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晶体结构与性质 突破训练（六）‎ ‎1．下列晶体分类中正确的一组是(　　)‎ 选项 离子晶体 原子晶体 分子晶体 A NaOH Ar SO2‎ B H2SO4‎ 石墨 S C CH3COONa 水晶 D Ba(OH)2‎ 金刚石 玻璃 解析：选C　A项中固态Ar为分子晶体；B项中H2SO4为分子晶体，石墨是混合型晶体；D项中玻璃是非晶体。‎ ‎2．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是(　　)‎ ‎①SiO2和SO3　②晶体硼和HCl　③CO2和SO2　‎ ‎④晶体硅和金刚石　⑤晶体氖和晶体氮　⑥硫黄和碘 A．①②③　　　　　　　 　B．④⑤⑥‎ C．③④⑥ D．①③⑤‎ 解析：选C　属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄、碘，属于原子晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅、金刚石，但晶体氖中不存在化学键。‎ ‎3．氮氧化铝(AlON)属原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是(　　)‎ A．AlON和石英的化学键类型相同 B．AlON和石英晶体类型相同 C．AlON和Al2O3的化学键类型不同 D．AlON和Al2O3晶体类型相同 解析：选D　AlON与石英(SiO2)均为原子晶体，所含化学键均为共价键，故A、B项正确；Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，故C项正确、D项错误。‎ 13‎ ‎4．下列说法中正确的是(　　)‎ A．离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子 B．金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子，电子定向运动 C．分子晶体的熔、沸点很低，常温下都呈液态或气态 D．原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合 解析：选D　A项，离子晶体中每个离子周围不一定吸引6个带相反电荷的离子，如CsCl晶体中，每个Cs＋吸引8个Cl－；B项，金属晶体中的自由电子不是因为外电场作用产生的；C项，分子晶体在常温下不一定是液态或气态，可能为固态，如I2、S8等。‎ ‎5．下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是(　　)‎ A．金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅 B．‎ C．MgO＞H2O＞O2＞Br2‎ D．金刚石＞生铁＞纯铁＞钠 解析：选B　A项，同属于原子晶体，熔、沸点高低由共价键的强弱即键能大小决定，键能由小到大也是熔、沸点由低到高的顺序为晶体硅＜碳化硅＜二氧化硅C;‎ ‎(3)C中心原子的价层电子对数是3,孤电子对数是0,碳原子的杂化轨道类型为sp2;C的立体构型为平面三角形;‎ ‎(4)N2中含有一个σ键,两个π键,与它互为等电子体的CO也含有一个σ键,两个π键,故CO分子中σ键与π键的个数比为1∶2;‎ ‎(5)Mn2+转化成Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转化为不稳定的3d4状态,所需能量较高;Fe2+转化成Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转化为较稳定的3d5半充满状态,所需能量较低。‎ ‎(6)距离一个顶点铁原子最近的铁原子有12个,一个铁晶胞中含有4个铁原子,Fe晶体的密度 g·cm-3。‎ 答案:(1)3d64s2　分子晶体　(2)O>C ‎(3)sp2　平面三角形　(4)1∶2‎ 13‎ ‎(5)Mn2+转化成Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转化为不稳定的3d4状态,所需能量较高;Fe2+转化成Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转化为较稳定的3d5半充满状态,所需能量较低 ‎(6)12　‎ ‎11.已知A、B、C、D、E五种元素是元素周期表中前四周期元素,且原子序数依次增大。其中A、B、C为同周期的非金属元素,且B、C原子中均有两个未成对电子。D、E为同周期元素且分别位于s区和d区。五种元素所有的s能级电子均为全充满状态。E的d能级电子数等于A、B、C最高能层的p能级电子数之和。回答下列问题:‎ ‎(1)五种元素中,电负性最大的是________________(填元素符号)。 ‎ ‎(2)E常有+2、+3两种价态,画出E2+的价电子排布图________________。 ‎ ‎(3)自然界中,含A的钠盐是一种天然矿藏,其化学式写作Na2A4O7·10H2O,实际上它的结构单元是由两个H3AO3和两个[A(OH)4]-缩合而成的双六元环,应该写成Na2[A4O5(OH)4]·8H2O,其结构如图1,它的阴离子可形成链状结构。‎ ‎①A原子的杂化轨道类型为_________________________。 ‎ ‎②该阴离子由极性键和配位键构成,请在图1中用“→”标出其中的配位键。该阴离子通过_________________________________相互结合形成链状结构。‎ ‎③已知H3AO3为一元弱酸,根据上述信息,用离子方程式解释分析H3AO3为一元酸的原因(用元素符号表示)________________。 ‎ ‎(4)E2+在水溶液中以[E(H2O)6]2+形式存在,向含E2+的溶液中加入氨水,可生成更稳定的[E(NH3)6]2+,其原因是____________________________________________。 ‎ ‎[E(NH3)6]2+的立体构型为________________。 ‎ ‎(5)由元素B、D组成的某离子化合物的晶胞结构如图2,写出该物质的电子式________________,若晶胞的长、宽、高分别为520 pm、520 pm和690 pm,该晶体密度为________________(保留到小数点后两位)g·cm-3。 ‎ 13‎ ‎【解析】A、B、C、D、E五种元素是元素周期表中前四周期元素,且原子序数依次增大。其中A、B、C为同周期的非金属元素,三者均为短周期元素,且B、C原子中均有两个未成对电子,二者外围电子排布分别为ns2np2和ns2np4,结合A为非金属元素,可知A为硼,B为碳,C为氧。D、E为同周期元素且分别位于s区和d区,则二者均在第4周期。