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晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一、選擇題(每小題只有一個選項符合題意)1.下列關(guān)于晶體的說法不正確的是()①晶體中原子呈周期性有序排列,有自范性;而非晶體中原子排列相對無序,無自范性②含有金屬陽離子的晶體一定是離子晶體③共價鍵可決定分子晶體的熔、沸點④晶胞是晶體結(jié)構(gòu)的基本單元,晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律作周期性重復(fù)排列⑤晶體盡可能采取緊密堆積方式,以使其變得比較穩(wěn)定⑥干冰晶體中,一個CO2分子周圍有12個CO2分子緊鄰;CsCl和NaCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)都為6A.①②③ B.②③④C.④⑤⑥ D.②③⑥2.(2021·濰坊期末考試)硅和碳是重要的非金屬元素,有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下表所示:化學(xué)鍵C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O鍵能/kJ·mol-1356413336226318452下列說法正確的是()A.熱穩(wěn)定性:CH4<SiH4B.金剛石的熔點低于晶體硅C.共價鍵的鍵能與成鍵原子的核間距一定成反比D.硅烷在種類和數(shù)量上都不如烷烴多3.下面有關(guān)晶體的敘述中,不正確的是()A.金剛石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,由共價鍵形成的碳原子環(huán)中,最小的環(huán)上有6個碳原子B.氯化鈉晶體中,每個Na+周圍距離相等的Na+共有6個C.氯化銫晶體中,每個Cs+周圍緊鄰8個Cl-D.干冰晶體中,每個CO2分子周圍緊鄰12個CO2分子4.已知:NaF的熔點為993℃、MgF2的熔點為1261℃。下列分析錯誤的是()A.NaF和MgF2均由陰、陽離子構(gòu)成B.離子半徑和離子所帶電荷數(shù)決定離子鍵強弱C.NaF中的離子鍵比MgF2中的弱D.MgF2的摩爾質(zhì)量比NaF的大,所以MgF2熔點高5.如圖是從NaCl或CsCl晶體結(jié)構(gòu)圖中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖,其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結(jié)構(gòu)圖是()A.圖①和圖③ B.圖②和圖③C.圖①和圖④ D.只有圖④6.(2021·原創(chuàng))鈦(Ti)、釩(V)、鎳(Ni)、鑭(La)、金(Au)等金屬材料具有廣泛的用途。下面是一些晶體材料的結(jié)構(gòu)示意圖。下列說法正確的是()A.圖1中,該晶體中原子的堆積方式為體心立方堆積B.圖2中,1mol鑭形成的該合金能儲存2mol氫氣C.圖3中,該晶體的化學(xué)式為BaTiO3D.設(shè)圖4中晶胞的邊長為acm,則該合金的密度為eq\f(261,NAa3)g·cm-37.(2021·泰安一模,改編)常見的銅的硫化物有CuS和Cu2S兩種。已知:晶胞中S2-的位置如圖l所示,銅離子位于硫離子所構(gòu)成的四面體中心,它們的晶胞具有相同的側(cè)視圖如圖2所示。Cu2S的晶胞參數(shù)apm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。下列說法正確的是()A.S2-是體心立方堆積B.Cu2S晶胞中,Cu+填充了晶胞中一半四面體空隙C.CuS晶胞中,S2-配位數(shù)為8D.Cu2S晶胞的密度為eq\f(640,NA×a3×10-30)g·cm-38.金晶體是面心立方最密堆積,已知立方體的每個面上5個金原子緊密堆積,金原子半徑為rcm,則金晶體的空間利用率為()A.eq\f(\f(4,3)π,(2\r(2))3)×100% B.eq\f(4×\f(4,3)π,(2\r(2))3)×100%C.eq\f(4×\f(4,3)π,(\r(2))3)×100% D.eq\f(4×\f(4,3)r,(2\r(2))3)×100%二、選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題意)9.下列有關(guān)說法不正確的是()A.