高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 考點核心突破 5.4 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

【導(dǎo)學(xué)教程】（教師用書）屆高考化學(xué)總復(fù)習(xí)考點核心突破5.4晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[熱點集訓(xùn)]1．(·達(dá)州高中一診)已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)A＜B＜C＜D＜E。其中A、B、C是同一周期的非金屬元素?；衔顳C2的晶體為離子晶體，其陽離子與陰離子的個數(shù)比為1∶1，D的二價陽離子比C的簡單陰離子多一個電子層。AC2為非極性分子。B、C的氫化物的沸點比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點高。E原子序數(shù)為26?；卮鹣铝袉栴}：(答題時，A、B、C、D、E用所對應(yīng)的元素符號表示)。(1)E在周期表中的位置__________________________________________(指明周期和族)。(2)A、B、C的第一電離能由小到大的順序為__________________________________。(3)B的氫化物的分子空間構(gòu)型是________；ACeq\o\al(2－,3)的中心原子采取________雜化。(4)寫出任意一種由兩種元素組成的與DC2中的陰離子互為等電子體的微粒的化學(xué)式________________________________________________________________________。(5)E的高價態(tài)離子和低價態(tài)離子均能與A、B兩元素按原子個數(shù)比1∶1形成的帶一個單位負(fù)電荷的陰離子組成六配位的配離子。寫出該配離子的化學(xué)式________________________(任寫一種)。(6)X是周期表中電負(fù)性最大的元素，該元素與D元素組成的離子化合物的晶胞如下圖所示。該離子化合物的化學(xué)式為________。解析由題意可推斷A：C，B：N，C：O，D：Ca，E：Fe。(6)X為F。答案(1)第四周期第Ⅷ族(2)C＜O＜N(3)三角錐形sp2(4)IF、BrF、ClF、BrCl、ICl、IBr、ClO－等(5)[Fe(CN)6]3－或者[Fe(CN)6]4－(6)CaF22．(·石室中學(xué)一診)A、B、C、D、E、F是周期表中的前20號元素，原子序數(shù)逐漸增大。A元素是宇宙中含量最豐富的元素，其原子的原子核內(nèi)可能沒有中子。B的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相等；C元素原子最外層p能級比s能級多1個電子；D原子p軌道上成對電子數(shù)等于未成對電子數(shù)；E的常見化合價為＋3；F最高正價與最低負(fù)價的代數(shù)和為4；G＋的M層電子全充滿。用化學(xué)式或化學(xué)符號回答下列問題：(1)G的基態(tài)原子的外圍電子排布式為_______________________________________，周期表中屬于________區(qū)。(2)B與F形成的一種非極性分子的電子式為____________________________；F的一種具有強(qiáng)還原性的氧化物分子的VSEPR模型為________________。(3)BD2在高溫高壓下所形成的晶胞如下圖所示。該晶體的類型屬于________(選填“分子”、“原子”、“離子”或“金屬”)晶體。(4)設(shè)C元素的氣態(tài)氫化物為甲，最高價氧化物的水化物為乙，甲與乙反應(yīng)的產(chǎn)物為丙。常溫下，有以下3種溶液：①pH＝11的甲的水溶液②pH＝3的乙的水溶液③pH＝3的丙溶液，3種溶液中水電離出的c(H＋)之比為________________。(5)丁、戊分別是E、F兩種元素最高價含氧酸的鈉鹽，丁、戊溶液能發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)丁、戊溶液以物質(zhì)的量之比為1∶4混合后，溶液中各離子濃度大小順序為____________________。(6)A和C形成的某種氯化物CA2Cl可作殺菌劑，其原理為CA2Cl遇水反應(yīng)生成一種具有強(qiáng)氧化性的含氧酸，寫出CA2Cl與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________。(7)往G的硫酸鹽溶液中加入過量氨水，可生成一種配合物X，下列說法正確的是________。A．X中所含化學(xué)鍵有離子鍵、極性鍵和配位鍵B．X中G2＋給出孤對電子，NH3提供空軌道C．組成X的元素中第一電離能最大的是氧元素D．SOeq\o\al(2－,4)與POeq\o\al(3－,4)互為等電子體，空間構(gòu)型均為正四面體解析由題意可推斷：A：H，B：C，C：N，D：O，E：Al，F(xiàn)：S，G：Cu。(4)甲為NH3，乙為HNO3，丙為NH4NO3，水電離出來的H＋濃度之比為：10－11∶10－11∶10－3＝1∶1∶108。(5)丁為NaAlO2，戊為NaHSO4，當(dāng)1∶4混合時，發(fā)生反應(yīng)：AlOeq\o\al(－,2)＋4H＋=Al3＋＋2H2O1410c(Na＋)＞c(SOeq\o\al(2－,4))＞c(Al3＋)＞c(H＋)＞c(OH－)。答案(1)3d104s1ds(2)平面三角形(3)原子(4)1∶1∶108(5)c(Na＋)＞c(SOeq\o\al(2－,4))＞c(Al3＋)＞c(H＋)＞c(OH－)(6)NH2Cl＋H2O=HClO＋NH3(7)AD3．