人教版 (2019)选择性必修2第二章 分子结构与性质第一节 共价键课后练习题

第一节综合拔高练

五年选考练

考点1　晶胞中微粒数目的计算

1.(2019江苏单科,21A节选,)(4)一个Cu2O晶胞(如图)中,Cu原子的数目为　　　　。 

2.(2020课标Ⅰ,35节选,)(4)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有　　　　个。 

电池充电时,LiFePO4脱出部分Li+,形成Li1-xFePO4,结构示意图如(b)所示,则x=　　　,n(Fe2+)∶n(Fe3+)=　　　　。 

考点2　晶体密度及微粒间距离的计算

3.(2019课标Ⅰ,35节选,)(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离x=　　　　pm,Mg原子之间最短距离y=　　　　　pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是　　　　　　g·cm-3(列出计算表达式)。 

4.(2019课标Ⅱ,35节选,)(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。

图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化学式表示为　　　　　　　　;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们关系表达式:ρ=　　　　　　　　　　g·cm-3。 

以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的坐标为(,,),则原子2和3的坐标分别为　　　　　、　　　　　。 

图(b)

5.(2018课标Ⅰ,35节选,)(5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为　　　　　　　　g·cm-3(列出计算式)。 

6.(2020课标Ⅱ,35改编,)(4)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I-和有机碱离子CH3N,其晶胞如图(b)所示。其中Pb2+与图(a)中　　　　的空间位置相同,有机碱CH3N中,N原子的杂化轨道类型是　　　　;若晶胞参数为a nm,则晶体密度为　　　　　　　　g·cm-3(列出计算式,设NA为阿伏加德罗常数的值)。 

7.(2020课标Ⅲ,35节选,)(4)研究发现,氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构,晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm,α=β=γ=90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。

氨硼烷晶体的密度ρ=　　　　g·cm-3(列出计算式,设NA为阿伏加德罗常数的值)。 

三年模拟练

应用实践

1.(2020山西省实验中学高二月考,)甲烷晶体的晶胞结构如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.甲烷晶胞中的1个球只代表1个C原子

B.晶体中1个CH4分子周围有12个紧邻的CH4分子

C.甲烷晶体熔化时需克服共价键

D.1个CH4晶胞中含有8个CH4分子

2.(2020湖北襄阳一中高二月考,)高温下,超氧化钾晶体(KO2)呈立方体结构。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。则下列有关说法正确的是(　　)

A.KO2中只存在离子键

B.每个晶胞中含有1个K+和1个

C.晶体中与每个K+距离最近且相等的有6个

D.晶体中,所有原子之间都以离子键相结合

3.(2018湖北部分重点中学高二下期中,)原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(,0,);C为(,,0)。则D原子的坐标参数为(　　)

A.(,0,0)
B.(0,,0)
C.(,,)
D.(,,)　　　　

4.(2019陕西西安远东一中高三上月考,)已知某离子晶体的晶胞示意图如图所示,其摩尔质量为M g·mol-1,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度为d g·cm-3。

下列说法中正确的是(深度解析)

A.晶胞中阴、阳离子的个数都为1

B.晶体中阴、阳离子的配位数都是4

C.该晶胞可能是NaCl的晶胞

D.该晶体中两个距离最近的阳离子的核间距为 cm

5.()已知某化合物的晶体是由以下最小单元密堆积而成的,关于该化合物的以下叙述中正确的是(　　)

A.1 mol该化合物中有2 mol Y

B.1 mol该化合物中有6 mol O

C.1 mol该化合物中有2 mol Ba

D.该化合物的化学式是YBa2Cu3O6

迁移创新

6.(2020四川凉山高三二诊,)Wilson病是一种先天性铜代谢障碍性疾病,D-青霉胺具有排铜作用,用以治疗或控制Wilson病症。D-青霉胺结构简式如下:

回答下列问题:

(1)写出Cu的简化电子排布式:　　　　。 

(2)D-青霉胺中,碳原子的杂化方式为　　　　　　　　。 

(3)请简述D-青霉胺能溶于水的主要原因:　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)D-青霉胺在用于临床治疗时对于症状改善较慢,常有并发症出现,因而近年采用锌剂(ZnSO4)替代治疗,可由硫化锌制备。立方硫化锌晶胞与金刚石晶胞类似,结构如图:

其中a代表S2-,b代表Zn2+。则该晶胞中S2-的配位数为　　　　;若晶体的密度为ρ g·cm-3,则1个晶胞的体积为　　　　　　　cm3(设NA为阿伏加德罗常数的值,列出计算式)。 

答案全解全析

五年选考练

1.答案　(4)4

解析　(4)观察Cu2O晶胞结构图,依据均摊法知,1个晶胞中“”的数目为8×+1=2,“”的数目为4,结合Cu2O的化学式知,“”为Cu原子,则1个Cu2O晶胞中,Cu原子数目为4。

2.答案　(4)4　　13∶3

解析　(4)图(a)中每个晶胞含有Li+个数为8×+4×+4×=4,故每个晶胞中含有LiFePO4的单元数为4;图(b)中每个晶胞含有Li+个数为8×+3×+3×=,则LiFePO4与Li1-xFePO4中Li+数目之比为1∶(1-x)=4∶,x=;设Li1-xFePO4中Fe2+、Fe3+个数分别为a、b,则有,解得,故n(Fe2+)∶n(Fe3+)=a∶b=13∶3。