四水合銅離子([Cu(H2O)4]2+)的模型如圖1所示,銅離子與水分子的氧原子形成4個配位鍵B.CaF2晶體的晶胞如圖2所示,每個CaF2晶胞平均占有4個Ca2+C.H原子的電子云圖如圖3所示,電子云密度大的區(qū)域電子數(shù)目多D.金屬Cu的晶胞結(jié)構(gòu)如圖4所示,晶胞中Cu原子的配位數(shù)為810.(2021·濰坊二模)SiO2是合成“中國藍(lán)”的重要原料之一。如圖是SiO2晶胞中Si原子沿z軸方向在xy平面的投影圖(即俯視投影圖,O原子略去。),Si原子旁標(biāo)注的數(shù)字是Si原子位于z軸的高度,則SiA與SiB的距離是()A.eq\f(d,2) B.eq\f(\r(2),2)dC.eq\f(\r(3),3)d D.d11.元素X的某價態(tài)離子Xn+中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層,它與N3-形成晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯誤的是()A.X元素的原子序數(shù)是19B.該晶體中陽離子與陰離子個數(shù)比為1∶3C.Xn+中n=1D.晶體中每個Xn+周圍有2個等距離且最近的N3-12.以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置,稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。如圖中原子1的坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),\f(1,2),\f(1,2))),則原子2和3的坐標(biāo)中正確的是()A.原子2為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),0,\f(1,2))) B.原子2為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2),\f(1,2)))C.原子3為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,0,\f(1,2))) D.原子3為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,0,\f(1,2)))三、非選擇題13.微量元素硼對植物的生長和人體骨骼的健康有著十分重要的作用。請回答下列問題:(1)區(qū)分晶體硼和無定形硼科學(xué)的方法為_________________________________。(2)下列B原子基態(tài)的價層電子排布圖中正確的是_________________________。(3)NaBH4是重要的儲氫載體,陰離子的空間結(jié)構(gòu)為____________。(4)三硫化四磷分子(結(jié)構(gòu)如圖1所示)是________分子(填“極性”或“非極性”)。(5)圖2表示多硼酸根離子的一種無限長的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),其化學(xué)式可表示為________。(6)硼酸晶體是片層結(jié)構(gòu),其中一層的結(jié)構(gòu)如圖3所示。硼酸在冷水中溶解度很小,但在熱水中較大,原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(7)立方氮化硼(BN)是新型高強度耐磨材料,可作為金屬表面的保護層,其晶胞結(jié)構(gòu)(如圖4)與金剛石類似。已知該晶體密度為ag/cm3,則晶體中兩個最近N原子間的距離為________pm。(用含a的代數(shù)式表示,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)14.(1)氫化鋁鈉(NaAlH4)是一種新型輕質(zhì)儲氫材料,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,為長方體。寫出與AlHeq\o\al(-,4)空間結(jié)構(gòu)相同的一種分子:_____________(填化學(xué)式)。NaAlH4晶體中,與AlHeq\o\al(-,4)緊鄰且等距的Na+有________個;NaAlH4晶體的密度為________g/cm3(用含a、NA的代數(shù)式表示)。(2)(2021·四川綿陽一次診斷節(jié)選)氮化鉬作為鋰離子電池負(fù)極材料具有很好的發(fā)展前景。它屬于填隙式氮化物,N原子部分填充在Mo原子立方晶格的八面體空隙中,晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。