2022年高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 3晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)高效演練（選修3）

2022年高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 3晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)高效演練（選修3）1.已知周期表中，元素Q、R、W、Y與元素X相鄰。Y的最高化合價(jià)氧化物的水化物是強(qiáng)酸?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)W與Q可以形成一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面體結(jié)構(gòu)，W的氧化物的晶體類(lèi)型是_。(2)Q的具有相同化合價(jià)且可以相互轉(zhuǎn)變的氧化物是_。(3)R和Y形成的二元化合物中，R呈現(xiàn)最高化合價(jià)的化合物的化學(xué)式是_。(4)這5種元素的氫化物分子中：立體結(jié)構(gòu)類(lèi)型相同的氫化物的沸點(diǎn)從高到低排列次序是(填化學(xué)式)_，其原因是_；電子總數(shù)相同的氫化物的化學(xué)式和立體結(jié)構(gòu)分別是 _。(5)W和Q所形成的結(jié)構(gòu)陶瓷材料的一種合成方法如下：W的氯化物與Q的氫化物加熱反應(yīng)，生成化合物W(QH2)4和HCl氣體；W(QH2)4在高溫下分解生成Q的氫化物和該陶瓷材料。上述相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式(各物質(zhì)用化學(xué)式表示)是_?！窘馕觥勘绢}可結(jié)合問(wèn)題作答。W的氯化物為正四面體結(jié)構(gòu)，則應(yīng)為SiCl4或CCl4，又W與Q形成高溫陶瓷，故可推斷W為Si。(1)SiO2為原子晶體。(2)高溫陶瓷可聯(lián)想到Si3N4，Q為N，則有NO2與N2O4之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。(3)Y的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為強(qiáng)酸，且和Si、N等與同一元素相鄰，則只能是S。R為As，所以R的最高價(jià)化合物應(yīng)為As2S5。(4)顯然X為磷元素。氫化物沸點(diǎn)順序?yàn)镹H3>AsH3>PH3，因?yàn)榍罢咧泻袣滏I，后兩者構(gòu)型相同，分子間作用力不同。SiH4、PH3和H2S的電子數(shù)均為18，結(jié)構(gòu)分別為正四面體形、三角錐形和V形。(5)由題中所給出的含字母表示的化學(xué)式可以寫(xiě)出具體的物質(zhì)，然后配平即可。答案：(1)原子晶體(2)NO2和N2O4(3)As2S5(4)NH3、AsH3、PH3NH3分子間存在氫鍵，所以沸點(diǎn)最高，相對(duì)分子質(zhì)量AsH3大于PH3，分子間作用力AsH3大于PH3，故AsH3沸點(diǎn)高于PH3SiH4正四面體，PH3三角錐形，H2S角形(V形)(5)SiCl4+4NH3Si(NH2)4+4HCl，3Si(NH2)4Si3N4+8NH32.下圖為幾種晶體或晶胞的示意圖：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)上述晶體中，粒子之間以共價(jià)鍵結(jié)合形成的晶體是_。(2)冰、金剛石、MgO、CaCl2、干冰5種晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開(kāi)。(3)NaCl晶胞與MgO晶胞相同，NaCl晶體的晶格能_(填“大于”或“小于”)MgO晶體，原因是 _。(4)每個(gè)Cu晶胞中實(shí)際占有_個(gè)銅原子，CaCl2晶體中Ca2+的配位數(shù)為_(kāi)。