2020届高考化学一轮复习（山东专用）晶体结构与性质学案

2020届高考化学一轮复习（山东专用）晶体结构与性质学案

专题八　晶体结构与性质 挖命题 ‎【考情探究】‎ 考点 内容解读 ‎5年考情 预测热度 考题示例 难度 关联考点 晶胞 ‎1.了解晶胞的概念,能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算 ‎2.了解金属晶体常见的堆积方式 ‎2014山东理综,33,12分 难 杂化类型 共价键 ‎★★★‎ 晶体结构与性质 ‎1.了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别 ‎2.了解晶格能的概念,了解晶格能对离子晶体性质的影响 ‎3.了解分子晶体结构与性质的关系 ‎4.了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系 ‎2016课标Ⅲ,37,15分 难 核外电子排布 元素周期律 ‎★★★‎ 分析解读　　本专题作为高考命题区分度的重要题型,其命题是在综合题中,由前面定性考查,转向定量计算,反映考生理解能力和计算能力的重要依据。试题难度大,为高考必考点。‎ ‎【真题典例】‎ 破考点 ‎【考点集训】‎ 考点一　晶胞 ‎1.(2018山东菏泽一模,35)砷(As)可作为半导体材料锗(Ge)和硅的掺杂元素,这些材料广泛应用于发光二极管、红外线发射器等。回答下列问题:‎ ‎(1)天然的SiO2存在形态有结晶形和无定形两大类,结晶形SiO2能自发地呈现规则多面体外形的性质被称为晶体的　　　　性,区分这两种形态的SiO2最可靠的方法是对固体进行　　　　　　实验。 ‎ ‎(2)基态砷原子的价电子排布图为　　　　　　　,最高能层符号为　　　　,Ge、As、Se的第一电离能从大到小的顺序为　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)锗元素与碳元素类似,可形成锗烷(GenH2n+2),但至今没有发现n大于5的锗烷,根据下表提供的数据分析其中的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 化学键 C—C C—H Ge—Ge Ge—H 键能(kJ·mol-1)‎ ‎346‎ ‎411‎ ‎188‎ ‎288‎ ‎(4)GeCl4分子中的键角为　　　　　,GeH4分子中Ge的　　　　轨道和H的　　　　轨道重叠形成σ键。 ‎ ‎(5)立方砷化镓的晶胞如下图所示,已知晶胞边长为565 pm,则Ga—As键的键长为　　　　pm(只列出算式即可),Ga—As键中共用电子对偏向　　　　(填“Ga”或“As”)。 ‎ 答案　(1)自范　X-射线衍射 ‎(2) 　N　As>Se>Ge ‎(3)锗烷中Ge—Ge键和Ge—H键键能较小,易断裂,导致长链锗烷难以形成 ‎(4)109°28'　sp3杂化　1s　(5)‎3‎‎4‎×565　As ‎2.(2018山东天成第二次大联考,18)C、O、Si、S、Fe是重要的化学元素,在中学化学中对它们的单质和化合物的研究颇多。‎ ‎(1)C、O、Si三种元素第一电离能由大到小的顺序是　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)CS2是重要的溶剂,CS2中C原子的杂化方式为　　　　,其空间构型为　　　　。 ‎ ‎(3)基态Fe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　　　　。 ‎ ‎(4)晶胞推导有助于我们理解晶体结构。‎ ‎①将NaCl晶胞(如下图)中的所有Cl-去掉,并将Na+全部换成Si原子,再在间隔的“小立方体”中心处各放置一个Si原子便构成了晶体Si的一个晶胞,若再在每两个距离最近的Si原子中心连线的中点处增添一个O原子,便构成了SiO2晶胞。由此可推算SiO2晶胞中有　　　　个Si原子,　　　　个O原子。 ‎ ‎②简述利用NaCl晶胞推导出CsCl晶胞的方法:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)O>C>Si　(2)sp　直线形　(3)N　球形 ‎(4)①8　16　②将NaCl晶胞中面心上的Na+和棱上的Cl-全部去掉,将顶角上的Na+替换为Cs+(或其他合理答案)‎ 考点二　晶体结构与性质 ‎1.(2018山东七校联合体二模,35)C60具有完美的球形结构。之后Si60、N60球形分子被不断制备出来。回答下列问题:‎ ‎(1)Si的核外电子排布式为　　　　　　　　,C和N元素中第一电离能较大的是　　　　。 ‎ ‎(2)富勒烯衍生物具有良好的光电性能,富勒烯(C60)的结构如上图所示,C60属于　　　　晶体。 ‎ ‎(3)N60的晶体中存在的作用力有　　　　(填字母标号)。 ‎ A.共价键　　B.离子键　　C.氢键 D.范德华力　E.配位键　　F.金属键 ‎(4)氮的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成:已知其阴离子构型为平面正三角形,则其阳离子的构型为　　　　形,阳离子中氮的杂化方式为　　　　。 ‎ ‎(5)金属M(相对原子质量为m)与N60形成的化合物晶体结构如下图所示(其中白球代表N60,黑球代表金属M),若其晶胞边长为k pm,NA代表阿伏加德罗常数的值,则其密度为　　　　　　　　　g·cm-3,该化合物中N60的配位数为　　　　。 ‎ 答案　(1)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2　N　(2)分子　(3)AD　(4)直线　sp ‎(5)‎4×(m+14×60)‎NA‎(k×1‎‎0‎‎-10‎‎)‎‎3‎或‎4×1‎0‎‎30‎×(m+14×60)‎k‎3‎NA　4‎ ‎2.(2018山东聊城三模,35)铁、钴、镍等金属及其化合物在科学研究和工业生产中应用十分广泛。回答下列问题:‎ ‎(1)铁、钴、镍的基态原子核外未成对电子数最多的是　　　　。 ‎ ‎(2)酞菁钴分子的结构简式如图所示,中心离子为钴离子,酞菁钴分子中与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是　　　　(填“1”“2”“3”或“4”),三种非金属元素的电负性由大到小的顺序为　　　　(用相应的元素符号表示);氮原子的杂化轨道类型为　　　　。 ‎ ‎(3)Fe(CO)x常温下呈液态,熔点为-20.5 ℃,沸点为103 ℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)x晶体属于　　　　(填晶体类型),若配合物Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,则x=　　　　。 ‎ ‎(4)NiO、FeO的晶体结构类型与氯化钠的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm,则熔点:NiO　　　　FeO(填“>”“<”或“=”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)NiAs的晶胞结构如图所示:‎ ‎①镍离子的配位数为　　　　。 ‎ ‎②若阿伏加德罗常数的值为NA,晶体密度为ρ g·cm-3,则该晶胞中最近的Ni2+之间的距离为　　　　cm。(写出计算表达式) ‎ 答案　(1)铁　(2)2、4　N>C>H　sp2、sp3　(3)分子晶体　5　(4)>　具有相同电荷数的离子半径越小,晶格能越大　(5)①4　②‎2‎‎2‎×‎‎3‎‎536‎ρNA 炼技法 ‎【方法集训】‎ 方法　有关晶胞的计算 ‎1.(2017山东潍坊二模,35)C、O、N、Cl是重要的非金属元素,它们的单质和化合物有重要的应用。回答下列问题:‎ ‎(1)C、O、N、Cl四种元素中基态原子未成对电子数最多的是　　　　,C、O、Cl原子得到电子时放出热量,而N原子得到电子却吸收热量的原因是　  　。 ‎ ‎(2)NO‎3‎‎-‎的空间构型为　　　　;H2O分子中H—O键间的键角小于NH3分子中N—H键间的键角的原因 是　  　。 ‎ ‎(3)CO可形成多种配位化合物,CO的结构式为　　　　,与CO互为等电子体且带1个单位负电荷的阴离子化学式为　　　　　。 ‎ ‎(4)C元素的单质石墨烯的结构可以看作是单层的石墨,其中碳原子的杂化方式为　　　　;C60的晶体结构类似于干冰,则每个C60晶胞的质量为　　　　g(用含NA的式子表示,NA表示阿伏加德罗常数的值)。 ‎ ‎(5)NaCl晶体的结构如下图所示。已知:NaCl晶体的密度为a g·cm-3,则NaCl晶体中最近两个Na+的距离 为　　　　　　　　　cm(用含a、NA的式子表示,NA表示阿伏加德罗常数的值)。 ‎ 答案　(1)N　N的核外电子排布为1s22s22p3,2p轨道半充满,比较稳定;如果得到电子,破坏稳定状态,需要吸收能量 ‎(2)平面三角形　H2O中O原子有两对孤对电子,NH3中N原子只有一对孤对电子,H2O中孤对电子对成键电子的排斥力更大,因而键角变得更小　(3)　CN-　(4)sp2　‎‎2 880‎NA ‎(5)‎2‎‎2‎×‎‎3‎‎234‎NA‎·a ‎2.(2018山东聊城一模,35)金属钛(22Ti)、铁(26Fe)及其相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:‎ ‎(1)基态Ti原子中,最高能层电子的电子云轮廓形状为　　　　　　,与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同的元素有　　　　种。 ‎ ‎(2)琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物,临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收,避免生成Fe3+,从结构角度来看,Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)SCN-可用于Fe3+的检验,其对应的酸有两种,分别为硫氰酸(H—S—)和异硫氰酸(H—N C S)。‎ ‎①写出与SCN-互为等电子体的一种微粒:　　　　　　(分子或离子); ‎ ‎②硫氰酸分子中π键和σ键的个数之比为　　　　　; ‎ ‎③异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)TiCl3可用作烯烃定向聚合的催化剂,如:nCH3CH CH2