氮化鉬的化學(xué)式為________,如果讓Li+填入氮化鉬晶體的八面體空隙,一個晶胞最多可以填入________個Li+。氮化鉬晶胞邊長為anm,晶體的密度ρ=________g·cm-3(列出計算式,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。15.鈦及其化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。(1)基態(tài)鈦原子的價電子排布式為______,與鈦同周期的元素中,基態(tài)原子的未成對電子數(shù)與鈦相同的有______種。(2)鈦比鋼輕、比鋁硬,是一種新興的結(jié)構(gòu)材料,鈦的硬度比鋁大的原因是________________________________________________________________________________。(3)在濃的TiCl3的鹽酸溶液中加入乙醚,并通入HCl至飽和,可得到配位數(shù)為6、組成為TiCl3·6H2O的綠色晶體,該晶體中兩種配體的物質(zhì)的量之比為1∶5,則該配合離子的化學(xué)式為________________________________________________________________________。(4)半夾心結(jié)構(gòu)催化劑M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合,其結(jié)構(gòu)如圖所示。①組成M的元素中,電負(fù)性最大的是________(填名稱)。②M中碳原子的雜化方式為________。③M中不含________(填代號)。a.π鍵b.σ鍵c.離子鍵d.配位鍵(5)金紅石(TiO2)是含鈦的主要礦物之一。其晶胞結(jié)構(gòu)(晶胞中相同位置的原子相同)如圖所示。①A、B、C、D4種粒子,其中氧原子是_______________(填代號)。②若A、B、C的原子坐標(biāo)分別為A(0,0,0)、B(0.69a,0.69a,c)、C(a,a,c),則D的原子坐標(biāo)為D(0.19a,________,________);鈦氧鍵的鍵長d=________(用代數(shù)式表示)。一、選擇題(每小題只有一個選項符合題意)1.下列關(guān)于晶體的說法不正確的是()①晶體中原子呈周期性有序排列,有自范性;而非晶體中原子排列相對無序,無自范性②含有金屬陽離子的晶體一定是離子晶體③共價鍵可決定分子晶體的熔、沸點④晶胞是晶體結(jié)構(gòu)的基本單元,晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律作周期性重復(fù)排列⑤晶體盡可能采取緊密堆積方式,以使其變得比較穩(wěn)定⑥干冰晶體中,一個CO2分子周圍有12個CO2分子緊鄰;CsCl和NaCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)都為6A.①②③ B.②③④C.④⑤⑥ D.②③⑥解析:D①晶體中原子呈周期性有序排列,有自范性;而非晶體中原子排列相對無序,無自范性,故①正確;②含有金屬陽離子的晶體不一定是離子晶體,可能是金屬晶體,故②錯誤;③分子間作用力決定分子晶體的熔、沸點,共價鍵決定穩(wěn)定性,故③錯誤;④晶胞是晶體結(jié)構(gòu)的基本單元,晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律作周期性重復(fù)排列,故④正確;⑤晶體盡可能采取緊密堆積方式,以使其變得比較穩(wěn)定,故⑤正確;⑥干冰晶體中,一個CO2分子周圍有12個CO2分子緊鄰;CsCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)都為8,NaCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)都為6,故⑥錯誤。2.(2021·濰坊期末考試)硅和碳是重要的非金屬元素,有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下表所示:化學(xué)鍵C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O鍵能/kJ·mol-1356413336226318452下列說法正確的是()A.熱穩(wěn)定性:CH4<SiH4B.金剛石的熔點低于晶體硅C.共價鍵的鍵能與成鍵原子的核間距一定成反比D.