五种元素所有的s能级电子均为全充满状态,D为Ca,E的d能级电子数等于A、B、C最高能层的p能级电子数之和,则E的d能级电子数为1+2+4=7,即E的外围电子排布为3d74s2,故E为Co。‎ ‎(1)非金属性越强,电负性越大,同周期自左而右电负性增大,五种元素中,氧元素电负性最大。‎ ‎(2)E为Co,Co2+的价电子排布图为。‎ ‎(3)①A为硼原子,结构中硼原子形成3个单键、4个单键(含有1个配位键),硼原子核外最外层的3个电子全部参与成键,杂化轨道类型为sp2、sp3。②形成4个键的硼原子中含有1个配位键,氢氧根离子中氧原子与硼原子之间形成配位键,图1中用“→”标出其中的配位键为,该阴离子通过氢键相互结合形成链状结构。③H3BO3为一元弱酸,与OH-形成配位键,电离出[B(OH)4]-与氢离子,用离子方程式表示为H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+。‎ ‎(4)Co2+在水溶液中以[Co(H2O)6]2+形式存在,向含Co2+的溶液中加入氨水,可生成更稳定的[Co(NH3)6]2+。其原因是氮元素电负性更小,更易给出孤电子对形成配位键,[Co(NH3)6]2+的立体构型为正八面体。‎ ‎(5)由元素C、Ca组成的某离子化合物为CaC2,该物质的电子式为,晶胞中钙离子、数目相等,数目为8×+6×‎ 13‎ ‎=4,则晶胞质量为4× g,若晶胞的长、宽、高分别为520 pm、520 pm和690 pm,该晶体 密度为4× g÷(520×10-10 cm×520×10-10 cm×690×10-10 cm)=‎ ‎2.28 g·cm-3。‎ 答案:(1)O　(2)　(3)①sp2、sp3‎ ‎　氢键 ‎③H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+‎ ‎(4)氮元素电负性更小,更易给出孤电子对形成配位键　正八面体 ‎(5) 　2.28‎ ‎12..碳、氮、氧是地球上含量丰富的元素。‎ ‎(1)C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。‎ ‎(2)前四周期元素中，基态原子未成对电子数与氮相同的元素有________种。‎ ‎(3)试判断NH3溶于水后，形成NH3·H2O的合理结构________(填字母代号)，推理依据是__________________________。‎ a 13‎ b ‎(4)H2O分子与H＋结合的过程中未发生改变的是______(填序号)。‎ a．微粒的空间构型 b．氧原子的杂化方式 c．H—O—H的键角 ‎(5)C60晶体(其结构模型如图)中每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有________个。‎ C60晶体结构模型 ‎(图中○为C60)‎ 解析：(1)氮原子的2p轨道为半充满状态，电离能较大，故C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N、O、C。‎ ‎(2)基态氮原子未成对电子数有3个，前四周期与之相同的元素有P、As、V、Co共四种。‎ ‎(3)由一水合氨电离生成NH和OH－可推知NH3·H2O的合理结构为b。‎ ‎(4)H2O分子为“角形”，H3O＋为“三角锥形”，a不符合题意；H2O、H3O＋中氧原子的杂化方式都为sp3杂化，b符合题意；H—O—H的键角变大，c不符合题意。‎ ‎(5)每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有上、下、前、后、左、右共6个。‎ 答案：(1)N、O、C　(2)4‎ ‎(3)b　一水合氨电离生成NH和OH－‎ ‎(4)b　(5)6‎ ‎13‎ 13‎ ‎．原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多的元素之一，Y的基态原子最外层电子数是其内层电子总数的2倍，Z的基态原子2p轨道上有3个未成对电子，W的原子序数为29。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)上述元素能形成原子晶体单质的是________(填元素符号，下同)，能形成金属晶体的是________。‎ ‎(2)元素Y、Z组成的晶体具有空间网状结构，其化学式为________，其硬度比晶体硅________(填“大”或“小”)。‎ ‎(3)一种由元素W与Au组成的合金晶体具有立方最密堆积结构。其晶胞中W原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中W原子与Au原子数目之比为________，W原子的配位数为________；该晶体中，原子之间的作用力是________。该晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由W原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将W原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似(如图所示)，该晶体储氢后的化学式应为________。‎ 解析：X是形成化合物种类最多的元素之一，则X是碳或氢；由题意知Y是碳，Z是氮，W是铜，则X是氢。‎ ‎(1)碳元素可形成金刚石，铜元素可形成金属晶体。‎ ‎(2)根据“晶体具有空间网状结构”及元素组成可知，Y、Z组成的晶体为原子晶体，碳氮键强于硅硅键，故Y、Z组成的晶体硬度比晶体硅大；结合化合价可知，该晶体的化学式为C3N4。‎ ‎(3)由题意知晶胞中Cu原子的个数为6×＝3，Au原子的个数为8×＝1。结合CaF2的结构可知氢原子在晶胞内有8个，故储氢后的化学式为H8AuCu3。‎ 答案：(1)C　Cu　(2)C3N4　大 13‎ ‎(3)31　4　金属键　H8AuCu3‎ ‎14.能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。‎ ‎(1)太阳能热水器中常使用一种以镍或镍合金空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层，写出基态镍原子的外围电子排布式________，它位于周期表________区。‎ 图甲 ‎(2)富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能，在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途。富勒烯(C60)的结构如图甲，分子中碳原子轨道的杂化类型为________；1 mol C60分子中σ键的数目为________。‎ ‎(3)多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)薄膜电池等。‎ ‎①第一电离能：As________Ga。(填“>”“”、‎ 13‎ ‎“　②V形　(4)