鈉的相對原子質量為a,設NA為阿伏加德羅常數的值。假定金屬鈉原子為等徑的剛性球且處于體對角線上的三個球相切。則鈉原子的半徑r為()。A.32B.3·C.34D.13答案:C解析:該晶胞中實際含兩個鈉原子(頂點8×18+體內1),晶胞邊長為4r3,則p=2×aNA×7.(2023湖北卷)鑭La和H可以形成一系列晶體材料LaHn,在儲氫和超導等領域具有重要應用。LaHn屬于立方晶系,晶胞結構和參數如圖所示。高壓下,LaH2中的每個H結合4個H形成類似CH4的結構,即得到晶體LaHx。下列說法錯誤的是()。A.LaH2晶體中La的配位數為8B.晶體中H和H的最短距離:LaH2>LaHxC.在LaHx晶胞中,H形成一個頂點數為40的閉合多面體籠D.LaHx單位體積中含氫質量的計算式為40(4.84答案:C解析:LaH2中頂點La和面心La的配位數都是8,A項正確;LaH2的晶胞邊長大于LaHx,且LaHx中存在以一個H為中心與另外4個H形成類似于甲烷結構,導致氫原子密度大,距離近,故H和H的最短距離:LaH2>LaHx,B項正確;LaHx中共40個氫原子,其中一部分H在形成的立方體結構內,并不是40個頂點,C項錯誤;每個LaHx晶胞中有40個氫原子,晶胞體積為(4.84×108)3cm3,故含氫質量為40(4.84×108.下圖為冰的晶體模型,大球代表O,小球代表H。下列有關說法正確的是()。A.該晶體中每個水分子與另外四個水分子形成四面體結構B.該晶體具有空間網狀結構,是共價晶體C.水分子間通過H—O鍵形成冰晶體D.冰融化后,水分子之間的空隙增大答案:A解析:冰晶體屬于分子晶體,冰晶體中的水分子主要是靠氫鍵結合在一起,氫鍵不是化學鍵,而是一種分子間作用力,故B、C兩項均錯誤。每個水分子可以與4個水分子形成氫鍵,從而形成四面體結構,A項正確。水在4℃時密度最大,故冰融化后水分子之間空隙先減小后增大,D項錯誤。二、非選擇題9.由于熒光探針的高靈敏度、特異性、快速響應和技術簡便性,已成為檢測成像和疾病診斷的強大工具。基于光感應電子轉移的傳感和診療探針的傳感機理如圖:回答下列問題:(1)Cu位于元素周期表區。

(2)BTCu分子中,B原子的雜化軌道類型是,1molBTCu分子中含有mol配位鍵。

(3)BTCuCu2+中第二周期元素原子的第一電離能由小到大的順序為。(4)磷錫青銅是有名的彈性材料,廣泛用于儀器儀表中的耐磨零件和抗磁元件等。磷錫青銅晶胞結構如圖所示。NA代表阿伏加德羅常數的值,銅、磷原子最近距離為0.5apm。①磷錫青銅的化學式為,銅與銅原子最近距離為pm。

②磷錫青銅晶體密度為g·cm3(用代數式表示)。

答案:(1)ds(2)sp31(3)B<C<O<N<F(4)①SnCu3P22②64解析:(1)銅元素的原子序數為29,價電子排布式為3d104s1,位于元素周期表的ds區。(2)由BTCu分子的結構示意圖可知,硼原子以單鍵與4個原子相連接,則硼原子的雜化方式為sp3雜化;硼原子的價電子數為3,最多可形成3個共價鍵,則硼原子形成的4個共價鍵中有1個為配位鍵。(3)BTCuCu2+離子中B、C、N、O、F為第二周期元素,同周期元素,從左到右第一電離能有增大的趨勢,但氮原子的2p軌道為半充滿結構,第一電離能比相鄰的元素大,則五種元素的第一電離能由小到大的順序為B<C<O<N<F。(4)①由晶胞結構可知,晶胞中位于頂點的Sn原子個數為8×18=1,位于面心的Cu原子個數為6×12=3,位于體心的P原子個數為1,則晶體的化學式為SnCu3P;設銅與銅原子最近距離為xpm,由磷原子位于銅原子形成的正方形的面心上可得2x2=(2×0.5a)2,解得x=22a;②設晶胞的密度為dg·cm3,由晶胞的質量公式可得d×(a×1010)3=1×(119+310.黃銅礦是工業煉銅的原料,含有的主要元素是硫、鐵、銅,請回答下列問題。(1)Fe2+的電子排布式是。

(2)CuCl熔點為426℃,熔融時幾乎不導電;CuF的熔點為908℃。兩者都是+1價的銅的鹵化物,熔點相差這么大的原因是

。

(3)乙硫醇(C2H5SH)是一種重要的合成中間體,分子中硫原子的雜化類型是。乙硫醇的沸點比乙醇的沸點(填“高”或“低”),原因是。(4)黃銅礦主要成分X的晶胞結構及晶胞參數如圖所示,X的化學式是,其密度為g·cm3(NA表示阿伏加德羅常數的值)。

