2010高考化学一轮复习—晶体结构

2010高考化学一轮复习—晶体结构

专题十二 晶体结构 ‎ ‎ ‎1．（09年安徽理综·7）石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料（结构示意图如下），可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是 A．石墨烯与石墨互为同位素 B．0.12g石墨烯中含有6.02×1022个碳原子 C．石墨烯是一种有机物 D．石墨烯中的碳原子间以共价键结合 ‎2、（08山东卷）氮是地球上极为丰富的元素。‎ ‎(1）Li3N晶体中氮以N3-存在，基态N3-的电子排布式为 ‎ ‎(2）N≡N的键能为942 kJ·mol-1，N-N单键的键能为247 kJ·mol-3，计算说明N2中的 ‎ 键比 键稳定（填“”“”）。‎ ‎(3）（CH3）3NH+和AlCl-4可形成离子液体。离子液体由阴、阳离子组成，熔点低于100℃，其挥发性一般比有机溶剂 (填“大”或“小”），可用作 (填代号）。‎ a.助燃剂 b.“绿色”溶剂 c.复合材料 d.绝热材料 ‎(4）X*中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3-形成 ‎ 的晶体结构如图所示。X的元素符号是 ，与同一个 N3-相连的X*有 个。‎ ‎3. （09年江苏化学·21A）‎ 在1个Cu2O晶胞中（结构如图所示），所包含的Cu原子数目为 。‎ 考试说明 ‎1. 了解NaCI型和CsCI型离子晶体的结构特征，能用晶格能解释典型离子化合物的物理性质。‎ ‎2、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。‎ ‎3、知道金属晶体的基本堆积方式，了解常见金属晶体的晶胞结构特征(晶体内部空隙的识别、与晶胞的边长等晶体结构参数相关的计算不作要求)。‎ 命题趋向：‎ ‎ 晶体结构在知识构成上主要含有晶体类型的判断，晶体结构的特点；考查点也主要落在晶体类型的判断上 ‎ 高考预测：‎ ‎ 从08、09两年高考试题看，判断晶体类型是最主要的点，通常在选做题中会出现一个空，约2分 ‎ 一、晶体与非晶体 ‎1. 晶体：是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的物质。‎ 非晶体：是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。‎ ‎[思考]晶体规则的几何外型与组成晶体的微粒在空间的存在什么关系？‎ 表3-1晶体与非晶体的本质差异 自范性 微观结构 晶体 有（能自发呈现多面体外型）‎ 原子在三维空间里呈周期性的有序排列 非晶体 没有（不能自发呈现多面体外型）‎ 原子排列相对无序 ‎2. 晶体的基本性质 ‎(1)自范性：即晶体能自发地呈现几何多面体外形的性质 ‎ (2)均一性 ‎ (3)各向异性 ‎ (4)对称性 ‎ (5)有确定的熔点 ‎3. 晶体和非晶体的本质区别：构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列 ‎4. 得到晶体三条途径：‎ ‎(1)熔融态物质凝固；冷却速率恰当，得到规则晶体。冷却速率过快，会得到不规则块状物质看不到几何外形的粉末 ‎(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；‎ ‎[分组实验1]晶体碘的升华和凝华：在一个小烧杯里加入少量碘，用一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上加热，观察实验现象。‎ ‎[投影]实验现象：固体直接变成紫色蒸气，蒸气遇冷，又重新凝聚成固体 ‎ 实验结论：晶体碘可产生凝华现象 ‎ ‎ (3)溶质从溶液中析出。‎ 二、常见的晶体 ‎ 1. 离子晶体 氯化钠型 氯化铯型 ‎ 2. 分子晶体 ‎ 干冰的晶体结构 ‎ 3. 金属晶体 ‎ 晶体的堆积方式：‎ ‎ 4. 原子晶体 ‎ 金刚石 ‎ 石英 ‎【例题1】分析化学中常用X射线研究晶体结构，有一种蓝色晶体［可表示为：MxFey(CN)z］，研究表明它的结构特性是：Fe2+和Fe3+分别占据立方体的顶点，自身互不相邻，而CN－位于立方体的棱上。