硅烷在種類和數(shù)量上都不如烷烴多解析:DC與Si是同主族元素,同種主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱,簡單氫化物的熱穩(wěn)定性逐漸減弱,所以熱穩(wěn)定性CH4>SiH4,A項錯誤;金剛石與晶體硅都是共價晶體,共價晶體的熔沸點主要與共價鍵強度有關(guān),由表中信息可知,C—C鍵的鍵能大于Si—Si鍵,說明C—C鍵更穩(wěn)定,金剛石的熔點比晶體硅高,B項錯誤;共價鍵的鍵能與成鍵原子的核間距及成鍵原子的種類均有關(guān),C項錯誤;由表中信息可知,C—C鍵的鍵能大于Si—Si鍵且C—H鍵的鍵能大于Si—H鍵,說明C—C鍵和C—H鍵更穩(wěn)定,因而所形成的烷烴更穩(wěn)定,種類和數(shù)量也更多,而Si—Si鍵和Si—H鍵鍵能低,易斷裂,導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成,限制了硅烷的種類和數(shù)量,D項正確。3.下面有關(guān)晶體的敘述中,不正確的是()A.金剛石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,由共價鍵形成的碳原子環(huán)中,最小的環(huán)上有6個碳原子B.氯化鈉晶體中,每個Na+周圍距離相等的Na+共有6個C.氯化銫晶體中,每個Cs+周圍緊鄰8個Cl-D.干冰晶體中,每個CO2分子周圍緊鄰12個CO2分子解析:B氯化鈉晶體中,每個Na+周圍距離相等的Na+共12個。每個Na+周圍距離相等且最近的Cl-共有6個。4.已知:NaF的熔點為993℃、MgF2的熔點為1261℃。下列分析錯誤的是()A.NaF和MgF2均由陰、陽離子構(gòu)成B.離子半徑和離子所帶電荷數(shù)決定離子鍵強弱C.NaF中的離子鍵比MgF2中的弱D.MgF2的摩爾質(zhì)量比NaF的大,所以MgF2熔點高解析:D本題考查離子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。NaF與MgF2均為離子化合物,由陰、陽離子構(gòu)成,A正確;離子鍵的強弱與離子半徑和離子所帶電荷數(shù)有關(guān),一般來說,離子半徑越小,離子所帶電荷數(shù)越大,離子鍵越強,B正確;由于半徑:r(Mg2+)<r(Na+)且Mg2+所帶電荷數(shù)多,MgF2中離子鍵更強,C正確;兩者固態(tài)時均屬于離子晶體,離子晶體的熔沸點與離子鍵鍵能有關(guān),一般來說,離子半徑越小,離子所帶電荷數(shù)越多,離子鍵鍵能越大,離子晶體熔沸點越高,r(Mg2+)<r(Na+)且Mg2+所帶電荷數(shù)多,故MgF2離子鍵鍵能更大,熔沸點高,離子晶體的熔沸點與摩爾質(zhì)量無關(guān),D錯誤。5.如圖是從NaCl或CsCl晶體結(jié)構(gòu)圖中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖,其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結(jié)構(gòu)圖是()A.圖①和圖③ B.圖②和圖③C.圖①和圖④ D.只有圖④答案:C6.(2021·原創(chuàng))鈦(Ti)、釩(V)、鎳(Ni)、鑭(La)、金(Au)等金屬材料具有廣泛的用途。下面是一些晶體材料的結(jié)構(gòu)示意圖。下列說法正確的是()A.圖1中,該晶體中原子的堆積方式為體心立方堆積B.圖2中,1mol鑭形成的該合金能儲存2mol氫氣C.圖3中,該晶體的化學(xué)式為BaTiO3D.設(shè)圖4中晶胞的邊長為acm,則該合金的密度為eq\f(261,NAa3)g·cm-3解析:CA項,由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知,該單質(zhì)晶體中原子的堆積方式為六方最密堆積,錯誤。B項,根據(jù)圖2可知1個該合金晶胞中含有La個數(shù)為8×eq\f(1,8)=1;Ni個數(shù)為8×eq\f(1,2)+1=5,所以化學(xué)式是LaNi5,1mol該合金吸附氫氣的物質(zhì)的量是8mol×eq\f(1,4)+2mol×eq\f(1,2)=3mol,錯誤。C項,根據(jù)均攤法計算可知,圖3中晶體的化學(xué)式是BaTiO3,正確。D項,圖4結(jié)構(gòu)中實際占有的銅原子的個數(shù)為8×eq\f(1,8)+2×eq\f(1,2)=2,金原子的個數(shù)為4×eq\f(1,2)=2,銅原子、金原子各為2個,晶胞的體積為a3cm3,故密度ρ=m/V=eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(2,NA)×(64+197)/a3))g·cm-3=eq\f(522,NAa3)g·cm-3,錯誤。7.