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    课练39 晶体结构与性质1.[2021·河南周口月考]太阳能电池板材料除单晶硅外,还有氮、硼、硒、钛、钴、钙等化学元素。(1)基态钙原子的电子排布式为     ,金属钴的堆积方式与镁相似,都属于六方堆积,其配位数是     (2)六方相氮化硼的结构与石墨相似,B的杂化方式是     ,其不导电的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)人工氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似,如图所示。①该晶体中与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有     个,与Ti原子距离最近且相等的N原子有     个,这几个N原子形成的空间形状是    ②该晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点,其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)钴晶体的一种晶胞是一种体心立方堆积(如图所示),若该晶胞的边长为a nm,密度为ρ g·cm-3NA表示阿伏加德罗常数的值,则钴的相对原子质量可表示为     2.锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:(1)Zn2+核外价电子排布式为      (2)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),其化学键类型是    ;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为      ,C原子的杂化形式为     (4)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为     。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为      g·cm-3(列出计算式)。 3.钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产、生活中有重要的应用。回答下列问题:(1)写出As的基态原子的电子排布式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)N、P、As为同一主族元素,其电负性由大到小的顺序为        ,它们的氢化物沸点最高的是    。将NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体,已知其中阴离子与SO互为等电子体,则该阴离子的化学式是     (3)Fe3+、Co3+与N、CN等可形成络合离子。①K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+,配体CN中碳原子杂化轨道类型为           ②[Co(N3)(NH35]SO4中Co的配位数为        ,其配离子中含有的化学键类型为    (填“离子键”“共价键”或“配位键”),C、N、O的第一电离能最大的为    ,其原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)砷化镓晶胞结构如图。晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的空间构型为       。已知砷化镓晶胞边长为a pm,其密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数的数值为            (列出计算式即可)。 4.[2022·安徽合肥高三调研]磷化铟和砷化铟纳米晶具备独特的光学和电学特性,广泛应用于生物医学、通信、太阳能电池等领域。回答下列问题:(1)基态磷原子电子排布式为     ;基态As原子中未成对电子数为________________________________________________________________________。 (2)PH3分子空间构型为    ;AsO中As原子的杂化方式为        (3)AsH3与NH3在水中溶解度较大的是     ,其原因是________________________________________________________________________。 (4)酞菁铟是有机分子酞菁与金属铟形成的复杂分子,结构简式如图Ⅰ所示,该分子中存在的化学键为      (填选项字母)。 a.σ键      b.π键c.离子键    d.配位键(5)砷化铟的晶胞结构如图Ⅱ所示,砷化铟晶体的化学式为      ;该晶胞的棱长为a cm,则砷化铟晶体的密度为          (用含aNA的代数式表示)。 5.磁性材料氮化铁镍合金可用Fe(NO33、Ni(NO32、丁二酮肟、氨气、氮气、氢氧化钠、盐酸等物质在一定条件下反应制得。(1)Fe3+的电子排布式是_________________________________________________。 (2)NO和NH3中氮原子的杂化方式分别为                (3)NH3的沸点高于PH3,其主要原因是____________________________________________________________________________________________________________。 (4)与N3-具有相同价电子数的三原子分子的空间构型是     (5)向Ni(NO32溶液中滴加氨水,刚开始时生成绿色Ni(OH)2沉淀,当氨水过量时,沉淀会溶解,生成含[Ni(NH36]2+的蓝色溶液,则1 mol [Ni(NH36]2+中含有的σ键的物质的量为      mol。 (6)铁元素对应的单质在形成晶体时,采用如图所示的堆积方式。则这种堆积模型的配位数为     ,如果Fe的原子半径为a cm,阿伏加德罗常数的值为NA,则计算此单质的密度表达式为     g·cm-3(不必化简)。 6.[2021·肇庆一模]最新发现用聚乙二醇双丙烯酸酯纯化钙钛矿薄膜表面缺陷,能改善钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。(1)已知乙二醇的结构简式为HOCH2CH2OH。①乙二醇中三种元素电负性由大到小的顺序为    ②乙二醇能以任意比溶于水的微观原因为            ③乙二醇中碳原子和氧原子的杂化类型分别为        (2)基态钛原子核外电子排布式为    ;同周期与其未成对电子数相等的基态原子还有    种。(3)立方钙钛矿的晶胞结构如图:①该晶胞的化学式为      ;晶胞中Ca的配位数为    ②晶胞中部分原子坐标为W(0,0,0),M(1/2,1/2,1/2),N(1/2,0,0),则X点的坐标为    ③若晶胞参数为a pm,则该晶胞的密度为    g·cm-3NA表示阿伏加德罗常数的值,列出代数式)。   课练39 晶体结构与性质1.