晶体的晶胞结构如图所示，下列说法不正确的是（ ）‎ A．该晶体中含有共价键，是共价晶体 ‎ B．M离子位于晶胞面心，呈+2价 C．M离子位于晶胞体心，呈+1价，且M+空缺率为50%（体心中没 有M+占总体心的百分比）‎ D．晶体的化学式可表示为MFe2(CN)6，且M为+1价 答案：B ‎【变式训练1】右图表示一个晶胞，该晶胞为正方体型，原子(或分子、离子)位于正方体的顶点和面心。试回答下列问题(只需回答一种代表物即可)：‎ ‎(1)若这是一个分子晶体的晶胞，其代表物质是 ；‎ ‎(2)若这是一个金属晶体的晶胞，其代表物质是 ；‎ ‎(3)若这是一个不完整的金刚石晶胞，则晶胞中其他碳原子的数目和位置是 ；‎ ‎(4)若这是一个不完整的NaCl晶胞，且顶点和面心的实心球表示Na＋，则晶胞中Cl－‎ 位置是 ；‎ ‎(5)若这是一个不完整的CaF2晶胞，且已知CaF2中Ca2+的F－配位数为8，则图中实心球表示Ca2＋还是F—？答： ‎ 例2. 下面我们一起来认识一些硼的化合物：‎ ‎(1)2008 年北京奥运会主体育场的外形好似“鸟巢” (The Bird Nest )。有一类硼烷也好似鸟巢，故称为巢式硼烷。巢式硼烷除 B10H14不与水反应外，其余均易与水反应生成氢气和硼酸，硼烷易被氧化。下图是三种最简单的巢式硼烷， ‎ 这类硼烷的通式可表示为________________。‎ ‎(2)硼酸是一元酸，它在水中的电离方程式可表示为H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)4-，H3BO3分子和B(OH)4-离子中硼原子的杂化类型分别是_______、_________。‎ ‎(3)一种硼镁超导物质的晶体结构单元如右图所示： ‎ ‎①试写出这种超导材料的化学式 。‎ ‎②完成并配平下列化学反应方程式。‎ ‎ ＋ HCl— B4H10＋ B＋ H2＋ ‎ ‎③写出B4H10在空气中燃烧的化学方程式 。‎ 答案：(1) CnHn + 4(n≥5) (2)sp2 sp3 (3) ①MgB2 ②6MgB2＋12HCl＝B4H10＋8B＋H2↑＋6MgCl2 ③2B4H10＋11O2＝4B2O3＋10H2O ‎【变式训练2】由氧化物经氯化作用过生成氯化物是工业生产氯化物的常用方法，Cl2、CCl4是常用的氯化剂。如：‎ CaO晶胞 Ca O Na2O＋Cl2=2NaCl＋O2，‎ CaO＋Cl2=CaCl2＋O2，‎ SiO2＋2CCl4=SiCl4＋2COCl2，‎ Cr2O3＋3CCl4=2CrCl3＋3COCl2，‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)Cr2O3、CrCl3中Cr均为＋3价，写出Cr3＋的基态电子排布式_______________ ；‎ ‎(2)CCl4分子的价层电子对互斥模型和立体结构___________(填“相同”、“不相同”），理由是_________；‎ ‎(3)COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化成键。光气分子的结构式是_________，其中碳氧原子之间共价键是___________(填序号）：‎ a．2个σ键 b．2个π键 c．1个σ键、1个π键 ‎(4)CaO晶胞如右上图所示，CaO晶体中Ca2＋的配位数为_________‎ ‎。CaO晶体和NaCl晶体中离子排列方式相同，其晶格能分别为：CaO－3 401kJ/mol、NaCl－786kJ/mol。导致两者晶格能差异的主要原因是_____________________ ‎ ‎1．下列各组物质气化或熔化时，所克服的微粒间的作用(力)，属同种类型的是 ( ) A．碘的升华和NH4Cl的“升华” ‎ B．二氧化硅和生石灰的熔化 C．氯化钠和铁的熔化 ‎ D．苯和己烷的蒸发 ‎ ‎2．下列物质的分子中，既有“s-p σ键”又有“p-p σ键”的是 A．H2O2 B．Br2 C．HClO D．PCl3‎ ‎3．下列化合物分子中不含π键的是 A．乙醇 B．二氧化碳 C．甲酸 D．葡萄糖 ‎4．下面的排序不正确的是 A．晶体熔点由低到高：CF4碳化硅>晶体硅 C．熔点由高到低：Na>Mg>Al ‎ D．晶格能由大到小：NaF> NaCl> NaBr>NaI ‎5．