答案:(1)1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6(2)CuCl為分子晶體,CuF為離子晶體,離子晶體的熔點通常比分子晶體高(3)sp3低乙醇分子間可以形成氫鍵,而乙硫醇分子間不能形成氫鍵(4)CuFeS2736a2b解析:(1)Fe是26號元素,原子核外有26個電子,鐵原子失去最外層的兩個電子變成Fe2+,Fe2+的電子排布式是1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。(2)由題意知CuCl熔點為426℃,熔化時幾乎不導電,可以確定CuCl為分子晶體,熔點比較低;CuF的熔點為908℃,可確定CuF為離子晶體,熔點比較高。(3)乙硫醇(C2H5SH)里的S形成兩個σ鍵,還有兩個孤電子對,所以是sp3雜化。乙醇中有電負性較大的氧原子,分子間可以形成氫鍵,沸點比乙硫醇的高。(4)對晶胞結構分析可知,晶胞中的Cu原子數目=8×18+4×12+1=4,Fe原子數目=6×12+4×14=4,S原子數目為8,原子個數比為N(Cu)∶N(Fe)∶N(S)=1∶1∶2,所以X的化學式為CuFeS2。由上述計算可知晶胞內共含4個“CuFeS2”,晶胞的質量=4×184NAg=736NAg,晶胞的體積=a2b·1021cm3,所以晶胞的密度=11.自然界中存在大量的元素,如鈉、鎂、鋁、鐵、銅、砷、鋅、鎳等在生活中有著廣泛的應用。(1)請寫出Fe的基態原子核外電子排布式,砷屬于區元素。(2)金屬A的原子只有3個電子層,其第一至第四電離能如下:電離能I1I2I3I4A93218211539021771則A原子的價層電子排布式為。

(3)鋅化銅是一種金屬互化物,其化學式有多種形式,如CuZn,Cu5Zn8,CuZn3等。其中所含元素銅的第二電離能(填“大于”“小于”或“等于”)鋅的第二電離能。

(4)用鋅還原TiCl4,經后續處理可制得綠色的晶體[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O。該晶體所含元素中,電負性最大的元素是,與Ti形成配位鍵的配體是,1mol該配合物中含有σ鍵的數目為(用NA表示阿伏加德羅常數的值)。

(5)Ni2+能形成多種配離子,如[Ni(NH3)6]2+,[Ni(SCN)3]等。NH3的空間結構為。(6)銅的化合物種類很多,如圖是氯化亞銅的晶胞結構(黑色球表示Cu+,白色球表示Cl),已知晶胞的棱長為acm,則氯化亞銅密度的計算式為ρ=g·cm3(用NA表示阿伏加德羅常數的值)。

答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2p(2)3s2(3)大于(4)OH2O、Cl18NA或18×6.02×1023(5)三角錐形(6)4解析:(1)鐵是26號元素,根據核外電子排布規律,可知其基態原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;砷原子的價層電子排布式為4s24p3,故位于p區。(2)從表中原子的第一至第四電離能可以看出,A的第二電離能小,第三電離能較大,說明易失去2個電子,則A的化合價為+2價,應為Mg元素,價層電子排布式為3s2。(3)根據失去一個電子后的價層電子排布式確定第二電離能的大小;Cu+的價層電子排布式為3d10,處于全充滿狀態;而鋅失去一個電子后的價層電子排布式為3d104s1,最外層處于半充滿狀態,故銅的第二電離能大于鋅的第二電離能。(4)在晶體[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中含有Ti、Cl、H、O四種元素,元素的非金屬性越強,電負性越大。由于元素的非金屬性最強的元素是氧元素,所以O的電負性最大;晶體[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中內界離子是[TiCl(H2O)5]2+,中心離子是Ti3+,配體是Cl、H2O,配位數是6。外界離子是2個Cl,[TiCl(H2O)5]2+中含有6個配位鍵,也屬于σ鍵,水分子中含有2個σ鍵,故1mol[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中含有18molσ鍵,個數為18NA。(5)NH3分子中N原子是sp3雜化,且具有一個孤電子對,則NH3的空間結構為三角錐形。(6)一個晶胞中Cu原子數目為8×18+6×12=4,Cl原子數目為4,則晶胞密度為ρ=mV=4×12.回答下列問題。(1)某二價金屬離子有9個價電子,價電子的能級為3d。該元素位于周期表中的第四周期、第族。

(2)在氰酸鉀(KOCN)的組成元素中,第一電離能最大的是(填元素符號,下同)、電負性最小的是;其中陰離子的空間結構是,C的雜化方式為。

(3)乙二胺能與Mg2+形成穩定環狀離子:[Mg(C2H8N2)2]2+,其結構如圖所示:則該環狀離子中鎂離子的配位數為。

(4)已知阿伏加德羅常數的值為NA,硫化鋅(M=97g·mol1)的晶胞如圖所示:其晶胞棱長為δnm,則其密度為g·cm3(用含δ的代數式表示);其中頂點位置a的S2與其相鄰位置b的Zn2+之間的距離為nm(用含δ的代數式表示)。a位置的S2和b位置的Zn2+的分數坐標依次為、。答案:(1)ⅠB(2)NK直線形sp(3)4(4)4×97×解析:(1)該二價金屬離子有9個價電子,價電子的能級為3d,原子的價電子排布式為3d104s1,為銅元素,位于周期表中的第四周期、第ⅠB族。(2)在氰酸鉀(KOCN)的組成元素中,C、N、O是同一周期的元素,N的2p能級是半充滿狀態,結構穩定,第一電離能最大的是N;鉀是金屬,易失電子,吸電子能力最小,電負性最小的是K;其中陰離子的空間結構是直線形,C的價層電子對數為