(2021·泰安一模,改編)常見的銅的硫化物有CuS和Cu2S兩種。已知:晶胞中S2-的位置如圖l所示,銅離子位于硫離子所構(gòu)成的四面體中心,它們的晶胞具有相同的側(cè)視圖如圖2所示。Cu2S的晶胞參數(shù)apm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。下列說法正確的是()A.S2-是體心立方堆積B.Cu2S晶胞中,Cu+填充了晶胞中一半四面體空隙C.CuS晶胞中,S2-配位數(shù)為8D.Cu2S晶胞的密度為eq\f(640,NA×a3×10-30)g·cm-3解析:D根據(jù)題圖1可判斷S2-是面心立方最密堆積,A項錯誤。在面心立方晶胞中,每個頂點都能與三個面心原子形成一個四面體空隙,如此,晶胞內(nèi)能形成8個四面體空隙,CuS晶胞中,Cu2+填充了晶胞中4個四面體空隙,對稱分布。Cu2S晶胞中,Cu+填充了晶胞中8個四面體空隙,所以,兩種晶胞的側(cè)視圖是相同的,B項錯誤。根據(jù)B項解析可知CuS晶胞中,S2-配位數(shù)為4,Cu2S晶胞中,S2-配位數(shù)為8,C項錯誤。Cu2S晶胞中含有4個Cu2S,故Cu2S晶胞的密度為eq\f(640,NA×a3×10-30)g·cm-3,D項正確。8.金晶體是面心立方最密堆積,已知立方體的每個面上5個金原子緊密堆積,金原子半徑為rcm,則金晶體的空間利用率為()A.eq\f(\f(4,3)π,(2\r(2))3)×100% B.eq\f(4×\f(4,3)π,(2\r(2))3)×100%C.eq\f(4×\f(4,3)π,(\r(2))3)×100% D.eq\f(4×\f(4,3)r,(2\r(2))3)×100%解析:B面心立方最密堆積原子在晶胞中的位置關(guān)系如圖。金晶體為面心立方最密堆積,則晶胞面對角線為金原子半徑的4倍,金原子半徑為rcm,則晶胞的邊長為4r×eq\f(\r(2),2)=2eq\r(2)rcm,每個金晶胞中含有4個原子,則金原子總體積為4×eq\f(4,3)πr3cm3,金晶胞體積為(2eq\r(2)rcm)3,故空間利用率為eq\f(4×\f(4,3)πr3,(2\r(2)r)3)×100%=eq\f(4×\f(4,3)π,(2\r(2))3)×100%。二、選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題意)9.下列有關(guān)說法不正確的是()A.四水合銅離子([Cu(H2O)4]2+)的模型如圖1所示,銅離子與水分子的氧原子形成4個配位鍵B.CaF2晶體的晶胞如圖2所示,每個CaF2晶胞平均占有4個Ca2+C.H原子的電子云圖如圖3所示,電子云密度大的區(qū)域電子數(shù)目多D.金屬Cu的晶胞結(jié)構(gòu)如圖4所示,晶胞中Cu原子的配位數(shù)為8解析:CD四水合銅離子中,銅離子提供4個空軌道,每個水分子的氧原子提供1對孤對電子,形成4個配位鍵,A正確;CaF2晶體中,每個CaF2晶胞平均占有的Ca2+數(shù)目為8×eq\f(1,8)+6×eq\f(1,2)=4,B正確;H原子的電子云圖中,電子云密度大的區(qū)域僅表示電子出現(xiàn)的機會多,C錯誤;金屬Cu的晶胞中,Cu原子的配位數(shù)為eq\f(3,2)×8=12,D錯誤。10.(2021·濰坊二模)SiO2是合成“中國藍(lán)”的重要原料之一。如圖是SiO2晶胞中Si原子沿z軸方向在xy平面的投影圖(即俯視投影圖,O原子略去。),Si原子旁標(biāo)注的數(shù)字是Si原子位于z軸的高度,則SiA與SiB的距離是()A.eq\f(d,2) B.eq\f(\r(2),2)dC.eq\f(\r(3),3)d D.d解析:B根據(jù)題圖可知,Si原子在SiO2晶胞中位置如圖,其中ABCD四個Si原子形成正四面體結(jié)構(gòu),且AB距離等于CD距離,AB距離在底面投影為底面面對角線的一半,則SiA與SiB的距離=eq\f(1,2)×eq\r(2)d=eq\f(\r(2),2)d,故B正確。11.元素X的某價態(tài)離子Xn+中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層,它與N3-形成晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯誤的是()A.X元素的原子序數(shù)是19B.該晶體中陽離子與陰離子個數(shù)比為1∶3C.Xn+中n=1D.