X、Y都是IIA(Be除外)的元素，已知它们的碳酸盐的热分解温度：T(XCO3)>T(YCO3)，则下列判断不正确的是 A．晶格能：XCO3>YCO3 B．阳离子半径：X2+>Y2+‎ C．金属性： X>Y D．氧化物的熔点： XO>YO ‎6．同一物质在不同温度压强下，会呈现不同的状态。碘的三种状态与温度、压强的关系如右图所示。根据图中信息得出的结论不正确的是 A．对碘固体加热，碘将从固态直接变成气态 B．在P0 kPa、T0 K时，碘的三种状态可以同时存在 C．在P1 kPa、T1 K时，碘以气态形式存在 D．在P1 kPa时，将碘蒸气降温，可以看到碘蒸气变成液态 ‎7．下列说法正确的是 （ ）‎ A．第二周期元素的第一电离能随原子序数递增依次增大 B．卤族元素中氟的电负性最大 C．CO2、SO2都是直线型的非极性分子 D．CH2=CH2分子中共有四个键和一个键 ‎8．下列叙述正确的是 （ ）‎ A．原子晶体中可能存在极性共价键 B．干冰升华时分子内共价键发生断裂 C．原子晶体的熔点比分子晶体的熔点高 ‎ D．离子晶体中只含离子键，不含共价键 ‎9．近年来科学家发现一种由100个碳原子构成的具有完美对称性的C100原子团，其最内层是由20个碳原子构成的正十二面体（每个碳原子与其它3个碳原子相连），外层由60个碳原子 形成12个独立的正五边形，处于中间层的20个碳原子将内、外两层碳原子连接在一起，有关C100的说法正确的是 A．C100跟石墨性质相似，都是原子晶体 ‎ B．外层60个碳原子形成的正五边形中含有π键，可发生加成反应 C．当与足量氢气完全反应时，生成物分子式为C100H60‎ D．当与足量氟气完全反应时，生成物分子式为C100F20‎ ‎10．有A、B、C、D、E、F六种元素，已知：‎ ‎①它们位于三个不同短周期，核电荷数依次增大。‎ ‎②E元素的电离能数据见下表（kJ·mol-1）：‎ I1‎ I2‎ I3‎ I4‎ ‎……‎ ‎496‎ ‎4562‎ ‎6912‎ ‎9540‎ ‎……‎ ‎③B与F同主族。‎ ‎④A、E分别都能与D按原子个数比1﹕1或2﹕l形成化合物。‎ ‎⑤B、C分别都能与D按原子个数比1﹕1或1﹕2形成化合物。‎ ‎(1)写出只含有A、B、D、E四种元素的两种无水盐的化学式 、 。‎ ‎(2)B2A2分子中存在____个σ键，_____个π键 ‎ ‎(3)下表列出了上述部分元素形成的化学键的键能：‎ 化学键 F—D F—F B—B F—B C═D D═D 能/kJ·mol－1‎ ‎460‎ ‎176‎ ‎347.7‎ ‎347‎ ‎745‎ ‎497.3‎ ‎①下列四种物质形成的晶体，熔点由高到低的顺序(用a、b、c、d表示)： 。‎ a．F与B形成的化合物 b．B与D形成的稳定化合物 ‎ c．F的单质 d．E与D形成的化合 ‎②试计算1molF单质晶体燃烧时的反应热：______。‎ ‎11．(1)在元素周期表中，同一主族元素化学性质相似，目前也发现有些元素的化学性质和它在元素周期表中左上方或右下方的另一主族元素性质相似，这称为对角线规则。(2)有些物质如B(OH)3(硼酸)、Al(OH)3中心原子是缺电子的，即他们的中心原子最外层电子数都不满8个电子。为了使其中心原子达到8电子稳定结构，中心原子可以接受来自具有孤对电子对原子的一对电子形成特殊的共价键——即配位键，配位键可以用“→”表示，如(供出电子对)A→B（接受电子对）。正因为如此B(OH)3（硼酸）在水中也有一定的酸性，但不是本身电离出H+，而是靠夺取水中的OH－使水电离出H+从而使溶液呈现酸性。即：B(OH)3+H2OB(OH)4—+H+，根据上述信息，请回答问题：‎ ‎(1)锂在空气中燃烧除生成 __外，也生成微量的 _______(用化学式填写)。‎ ‎(2)铍的最高价氧化物对应的水化物的化学式是 ；属于________(填酸性、碱性或两性)化合物，并能证明其性质的离子方程式是 。‎ ‎(3)若已知反应Be2C+4H2O=2Be(OH)2+CH4↑，则将Al4C3投入过量强碱溶液反应的离子方程式： ‎ ‎ (4)科学家证实，氯化铝属于共价化合物，分子式为Al2Cl6，其结构式为下列四种中的一种，你认为正确的结构是______________ ‎ 由原子间的成键特点，可以预测中心原子Al的杂化类型可能为____________；若这种杂化类型成立，则处在同一平面内的原子最多有___________个 ‎ ‎12．