(·綿陽高中三診)A、B、D、E、G、M代表六種常見元素，它們的核電荷數(shù)依次增大。其中，元素M的基態(tài)3d軌道上有2個電子，A的基態(tài)原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的2倍，E的簡單離子在同周期元素的簡單離子中半徑最小，D、G同主族；B與D形成的化合物有多種，其中一種是紅棕色氣體。(1)M的基態(tài)原子價層電子排布式為___________________________________________，元素B、D、G的第一電離能由大到小的順序是________________________(用元素符號表示)。(2)用價層電子對互斥理論預(yù)測，GDeq\o\al(2－,3)的立體構(gòu)型是____________(用文字表述)。(3)M與D形成的一種橙紅色晶體晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，其化學(xué)式為________(用元素符號表示)。(4)已知化合物EB結(jié)構(gòu)與單晶硅相似，該物質(zhì)可由E的氯化物與NaB3在高溫下反應(yīng)制得，且生成單質(zhì)B2，該反應(yīng)化學(xué)方程式為_______________________________________________，若有8.4gB2生成，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為________。解析由題意可推斷：A：C，B：N，D：O，E：Al，G：S，M：Ti。答案(1)3d24s2N＞O＞S(2)三角錐形(3)TiO2(4)AlCl3＋3NaN3=3NaCl＋AlN＋4N2↑1.204×1023或0.2NA[能力提升][限時45分鐘滿分100分]一、選擇題(每小題5分，共25分)1．(·海南)下列化合物中，含有非極性共價鍵的離子化合物是A．CaC2 B．N2H4C．Na2S2 D．NH4NO3解析N2H4是共價化合物，NH4NO3中不含非極性共價鍵。答案AC2．(·上海)下列變化需克服相同類型作用力的是A．碘和干冰的升華 B．硅和C60的熔化C．氯化氫和氯化鉀的溶解 D．溴和汞的氣化解析A項變化克服的都是分子間作用力，正確，硅和C60的融化分別克服的是共價鍵，分子間作用力，B項錯誤，氯化氫和氯化鉀的溶解分別克服的是共價鍵，離子鍵，C項錯誤，溴和汞的氣化分別克服的是分子間作用力，金屬鍵，D項錯誤。答案A3．(·上海)氮氧化鋁(AlON)屬原子晶體，是一種超強(qiáng)透明材料，下列描述錯誤的是A．AlON和石英的化學(xué)鍵類型相同B．AlON和石英晶體類型相同C．AlON和Al2O3的化學(xué)鍵類型不同D．AlON和Al2O3晶體類型相同解析AlON與石英(SiO2)均為原子晶體，所含化學(xué)鍵均為共價鍵，故A、B項正確；Al2O3是離子晶體，晶體中含離子鍵，不含共價鍵，故C項正確、D項錯誤。答案D4．(·山東)下列關(guān)于金屬及金屬鍵的說法正確的是A．金屬鍵具有方向性與飽和性B．金屬鍵是金屬陽離子與自由電子間的相互作用C．金屬導(dǎo)電是因為在外加電場作用下產(chǎn)生自由電子D．金屬具有光澤是因為金屬陽離子吸收并放出可見光解析A項，金屬鍵是金屬離子和自由電子之間的作用，自由電子屬于整個晶體，不具有方向性和飽和性；C項，金屬導(dǎo)電是因為在外加電場作用下，自由電子的定向移動；D項，金屬具有光澤的原因是電子吸收并放出可見光。答案B5．下表給出幾種氯化物的熔點和沸點：NaClMgCl2AlCl3SiCl4熔點/℃801714190－70沸點/℃1413141218057.57有關(guān)表中所列四種氯化物的性質(zhì)，有以下敘述：①氯化鋁在加熱時能升華，②四氯化硅在晶態(tài)時屬于分子晶體，③氯化鈉晶體中微粒之間以范德華力結(jié)合，④氯化鋁晶體是典型的離子晶體。其中與表中數(shù)據(jù)一致的是A．①② B．②③C．①②④ D．②④解析氯化鋁的熔、沸點都很低，其晶體應(yīng)該是分子晶體，并且沸點比熔點還低，加熱時容易升華；四氯化硅是共價化合物，并且熔、沸點很低，應(yīng)該屬于分子晶體；氯化鈉是離子晶體，以離子鍵結(jié)合。答案A二、非選擇題(共75分)6．(15分)MnO2是堿錳電池材料中最普通的正極材料之一，在活性材料MnO2中加入CoTiO3納米粉體，可以提高其利用率，優(yōu)化堿錳電池的性能。(1)寫出基態(tài)Mn原子的核外電子排布式______________________________________。(2)CoTiO3晶體結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。在CoTiO3晶體中1個Ti原子、1個Co原子，周圍距離最近的O原子數(shù)目分別為________個、________個。(3)二氧化鈦(TiO2)是常用的、具有較高催化活性和穩(wěn)定性的光催化劑，常用于污水處理。O2在其催化作用下，可將CN－氧化成CNO－，進(jìn)而得到N2。與CNO－互為等電子體的分子、離子化學(xué)式分別為________、________(各寫一種)。(4)三聚氰胺是一種含氮化合物，其結(jié)構(gòu)簡式如圖2所示。三聚氰胺分子中氮原子軌道雜化類型是________，1mol三聚氰胺分子中σ鍵的數(shù)目為________。解析(1)1s22s22p63s23p63d54s2。(2)采用沿X、Y、Z三軸切割的方法確定個數(shù)，所以分別是6和12。(4)根據(jù)價層電子對數(shù)判斷雜化類型，環(huán)上的N原子含有2個σ鍵，氨基含有3個σ鍵和一個孤電子對，所以sp2、sp3雜化；一個分子中含有15個σ鍵，所以1mol三聚氰胺中含有15NA。