答案:(1)1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2 12 (2)sp2杂化 层状结构中没有自由移动的电子 (3)①12 6 正八面体 ②氮化钛晶体中阴、阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴、阳离子的电荷数,氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能 (4)5a3ρNA×10-22解析:(1)基态钙原子核外有20个电子,电子排布式为1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2。镁、钴晶体的堆积方式都属于六方堆积,其配位数为12。(2)六方相氮化硼中1个硼与3个氮原子结合,硼原子的杂化类型为sp2杂化;六方相氮化硼不导电的原因是层状结构中没有自由移动的电子。(3)①与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有12个,与Ti原子距离最近且相等的N原子有6个(在Ti原子的上、下、左、右、前、后)。②氮化钛晶体中阴、阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴、阳离子的电荷数,氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能,因此氮化钛晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点。(4)该晶胞中Co原子的个数为8×+1=2,则该晶胞的质量为 g=ρ g·cm-3×(a×10-7 cm)3Mr=5a3ρNA×10-222.答案:(1)3d10 (2)离子键 ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小 (3)平面三角形 sp2 (4)六方堆积(A3型) 解析:(2)由ZnF2的熔点较高可知ZnF2是离子晶体,化学键类型是离子键;根据相似相溶原理,由ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的溶解性可知,这三种物质为分子晶体,化学键以共价键为主、极性较小。(3)CO的价层电子对数为=3,故C原子是sp2杂化,CO空间构型是平面三角形。(4)由题图可知,堆积方式为六方堆积(A3型);晶胞中Zn原子个数为12×+2×+3=6,根据ρ,可得Zn的密度为 g·cm-33.答案:(1)[Ar]3d104s24p3 (2)N>P>As NH3 NO (3)①sp ②6 共价键、配位键 N 氮原子2p能级中的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子 (4)正四面体 解析:(1)As的原子序数为33,由构造原理可知电子排布式为[Ar]3d104s24p3。(2)As、P、N元素属于同一主族元素,其原子序数逐渐减小,则其电负性逐渐增大,即N>P>As;它们的氢化物中,NH3分子间可形成氢键,沸点最高;原子个数相等、价电子数相等的微粒属于等电子体,且等电子体结构相似,与SO互为等电子体的阴离子是NO。(3)①CN中C原子价层电子对个数=1+×(4+1-1×3)=2,所以采取sp杂化;②C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但氮原子2p能级上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子,所以其第一电离能大小顺序是N>O>C。(4)Ga与周围等距离且最近的As形成空间构型为Ga在中心As在四个顶点的正四面体结构;由题图可知一个晶胞占有4个Ga原子和4个As原子,晶胞的边长为a pm,则晶胞体积为(a×10-103 cm3,晶体的密度为ρ g·cm-3,则晶胞质量为(a×10-103 cm3×ρ g·cm-3ρ a3×10-30 g,则ρ a3×10-30NA mol-1=4×145 g·mol-1,则NA4.答案:(1)1s22s22p63s23p3 3 (2)三角锥形 sp3 (3)NH3 NH3与水分子之间易形成氢键 (4)abd (5)InAs  g·cm-3解析:(1)P的原子序数为15,原子核外有15个电子,P的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3;As元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,未成对电子数为3。(2)中心原子磷原子形成了3个σ键,另外还有1对未成键孤电子对,其价层电子对的总数是4,需要形成4个杂化轨道,故采用sp3杂化,分子的空间构型为三角锥形;AsO中心原子的价层电子对数为=4,所以As原子的杂化方式为sp3杂化。(3)因为NH3与水分子之间易形成氢键,故AsH3与NH3在水中溶解度较大的是NH3。(4)根据酞菁铟的结构简式可知,该分子中存在的化学键为σ键、π键和配位键。(5)由砷化铟的晶胞结构,根据均摊法可得,每个晶胞含有8×+6×=4个In原子,4个As原子,砷化铟晶体的化学式为InAs;该晶胞的棱长为a cm,则砷化铟晶体的密度为ρ g·cm-3 g·cm-35.答案:(1)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 (2)sp2、sp3 (3)NH3分子间存在氢键 (4)V形 (5)24 (6)8 解析:(1)Fe为26号元素,则Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5(2)NO为平面三角形,氮原子采取sp2杂化;NH3为三角锥形分子,氮原子采取sp3杂化。(4)N3-价电子数为10,与N3-具有相同价电子数的三原子分子为H2O,分子的空间构型为V形。(5)在[Ni(NH36]2+中,每个氮原子与3个氢原子形成σ键,同时还与镍原子形成配位键,也属于σ键,因此1 mol [Ni(NH36]2+中含有的σ键为4 mol×6=24 mol。(6)铁元素对应的单质在形成晶体时,采用题图所示的堆积方式,这种堆积模型为体心立方堆积,即在立方体的中心有一个铁原子,与这个铁原子距离最近的原子位于立方体的8个顶点,所以铁的配位数为8,每个立方体中含有的铁原子数为8×+1=2,Fe的原子半径为a cm,则立方体的边长为 cm,则立方体的体积为( cm)3,阿伏加德罗常数的值为NA,所以铁单质的密度表达式为 g·cm-36.答案:(1)①O>C>H ②乙二醇易与水形成分子间氢键 ③sp3 sp3(2)[Ar]3d24s2或1s22s22p63s23p63d24s2 3(3)①CaTiO3 12 ②(0,0,1/2) ③解析:(1)①乙二醇中三种元素分别为H、C、O,通常非金属性越强,电负性越大,电负性由大到小的顺序为O>C>H;②乙二醇易与水形成分子间氢键,故能以任意比溶于水;③根据乙二醇的结构可判断C、O原子的杂化类型均为sp3。(2)钛原子序数为22,基态钛原子核外电子排布式为[Ar]3d24s2或1s22s22p63s23p63d24s2,有2个未成对电子,同周期也有2个未成对电子的基态原子的外围排布式分别为3d84s2、4s24p2和4s24p4,即还有Ni、Ge和Se 3种。(3)①由晶胞结构可知:钙位于体心,其个数为1,钛位于顶点,则其个数为×8=1,氧位于棱边的中点,则其个数为×12=3,故晶胞的化学式为CaTiO3,立方晶胞共有12条边,每条边长的中点有一个氧原子,共12个氧原子包围着中心的钙离子,则Ca的配位数为12;②由晶胞结构及其特点的坐标分析可得X点的坐标为;③若晶胞参数为a pm,则该晶胞的密度等于晶体的密度,ρ g·cm-3

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