A、B、C、D、E、F、G七种元素，它们的原子序数依次增大，除G外均为前20号元素。A原子基态时p能级原子轨道上电子数等于次外能层电子数，C元素的原子基态时s能级与p能级上的电子数相等，C、D处于相同的能级，且D是同期中电负性最大的元素，E原子的第一至第四电离能（kJ·mol－1）分别为：578、1817、2745、11575，F元素原子中4s能级有2个电子。G元素的原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。‎ ‎(1)B形成的单质中有_____个σ键，_________个Π键，上述元素形成的化合物中和B是等电子的是__________(填化学式)‎ ‎(2) E单质投入到B的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液中的现象是___________。‎ ‎(3)D、F组成的晶体FD2结构如图Ⅰ所示，G形成晶体的结构如Ⅲ所示，Ⅱ为H3BO3晶体结构图(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合) ‎ ‎ ‎ 图Ⅰ 图Ⅱ 图Ⅲ ‎①图I所示的FD2晶体中与F离子最近且等距离的F离子数为 ，图III中未标号的G原子形成晶体后周围最紧邻的G原子数为 ；‎ ‎②图II所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是 ，H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数比为 ；‎ ‎③三种晶体中熔点高低的顺序为 ‎ ‎(填空化学式)，H3BO3晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为 。‎ ‎13．右图所示为PTC元件（热敏电阻）的主要成分——钡钛矿晶 体结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。该晶体经X射线分析鉴定，重复单位为正方体，边长a=403.1pm，顶点位置为Ti4+所占，体心位置为Ba2+所占，所有棱心位置为O2－所占 ‎ ‎(1)写出晶体的化学式 ，‎ ‎(2)若将Ti4+置于晶胞的体心，Ba2+置于晶胞的顶点，则O2－处于立方体的什么位置？ ，‎ ‎(3)在该物质的晶体中，每个Ti4+周围与它最邻近的且距离相等的Ti4+有几个？它们在空间呈什么形状分布？‎ ‎(4)已知O2－半径为140pm，计算Ti4+半径和Ba2+半径 ‎ ‎¤课前小练：‎ ‎1、答案：D ‎2、答案：(1)1s22s22p6‎ ‎(2） ‎ ‎(3）小 b ‎(4）Cu 6‎ ‎3、答案：4‎ ‎¤知识动脉 例题1、B 变式训练1、‎ 答案：(1)干冰、碘等 ‎ ‎(2)铜 ‎ ‎(3)其他4个碳原子位于4个互不相邻小立方体的中心 ‎ ‎(4)体心和12条棱边的中心(5)Ca2+‎ 例2. 答案：(1) CnHn + 4(n≥5) (2)sp2 sp3 (3) ①MgB2 ②6MgB2＋12HCl＝B4H10＋8B＋H2↑＋6MgCl2 ③2B4H10＋11O2＝4B2O3＋10H2O 变式训练2、答案：(1)1s22s22p63s26p33d3(2)相同 中心原子C原子的最外层电子均参与成键(3) c(4)6 CaO晶体中离子的电荷数大于NaCl，离子间的平均距离小于NaCl ‎¤参悟经典习题 答案、1．D 2．C 3．A 4．C 5．AD 6．AD 7．B 8．AC 9．BC ‎10．(1)NaHCO3 CH3COONa (或其它有机酸的盐) (2)3 2 (3)①acdb ②-990.7kJ/mol ‎ ‎11．(1)Li2O Li3N (2)Be(OH)2、两性、Be(OH)2 + 2H+ ==Be2+ + 2H2O Be(OH)2 + 2OH-==BeO22- + 2H2O ‎(3)Al4C3 + 4OH- + 4H2O ==3CH4↑+4AlO2- (4)sp3 ③、6‎ ‎12．(1)1 2 CO (2)无明显现象 (3) ①8 12 ② O 1∶6 ③CaF2 > Cu >H3BO3 分子间作用力 ‎13．(1)BaTiO3(2)面心(3)正八面体(4)145pm