(5)冰的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于干冰，除H2O是極性分子、CO2是非極性分子外，還有一個(gè)重要的原因是 _?！窘馕觥?1)冰晶體、干冰晶體均為分子晶體，粒子間通過(guò)分子間作用力結(jié)合成晶體，Cu晶體中微粒間通過(guò)金屬鍵結(jié)合形成晶體，MgO和CaCl2晶體中微粒之間通過(guò)離子鍵結(jié)合形成晶體。(2)離子晶體的熔點(diǎn)與離子半徑及離子所帶電荷有關(guān)，離子半徑越小，離子所帶電荷越大，則離子晶體熔點(diǎn)越高。金剛石是原子晶體，熔點(diǎn)最高，冰、干冰均為分子晶體，冰中存在氫鍵，冰的熔點(diǎn)高于干冰。(4)銅晶胞實(shí)際占有銅原子數(shù)用均攤法分析：8×+6×4，氯化鈣類(lèi)似于氟化鈣，Ca2+的配位數(shù)為8，Cl-配位數(shù)為4。答案：(1)金剛石晶體(2)金剛石、MgO、CaCl2、冰、干冰(3)小于MgO晶體中離子的電荷數(shù)大于NaCl晶體中離子電荷數(shù)；且r(Mg2+)<r(Na+)、r(O2-)<r(Cl-)(4)48(5)H2O分子之間能形成氫鍵3.(xx·恩施模擬)(1)亞銅離子(Cu+)基態(tài)時(shí)的價(jià)電子排布式表示為_(kāi)。(2)硒為第4周期元素，相鄰的元素有砷和溴，則3種元素的第一電離能從大到小順序?yàn)開(kāi)(用元素符號(hào)表示)。(3)Cu晶體的堆積方式是_(填堆積方式名稱(chēng))，其配位數(shù)為_(kāi)；往Cu的硫酸鹽溶液中加入過(guò)量氨水，可生成Cu(NH3)4SO4，下列說(shuō)法正確的是_。A.Cu(NH3)4SO4中所含的化學(xué)鍵有離子鍵、極性鍵和配位鍵B.在Cu(NH3)42+中Cu2+給出孤電子對(duì)，NH3提供空軌道C.Cu(NH3)4SO4組成元素中第一電離能最大的是氧元素D.S與P互為等電子體，空間構(gòu)型均為正四面體(4)氨基乙酸銅的分子結(jié)構(gòu)如圖，碳原子的雜化方式為_(kāi)。(5)銅元素與氫元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如下圖所示。則該化合物的化學(xué)式為_(kāi)?！窘馕觥?1)亞銅離子(Cu+)基態(tài)時(shí)的價(jià)電子排布式表示為3d10；(2)硒為第4周期元素，相鄰的元素有砷和溴，一般情況下同一周期的元素，元素的原子序數(shù)越大，第一電離能就越大，但是由于砷原子的最外層電子處于該軌道的半充滿(mǎn)的穩(wěn)定狀態(tài)，所以第一電離能比原子序數(shù)比它大1的同一周期的氧族元素的還大，因此這3種元素的第一電離能從大到小順序?yàn)锽r>As>Se；(3)Cu晶體的堆積方式是面心立方最密堆積；其配位數(shù)為12；往Cu的硫酸鹽溶液中加入過(guò)量氨水，可生成Cu(NH3)4SO4，該化合物是離子化合物，在Cu(NH3)4SO4中含有的化學(xué)鍵有離子鍵、極性鍵和配位鍵，A正確；在Cu(NH3)42+中NH3給出孤電子對(duì)，Cu2+提供空軌道，B錯(cuò)誤；Cu(NH3)4SO4組成元素中第一電離能最大的是氮元素，C錯(cuò)誤；S與P互為等電子體，空間構(gòu)型均為正四面體，D正確；(4)由氨基乙酸銅的分子結(jié)構(gòu)可知，飽和碳原子是sp3雜化，不飽和碳原子是sp2雜化；(5)銅元素與氫元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如題圖所示。在每個(gè)晶胞中含有Cu：12×1/6+2×1/2+36；H：6×1/3+1+36，n(Cu)n(H)11，所以該化合物的化學(xué)式為CuH。答案：(1)3d10(2)Br>As>Se(3)面心立方最密堆積12A、D(4)sp3雜化；sp2雜化(5)CuH4.許多金屬及它們的化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有許多用途。回答下列有關(guān)問(wèn)題：(1)基態(tài)Ni核外電子排布式為_(kāi)，第2周期基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)與Ni相同且電負(fù)性最小的元素是_。