答案(1)1s22s22p63s23p63d54s2(2)612(3)CO2(或N2O、CS2、BeCl2等合理均可)Neq\o\al(－,3)(4)sp2、sp315NA7．(15分)(·全國新課標(biāo)Ⅰ)硅是重要的半導(dǎo)體材料，構(gòu)成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)。回答下列問題：(1)硅主要以硅酸鹽、____________等化合物的形式存在于地殼中。(2)單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體，其中原子與原子之間以________相結(jié)合，其晶胞中共有8個原子，其中在面心位置貢獻(xiàn)________個原子。(3)單質(zhì)硅可通過甲硅烷(SiH4)分解反應(yīng)來制備。工業(yè)上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________。(4)碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下所示，簡要分析和解釋下列有關(guān)事實：化學(xué)鍵C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O鍵能/(kJ·mol－1)356413336226318452①硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多，原因是________________________________________________________________________。②SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是________________________________________________________________________________________________________。(5)在硅酸鹽中，SiOeq\o\al(4－,4)四面體[如下圖(a)]通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結(jié)構(gòu)型式。圖(b)為一種無限長單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根，其中Si原子的雜化形式為__________，Si與O的原子數(shù)之比為__________，化學(xué)式為__________。解析(1)硅在自然界中主要以硅酸鹽和二氧化硅等化合物的形式存在于地殼中。(2)單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體，其中原子與原子之間以硅硅共價鍵相結(jié)合，其晶胞中共有8個原子，其中在面心位置的是6個原子，每個面心原子貢獻(xiàn)二分之一，所以6個面心原子對該晶胞貢獻(xiàn)3個原子。(3)根據(jù)題意：工業(yè)上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg2Si＋4NH4Cl=SiH4＋4NH3＋2MgCl2。(4)①分析表格中C—C鍵、C—H鍵、Si—Si鍵、Si—H鍵的鍵能，可以得出：C—C鍵和C—H鍵較強(qiáng)，所形成的烷烴穩(wěn)定，而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低，易斷裂，導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成，所以硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多；②分析表格中C—H鍵、C—O鍵、Si—H鍵、Si—O鍵的鍵能，可以得出：C—H鍵的鍵能大于C—O鍵，C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定，而Si—H鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si—O鍵，所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si—O鍵，所以SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物。(5)圖(b)為一種無限長單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根，其中每個Si原子和4個氧原子形成四面體結(jié)構(gòu)，故Si原子雜化方式為sp3，Si與O原子數(shù)之比為1∶3，化學(xué)式為[SiO3]eq\o\al(2n－,n)(或SiOeq\o\al(2－,3))。答案(1)二氧化硅(2)共價鍵3(3)Mg2Si＋4NH4Cl=SiH4＋4NH3＋2MgCl2(4)①C—C鍵和C—H鍵較強(qiáng)，所形成的烷烴穩(wěn)定。而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低，易斷裂。導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成②C—H鍵的鍵能大于C—O鍵，C一H鍵比C—O鍵穩(wěn)定。而Si—H鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si—O鍵，所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si—O鍵(5)sp31∶3[SiO3]eq\o\al(2n－,n)(或SiOeq\o\al(2－,3))8．(15分)銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域有重要用途，如金屬銅用來制造電線電纜，五水硫酸銅可用作殺菌劑。