晶體中每個Xn+周圍有2個等距離且最近的N3-解析:AB從“元素X的某價態(tài)離子Xn+中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層”可以看出,Xn+共有28個電子,A項錯誤;圖中Xn+位于每條棱的中點,一個晶胞擁有的Xn+個數(shù)為12×eq\f(1,4)=3,N3-位于頂點,一個晶胞擁有N3-的個數(shù)為8×eq\f(1,8)=1,B項錯誤;由于該物質(zhì)的化學(xué)式為X3N,故X顯+1價,C項正確;D項正確。12.以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置,稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。如圖中原子1的坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),\f(1,2),\f(1,2))),則原子2和3的坐標(biāo)中正確的是()A.原子2為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),0,\f(1,2))) B.原子2為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2),\f(1,2)))C.原子3為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,0,\f(1,2))) D.原子3為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,0,\f(1,2)))解析:D原子1的坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),\f(1,2),\f(1,2))),則坐標(biāo)系為,原子2在晶胞底面的中心,2的坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),\f(1,2),0));原子3在坐標(biāo)系z軸所在棱的一半,3的坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,0,\f(1,2))),故選D。三、非選擇題13.微量元素硼對植物的生長和人體骨骼的健康有著十分重要的作用。請回答下列問題:(1)區(qū)分晶體硼和無定形硼科學(xué)的方法為_________________________________。(2)下列B原子基態(tài)的價層電子排布圖中正確的是_________________________。(3)NaBH4是重要的儲氫載體,陰離子的空間結(jié)構(gòu)為____________。(4)三硫化四磷分子(結(jié)構(gòu)如圖1所示)是________分子(填“極性”或“非極性”)。(5)圖2表示多硼酸根離子的一種無限長的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),其化學(xué)式可表示為________。(6)硼酸晶體是片層結(jié)構(gòu),其中一層的結(jié)構(gòu)如圖3所示。硼酸在冷水中溶解度很小,但在熱水中較大,原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(7)立方氮化硼(BN)是新型高強度耐磨材料,可作為金屬表面的保護層,其晶胞結(jié)構(gòu)(如圖4)與金剛石類似。已知該晶體密度為ag/cm3,則晶體中兩個最近N原子間的距離為________pm。(用含a的代數(shù)式表示,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)解析:(2)B原子價電子有3個電子,2s能級上有2個電子,2p能級上有1個電子,其價電子排布圖為。(3)NaBH4是一種重要的儲氫載體,陰離子的化學(xué)式為BHeq\o\al(-,4),則其結(jié)構(gòu)式為,空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。(4)P4S3中P原子能形成3個P—S鍵、含有一對孤對電子,雜化軌道數(shù)為4,P原子采取sp3雜化,屬于極性分子;(5)從圖可看出,每個BOeq\o\al(2-,3)單元,都有一個B,有一個O完全屬于這個單元,剩余的2個O分別為2個BOeq\o\al(2-,3)單元共用,所以N(B)∶N(O)=1∶(1+2×1/2)=1∶2,化學(xué)式為BOeq\o\al(-,2)或(BO2)eq\o\al(n-,n)或BnOeq\o\al(n-,2n);(6)由于晶體中硼酸分子間以氫鍵締合在一起,難以溶解,加熱時,晶體中部分氫鍵被破壞,溶解度增大,所以硼酸晶體在冷水中溶解度很小,但在熱水中較大;(7)一個晶胞中B原子數(shù)目=8×eq\f(1,8)+6×eq\f(1,2)=4,