(2)已知CrO5中Cr為+6價(jià)，則CrO5的結(jié)構(gòu)式為_(kāi)。金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱，生成無(wú)色揮發(fā)性液體Ni(CO)n，與Ni(CO)n中配體互為等電子體的離子的化學(xué)式為_(kāi)(寫(xiě)出一個(gè)即可)。銅是第4周期最重要的過(guò)渡元素之一，其單質(zhì)及化合物有廣泛用途。已知CuH晶體結(jié)構(gòu)單元如圖所示。該化合物的密度為g·cm-3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶胞中銅原子與氫原子之間的最短距離為_(kāi)cm(用含和NA的式子表示)。(3)另一種銅金合金晶體具有面心立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，在晶胞中，金原子位于頂點(diǎn)，銅原子位于面心，則該合金中金原子與銅原子個(gè)數(shù)之比為_(kāi)，若該晶胞的邊長(zhǎng)為apm，則合金的密度為_(kāi)g·cm-3(只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)為NA)?！窘馕觥?1)Ni為28號(hào)元素，其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2。鎳原子中的5個(gè)3d軌道上有8個(gè)電子，因此有2個(gè)電子未成對(duì)，第2周期中有兩個(gè)未成對(duì)電子數(shù)的原子，其電子排布式分別為1s22s22p2和1s22s22p4，其中電負(fù)性最小的是電子排布式為1s22s22p2的原子，即該元素是碳元素。(2)CrO5中Cr為+6價(jià)，則Cr應(yīng)與5個(gè)氧原子中的4個(gè)O分別形成一個(gè)共價(jià)鍵，與另一個(gè)O形成2個(gè)共價(jià)鍵，再結(jié)合氧原子的2價(jià)鍵原則，則該氧化物的結(jié)構(gòu)式應(yīng)為。Ni(CO)n中的配體為CO，與CO互為等電子體的離子有CN-、等。設(shè)該晶胞的邊長(zhǎng)為xcm，則該晶胞的體積為x3cm3。該晶胞中有8個(gè)Cu位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)，6個(gè)Cu位于面心，4個(gè)H全部位于晶胞內(nèi)部，根據(jù)均攤法，一個(gè)晶胞中含有的Cu的數(shù)目為8×+6×4，含有的H的數(shù)目為4，故一個(gè)晶胞的質(zhì)量為4×+4×g，則有·x3，x，由于氫原子與其周?chē)?個(gè)Cu構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，該正四面體結(jié)構(gòu)中兩個(gè)銅原子之間的距離為x，而銅原子與氫原子之間的最短距離為cmxcm×cm。(3)該晶胞中有8個(gè)Au分別位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)上，有6個(gè)Cu分別位于晶胞的6個(gè)面心上，根據(jù)均攤法，該晶胞中含有的Au個(gè)數(shù)為8×1，含有的Cu個(gè)數(shù)為6×3，故該合金中金原子與銅原子個(gè)數(shù)之比為13。該晶體的一個(gè)晶胞的質(zhì)量為(197+64×3)g/NA，晶胞的邊長(zhǎng)為apma×10-12ma×10-10cm，則一個(gè)晶胞的體積為a3×10-30cm3，故該合金的密度為g·cm-3。答案：(1)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2C(碳)(2)CN-(或、)×(3)13【方法規(guī)律】晶體微粒與M、之間的關(guān)系若1個(gè)晶胞中含有x個(gè)微粒，則1 mol晶胞中含有xmol微粒，其質(zhì)量為xMg(M為微粒的相對(duì)“分子”質(zhì)量)；又1個(gè)晶胞的質(zhì)量為a3g(a3為晶胞的體積)，則1 mol晶胞的質(zhì)量為a3NAg，因此有xMa3NA。