3.答案　(4)a　a　

解析　(4)由图(b)可知,x等于立方体面对角线长度的,即4x=a,则x=a;根据图(a)、(b)分析可知,y等于立方体体对角线长度的,即4y=a,则y=a;据图(a)可知,该晶胞占用Cu原子数目为4×4=16,据MgCu2可知,Mg原子数目为8,一个晶胞的体积为(a×10-10)3 cm3,质量为 g,则MgCu2的密度为 g·cm-3。

4.答案　(4)SmFeAsO1-xFx　　(,,0)　(0,0,)

解析　(4)根据原子在长方体晶胞中位置可知,晶胞中As、Fe、Sm各有两个原子,F和O的原子数之和为2,则该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx。每个晶胞中有“两个分子”,每个晶胞质量为 g;该晶胞为长方体,其体积为a2·c×10-30 cm3,则ρ= g·cm-3。根据坐标系和原子1的坐标可知,底面左后方的O或F原子为坐标系原点,其坐标是(0,0,0),则原子2的坐标为(,,0),原子3的坐标为(0,0,)。

5.答案　(5)

解析　(5)1个Li2O晶胞中有8个Li+,O2-处于顶点和面心,O2-的个数为8×+6×=4,故Li2O的密度ρ== g·cm-3。

6.答案　(4)Ti4+　sp3　×1021

解析　(4)距离Pb2+最近的是处于面心的I-,Pb2+的配位数为6,图(a)中Ti4+的配位数也为6,其与图(b)中Pb2+的空间位置相同;CH3N中,氮原子形成4个单键,其中有1个是配位键,N原子采取sp3杂化;根据均摊法,1个晶胞中含有I-的个数为6×1/2=3,CH3N的个数为8×1/8=1,Pb2+的个数为1,化学式为PbCH3NH3I3,摩尔质量为620 g·mol-1,一个晶胞的质量为 g,体积为(a×10-7)3 cm3,则晶体密度为×1021 g·cm-3。

7.答案　(4)

解析　(4)根据氨硼烷的2×2×2超晶胞结构图可知,每个晶胞含有16个NH3BH3分子,则1个晶胞的质量为 g,1个晶胞的体积为2a×10-10×2b×10-10×2c×10-10 cm3=8abc×10-30 cm3,故晶体密度ρ== g·cm-3。

三年模拟练

1.B　晶胞中的1个球代表的是1个甲烷分子,并不是1个碳原子,故A错误;以该甲烷晶胞为单元,位于顶点的某1个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个,而这3个甲烷分子在共用这个顶点的面的面心上,因此每个都被共用2次,故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有3×8×=12个,故B正确;甲烷是分子晶体,熔化时需克服范德华力,故C错误;甲烷晶胞属于面心立方晶胞,甲烷晶胞中的1个球代表1个甲烷分子,该晶胞含有甲烷分子的个数为8×+6×=4,故D错误。

2.C　K+与形成离子键,中O原子间形成共价键,故A、D错误;K+位于顶点和面心,数目为8×+6×=4,位于棱心和体心,数目为12×+1=4,即每个晶胞中含有4个K+和4个,故B错误;由晶胞图可知,以晶胞上方面心的K+为研究对象,其所处平面上与其距离最近且相等的有4个,上方和下方各有一个,共有6个,故C正确。

3.D　对照晶胞图及原子坐标参数A为(0,0,0),B为(,0,),C为(,,0),选A为参照点,运用比例关系可知,D原子的坐标参数为(,,),D正确。

4.C　用均摊法分析,晶胞中阴、阳离子的个数都为4,A错误。由晶胞结构图可知,阴、阳离子的配位数都是6,B错误。该晶胞符合NaCl晶胞的特征,C正确。根据该离子晶体的晶胞结构图进行计算,设晶胞棱长为a cm,则有4×M=NA·a3·d,可求出a=,则两个距离最近的阳离子的核间距为× cm,D错误。

知识拓展　离子的配位数:在离子晶体中,一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。

5.C　由晶胞结构可知,Y原子位于顶点,晶胞中Y原子数目为8×=1,Ba原子位于棱上,晶胞中Ba原子数目为8×=2,Cu原子位于晶胞内部,晶胞中Cu原子数目为3,O原子位于晶胞内部与面上,晶胞中O原子数目为2+10×=7,则该晶体化学式为YBa2Cu3O7,故1 mol该化合物中有1 mol Y、7 mol O、2 mol Ba,C正确。

6.答案　(1)[Ar]3d104s1

(2)sp2、sp3

(3)D-青霉胺中的羧基、氨基能与水分子间形成氢键

(4)4　

解析　(1)Cu为29号元素,其简化电子排布式为[Ar]3d104s1。

(2)根据D-青霉胺的结构简式可知,形成羧基的碳原子与氧原子形成一个碳氧双键,为sp2杂化,其他碳原子均为饱和碳原子,均为sp3杂化。

(3)D-青霉胺中的羧基、氨基均为亲水基,能与水分子间形成氢键。

(4)以面心的S2-为研究对象,每个晶胞内部有2个距离S2-相等且最近的Zn2+,所以该晶胞中S2-的配位数为4;根据均摊法,该晶胞含有S2-个数为8×+6×=4,含有Zn2+的个数为4,所以1个晶胞的质量m= g,晶胞的体积为= cm3。