(1)Cu位于元素周期表第ⅠB族。Cu2＋的核外電子排布式為________________________。(2)如圖是銅的某種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，可確定該晶胞中陰離子的個數(shù)為________。(3)膽礬CuSO4·5H2O可寫成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其結(jié)構(gòu)示意圖如下：下列說法正確的是________(填字母)。A．在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，所有氧原子都采用sp3雜化B．在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，存在配位鍵、共價鍵和離子鍵C．膽礬是分子晶體，分子間存在氫鍵D．膽礬中的水在不同溫度下會分步失去(4)往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配離子。已知NF3與NH3的空間構(gòu)型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2＋形成配離子，其原因是____________________________。(5)Cu2O的熔點比Cu2S的________(填“高”或“低”)，請解釋原因_______________________________________________________________________。解析(1)電子排布為結(jié)構(gòu)化學(xué)中的重點。特別是24號、29號，存在半充滿和全充滿狀態(tài)的元素。Cu2＋應(yīng)先寫出Cu原子的電子排布，然后從外向內(nèi)失去2個電子。(2)對O2－個數(shù)的計算，面上的按eq\f(1,2)算，頂點上按eq\f(1,8)算，棱上按eq\f(1,4)算，體心按1個算，可得O2－個數(shù)為：eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×2＋eq\f(1,4)×4＋1＝4(個)。(3)H2O中氧原子采用sp3雜化，SOeq\o\al(2－,4)中的氧不是。CuSO4應(yīng)是離子晶體，不是分子晶體。(4)電負(fù)性：F＞N＞H，所以NH3中的N原子提供孤對電子共用，Cu2＋提供空軌道，形成配位鍵，而NF3中N原子受F原子的影響，不易提供孤對電子。(5)離子晶體中，離子鍵越短，離子鍵越強(qiáng)，離子化合物熔點越高，由于O2－的半徑小于S2－的半徑，所以Cu＋與O2－形成的離子鍵強(qiáng)于Cu＋與S2－形成的離子鍵。答案(1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9(2)4(3)BD(4)F的電負(fù)性比N大，N—F成鍵電子對向F偏移，導(dǎo)致NF3中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵，故NF3不易與Cu2＋形成配離子(5)高Cu2O與Cu2S相比，陽離子相同、陰離子所帶電荷也相同，但O2－的半徑比S2－小，所以Cu2O的晶格能更大，熔點更高9．(15分)(·海南)圖A所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系中(具體反應(yīng)條件略)，a、b、c和d分別為四種短周期元素的常見單質(zhì)，其余均為它們的化合物，i的溶液為常見的酸，a的一種同素異形體的晶胞如圖B所示。回答下列問題：(1)圖B對應(yīng)的物質(zhì)名稱是________，其晶胞中的原子數(shù)為________，晶體類型為________。(2)d中元素的原子核外電子排布式為________________________________________。(3)圖A中由二種元素組成的物質(zhì)中，沸點最高的是________，原因是____________________，該物質(zhì)的分子構(gòu)型為________，中心原子的雜化軌道類型為________。(4)圖A中的雙原子分子中，極性最大的分子是____________________________________。(5)k的分子式為________，中心原子的雜化軌道類型為________，屬于________分子(填“極性”或“非極性”)。解析(1)每個原子周圍有4個鍵，判斷為金剛石。(2)a為C，則b為H2、c為O2，因i是常見的酸，只由b、d形成可判斷為鹽酸，則d為Cl2。(3)除a、b、c、d外，f為CO，g為CO2，i為HCl，而k與水反應(yīng)生成CO2與鹽酸，該反應(yīng)沒在教材中出現(xiàn)過，且由f、d反應(yīng)得到，應(yīng)含C、O、Cl三種元素，只能判斷為COCl2。所有兩元素形成的物質(zhì)中，只有水是液態(tài)，其它都是氣體。(4)所有雙原子分子中，只有H、Cl電負(fù)性差值最大，因而極性最大。(5)COCl2中羰基的平面結(jié)構(gòu)顯示其為sp2雜化。答案(1)金剛石8原子晶體(2)1s22s22p63s23p5(3)H2O分子間形成氫鍵Ⅴ形(或角形)sp3(4)HCl(5)COCl2sp2極性10．(15分)氮化硼(BN)是一種重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂為起始物，經(jīng)過一系列反應(yīng)可以得到BF3和BN，如圖所示：請回答下列問題：(1)由B2O3制備BF3、BN的化學(xué)方程式依次是__________________________________、________________________________________________