晶体结构与性质

第40讲 晶体结构与性质

基础题组

1.(2017课标Ⅰ,35,15分)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题: (1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为 nm(填标号)。 A.404.4 B.553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5

(2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是 。

++(3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在I3离子。I3离子的几何构型为 ,中心原子的杂化形式

为 。

(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为 nm,与K紧邻的O个数为 。

(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于 位置,O处于 位置。 2.(2017山西太原八校联考)铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重要用途。 (1)卟吩铜是一种配合物。

①Cu2+基态时核外电子排布式为 ,可用氨水检验Cu2+,形成的配合物的颜色为 。

②金属铜采取 堆积。 (2)制备CrO2Cl2的反应为K2Cr2O7+3CCl4

2KCl+2CrO2Cl2+3COCl2↑。

①上述化学方程式中涉及的非金属元素电负性由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。 ②COCl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构,该分子中σ键和π键的个数比为 ,碳原子的杂化方式为 。

1

(3)NiO、FeO的晶体结构均与氯化钠的晶体结构相同,其中Ni2+和Fe2+的半径分别为6.9×10-2 nm和7.8×10-2 nm。则熔点:NiO (填“>”“<”或“=”)FeO。

(4)Ni和La的合金是目前使用广泛的储氢材料,其具有容量大、寿命长、耐低温等特点,该合金的晶胞结构如图所示,该晶胞中的Ni原子除一个在中心外,其他都在面上。 ①该晶体的化学式为 。

②该合金晶胞的边长a=511 pm,c=397 pm,各个边之间的夹角如图所示,请列式并计算该合金的密度:

g· cm-3。

(已知菱形的面积为S=2a2sin α, 3=1.732,结果保留两位有效数字)

3.(2017课标Ⅱ,35,15分)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题:

(1)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为 。

(2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是 ;氮元素的E1呈现异常的原因是 。

1

(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图(b)所示。

①从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为 ,不同之处为 。(填标号) A.中心原子的杂化轨道类型 B.中心原子的价层电子对数 C.立体结构 D.共价键类型

2

②R中阴离子N5中的σ键总数为 个。分子中的大π键可用符号∏????表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为∏6),则N5中的大π键应表6示为 。

+③图(b)中虚线代表氢键,其表示式为(NH4)N—H…Cl、 、 。

--

(4)R的晶体密度为d g·cm-3,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为 。

4.(2017河南百校联盟3月联考)磷、硫、氯、砷等是农药中的重要组成元素。回答下列问题: (1)基态砷原子的核外价电子排布式为 。

(2)生产农药的原料PSCl3中P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为 ,电负性由大到小的顺序为 。

(3)COS(羰基硫)可用作粮食的熏蒸剂,其中碳原子的杂化轨道类型为 ,所含共价键的类型为 ,写出一种与COS 键合方式相同且空间构型也相同的微粒: 。

(4)AlP因杀虫效率高、廉价易得而被广泛应用。已知AlP的熔点为2 000 ℃,其晶胞结构如图所示。

①磷化铝的晶体类型为 。

②A、B点的原子坐标如图所示,则C点的原子坐标为 。

③磷化铝的晶胞参数a=546.35 pm,其密度为 g·cm-3(列出计算式即可,用NA表示阿伏加德罗常数的数值)。

提升题组

5.(2017湖南三湘名校第三次联考)已知 A、B、C、D 都是周期表中的短周期元素,它们的核电荷数依次增大。A 原子、C 原子的 L 能层中都有两个未成对的电子,C、D 同主族。E、F 都是第四周期元素,E 原子核外有 4 个未成对电子,F 原子除最外能层只有 1 个电子外,其余各能层均为全充满。根据以上信息填空:

(1)基态 D 原子中,电子占据的最高能层符号为 , 该能层具有的原子轨道数为 。

3

(2)E2+的价层电子排布图是 ,F 原子的电子排布式是 。 (3)A 的最高价氧化物对应的水化物分子结构式为 ,其中心原子采取的轨道杂化方式为 ,B 的气态氢化物的 VSEPR 模型为 。

(4)化合物AC2、B2C 和阴离子DAB-互为等电子体,它们结构相似,DAB-的结构式为 。 (5)配合物甲的焰色反应呈紫色,其内界由中心离子E3+与配位体AB-构成,配位数为 6。甲的水溶液可以用于实验室中E2+的定性检验,检验E2+的离子方程式为 。

(6)某种化合物由 D、E、F 三种元素组成,其晶胞如图所示,则其化学式为 。该晶胞上下底面为正方形,侧面与底面垂直,根据图中所示的数据计算该晶体的密度:ρ≈ g/cm3(计算结果保留2位小数)。

6.(2017安徽合肥质检二)2016年诺贝尔化学奖授予在“分子机器设计和合成”领域有突出成就的三位科学家,其研究对象之一“分子开关”与大环主体分子苯芳烃、硫或氮杂环杯芳烃等有关。回答下列问题: (1)对叔丁基杯[4]芳烃(如图Ⅰ所示)可用于ⅢB族元素对应的离子萃取,如La2+、Sc2+。写出基态二价钪离子(Sc2+)的核外电子排布式: 。其中电子占据的轨道数为 个。

图Ⅰ 对叔丁基杯[4]芳烃

(2)对叔丁基杯[4]芳烃由4个羟基构成杯底,其中羟基氧原子的杂化方式为 。羟基间的相互作用力为 。

(3)不同大小的杯芳烃能识别某些离子,如N3、SCN-等。根据等电子体原理判断N3的空间构型为 ;一定条件下,SCN-与MnO2反应可得到(SCN)2。试写出(SCN)2 的结构式: 。

(4)已知C60分子结构和C60晶胞示意图如下图所示:

4

--

一个C60分子中含有的σ键个数为 ,与每个C60分子距离最近且相等的C60分子有 个,C60晶体的密度为 g/cm3(计算结果保留两位小数)。

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kuq2.html