5.(xx·成都模擬)銅是重要金屬，Cu的化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有許多用途，如CuSO4溶液常用作電解液、電鍍液等。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)CuSO4可由金屬銅與濃硫酸反應(yīng)制備，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。(2)CuSO4粉末常用來(lái)檢驗(yàn)一些有機(jī)物中的微量水分，其原因是_。(3)S中S以sp3雜化，S的立體構(gòu)型是_。(4)元素金(Au)處于周期表中的第6周期，與Cu同族，金原子最外層電子排布式為_(kāi)；一種銅合金晶體具有立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，在晶胞中銅原子處于面心，金原子處于頂點(diǎn)位置，則該合金中銅原子與金原子數(shù)量之比為_(kāi)；該晶體中，原子之間的作用力是_。(5)CuSO4晶體的構(gòu)成微粒是_和_，微粒間的作用力是_，該晶體屬于_晶體。(6)上述晶體具有儲(chǔ)氫功能，氫原子可進(jìn)入到由銅原子與金原子構(gòu)成的四面體空隙中。若將銅原子與金原子等同看待，該晶體儲(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與CaF2的結(jié)構(gòu)相似，該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式應(yīng)為_(kāi)。【解析】(1)金屬銅與濃硫酸在加熱時(shí)反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水。(2)白色的CuSO4粉末與水結(jié)合生成藍(lán)色的CuSO4·5H2O晶體，該反應(yīng)常用于檢驗(yàn)微量水的存在。(3)硫原子以sp3雜化，且硫原子結(jié)合4個(gè)氧原子，因此S的空間構(gòu)型為正四面體形。(4)銅的價(jià)電子排布式為3d104s1，最外層只有1個(gè)電子，最外層電子排布式為4s1，所以與Cu同族的第6周期的金原子最外層電子排布式為6s1。立方最密堆積的結(jié)構(gòu)中，頂點(diǎn)有8個(gè)金原子，頂點(diǎn)上的原子為8個(gè)晶胞共用，完全屬于該晶胞的有8×1(個(gè))，6個(gè)面的中心共有6個(gè)銅原子，面上的原子被2個(gè)晶胞共用，完全屬于該晶胞的有6×3(個(gè))，所以銅原子與金原子數(shù)量之比為31。金屬和合金屬于金屬晶體，微粒間的作用力為金屬鍵。(5)CuSO4為離子晶體，該晶體由Cu2+和S以離子鍵結(jié)合。(6)氟化鈣的晶胞如圖所示，在立方體里面有8個(gè)F-，每個(gè)F-恰好處于4個(gè)Ca2+圍成的四面體的中間。若把該銅金合金中的銅原子和金原子等同看待，則銅原子和金原子相當(dāng)于CaF2中的Ca2+，所儲(chǔ)氫原子相當(dāng)于F-，故其化學(xué)式為Cu3AuH8。答案：(1)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2+2H2O(2)白色CuSO4粉末和水結(jié)合生成藍(lán)色的CuSO4·5H2O晶體(3)正四面體形(4)6s131金屬鍵(5)Cu2+S離子鍵離子(6)Cu3AuH8【互動(dòng)探究】若已知在第(4)問(wèn)中銅合金晶體的密度為g·cm-3，M(Cu)ag·mol-1，M(Au)bg·mol-1，則(1)其晶胞質(zhì)量為多少？提示：由于在晶胞中銅原子處于面心，金原子處于頂點(diǎn)位置，所以銅原子與金原子數(shù)量之比為31，取1 mol晶胞，其質(zhì)量m(3a+b)g，故一個(gè)晶胞的質(zhì)量為g。(2)與金原子距離最近并且相等的銅原子的個(gè)數(shù)是多少？提示：12個(gè)，從三個(gè)面上去考慮，每面上4個(gè)，共12個(gè)，即