含N原子數(shù)=4,一個晶胞的質(zhì)量eq\f(25×4,NA)g,根據(jù)ρ=eq\f(m,V),V=eq\f(m,ρ)=eq\f(100,aNA)cm3,晶胞棱長為eq\r(3,\f(100,aNA))cm=eq\r(3,\f(100,aNA))×1010pm,仔細(xì)觀察BN的晶胞結(jié)構(gòu)不難發(fā)現(xiàn)N位于晶胞中8個小立方體中互不相鄰的4個小立方體的體心,相鄰的兩個N原子之間的距離就是晶胞面對角線的一半,因此晶體中兩個最近的N原子間的距離為eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(100,aNA))×1010pm。答案:(1)X射線衍射實驗(2)A(3)正四面體形(4)極性(5)BOeq\o\al(-,2)或(BO2)eq\o\al(n-,n)或BnOeq\o\al(n-,2n)(6)晶體中硼酸分子間以氫鍵締合在一起,難以溶解,加熱時,晶體中部分氫鍵被破壞,硼酸分子與水分子形成氫鍵,溶解度增大(7)eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(100,aNA))×101014.(1)氫化鋁鈉(NaAlH4)是一種新型輕質(zhì)儲氫材料,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,為長方體。寫出與AlHeq\o\al(-,4)空間結(jié)構(gòu)相同的一種分子:_____________(填化學(xué)式)。NaAlH4晶體中,與AlHeq\o\al(-,4)緊鄰且等距的Na+有________個;NaAlH4晶體的密度為________g/cm3(用含a、NA的代數(shù)式表示)。(2)(2021·四川綿陽一次診斷節(jié)選)氮化鉬作為鋰離子電池負(fù)極材料具有很好的發(fā)展前景。它屬于填隙式氮化物,N原子部分填充在Mo原子立方晶格的八面體空隙中,晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。氮化鉬的化學(xué)式為________,如果讓Li+填入氮化鉬晶體的八面體空隙,一個晶胞最多可以填入________個Li+。氮化鉬晶胞邊長為anm,晶體的密度ρ=________g·cm-3(列出計算式,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。解析:(1)與AlHeq\o\al(-,4)空間結(jié)構(gòu)相同的分子有甲烷、CCl4等;NaAlH4晶體中,與AlHeq\o\al(-,4)緊鄰且等距的Na+有8個:該晶胞體積為(a×a×2a×10-21)cm3,該晶胞中Na+個數(shù)為6×eq\f(1,2)+4×eq\f(1,4)=4,AlHeq\o\al(-,4)個數(shù)為8×eq\f(1,8)+4×eq\f(1,2)+1=4,NaAlH4晶體的密度為eq\f(m,V)=eq\f(\f(54,NA)×4,2a3×10-21)g/cm3=eq\f(108×1021,a3NA)g/cm3=eq\f(1.08×1023,a3NA)g/cm3。(2)由題圖和題中信息知,Mo原子位于晶胞的頂點和面心,1個晶胞含有Mo原子的個數(shù)為6×eq\f(1,2)+8×eq\f(1,8)=4,N原子位于晶胞的棱上和體心,1個晶胞含有N原子的個數(shù)為4×eq\f(1,4)+1=2,故氮化鉬的化學(xué)式為Mo2N;如圖所示,“3、6、7、8、9、12”位置的Mo原子構(gòu)成一個正八面體,然后以晶胞的12條棱中的任意一條為正八面體的中心軸線進行分析,如“1、6、7、10”構(gòu)成一個正八面體的eq\f(1,4),則12條棱形成12個eq\f(1,4)正八面體,故1個晶胞中共有4個正八面體,其中有2個正八面體空隙被N原子填充,因此Li+填入氮化鉬晶體的八面體空隙時,一個晶胞最多可以填入2個Li+。ρ=eq\f(m,V)=eq\f(4×96+2×14,NAa3×10-21)g·cm-3=eq\f(412,NAa3×10-21)g·cm-3。答案:(1)CH4(合理即可)8eq\f(1.08×1023,a3NA)(2)Mo2N2eq\f(4×96+2×14,NAa3×10-21)或eq\f(412,NAa3×10-21)15.鈦及其化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。(1)基態(tài)鈦原子的價電子排布式為______,與鈦同周期的元素中,基態(tài)原子的未成對電子數(shù)與
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