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适用于新教材2024版高考化学一轮总复习第五章课时规范练29突破物质结构与性质综合题新人教版
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这是一份适用于新教材2024版高考化学一轮总复习第五章课时规范练29突破物质结构与性质综合题新人教版，共7页。试卷主要包含了5,0等内容，欢迎下载使用。
课时规范练29
1.锌及其化合物在工业、农业方面用途广泛。
(1)基态Zn原子的价电子排布式为 。
(2)Zn原子能形成多种配位化合物。一种锌的配合物结构如图:
其中C、N、O、Zn元素的第一电离能大小关系是 ,结构中参与sp3杂化的原子有 个。配位键①和②相比,较稳定的是 ,键角③ (填“>”“<”或“=”)键角④。
(3)(CH3COO)2Zn和ZnC2O4中阴离子对应的酸中沸点较高的是 (写结构简式),原因是 。
(4)ZnO存在多种晶体结构,其中纤锌矿型和闪锌矿型是最常见的晶体结构,如图为这两种晶体的局部结构。
①图a纤锌矿型ZnO晶体中O2-的配位数为 。
②闪锌矿型中Zn2+填入O2-所形成的“正四面体”空隙中,闪锌矿晶胞中含有 个“正四面体”空隙。
③图b闪锌矿型晶胞密度为ρ g·cm-3则Zn2+与O2-的距离为 nm(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
答案:(1)3d104s2
(2)N>O>C>Zn 8 ① >
(3)HOOCCOOH 草酸的相对分子质量高于醋酸,同时草酸存在两个羧基结构,与其他分子形成分子间氢键多于醋酸
(4)①4 ②8 ③
解析:(2)同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大的趋势,同主族从上到下第一电离能逐渐减小,故第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>Zn。锌的配合物结构中的单键碳原子和水中的氧原子都是参与sp3杂化,共有8个原子。N和O相比,N的电负性弱,更容易提供孤电子对,配位键更加稳定,故更加稳定的是配位键①;键角③是双键和单键之间的排斥力,电子云密度大,排斥力较大,键角较大,键角④是单键和单键之间的排斥力,电子云密度小,排斥力较小,键角较小,故键角③>键角④。
(4)①由题图可知,a纤锌矿型ZnO晶体中O2-的配位数为4;②O2-所形成的“正四面体”空隙有8个;③根据均摊原则,闪锌矿型晶胞含有Zn原子数为4×1=4,O原子数8×+6×=4,晶胞的边长是nm,则Zn2+与O2-的距离为nm。
2.(2023山东青岛模拟)铬是人体内微量元素之一,是重要的血糖调节剂。
(1)铬在元素周期表中的位置为 ,其基态原子核外电子占据的原子轨道数为 。
(2)已知Cr3+半径小,正电场较强,容易与H2O、NH3、Cl-等分子或离子形成多种配合物,[Cr(H2O)2(NH3)4]Cl3·2H2O是其中的一种。
①该配合物中提供孤电子对形成配位键的原子是 。
②中心原子杂化方式为 (填字母)。
a.sp2 b.sp3 c.sp3d d.d2sp3
③该物质中,氮氢键的键角比独立存在的气态氨气分子中键角略大,其原因是 。
(3)钛铬合金是一种高温结构材料,第二电离能I2(Ti) (填“>”或“<”)I2(Cr),原因是 。
(4)铬的一种氮化物晶体立方晶胞结构如图所示。已知r(N3-)=a nm,r(Cr3+)=b nm,则AB间距离为 nm。
答案:(1)第四周期第ⅥB族 15
(2)①O、N ②d ③独立存在的氨气分子氮原子含有一个孤电子对,而该物质中的N原子的孤电子对提供出来与Cr3+形成了成键电子对
(3)< 钛第二电离能失去的是4s1电子,铬第二电离能失去的是3d5电子
(4)3(a+b)
解析:(2)①该配合物中[Cr(H2O)2(NH3)4]Cl3·2H2O,Cr3+是中心原子,内界中H2O和NH3是配位体,配位体中的O原子和N原子有孤电子对,O原子和N原子提供孤电子对与Cr3+形成配位键。
②根据杂化轨道理论,Cr原子最外层的4s、4p轨道与内层3d轨道中的2个发生杂化,形成6个d2sp3杂化空轨道接受O和N提供的孤电子对形成6个配位键,故中心原子杂化方式为d2sp3。
(3)钛的核外电子排布是[Ar]3d24s2,第二电离能失去的是4s1电子,铬第二电离能失去的是3d5电子,3d5处于半充满状态,较为稳定,需要较大能量才能失去,故第二电离能I2(Ti)
3.硼、钛、铁、铜等元素的化合物具有广泛的应用价值。回答下列问题:
(1)Ti(BH4)3(硼氢化钛)可由TiCl4和LiBH4反应制得。基态钛原子的价层电子排布图(轨道表示式)为 。B的空间结构为 ,B原子的杂化轨道类型为 。电负性大小顺序为H (填“>”或“<”)B。
(2)基态铁原子核外电子运动状态有 种。Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子。FeCl3的熔点为306 ℃、沸点为315 ℃,FeCl3的晶体类型为 。
(3)元素Cu的一种氯化物立方晶胞结构如图所示:
①原子坐标参数可用来表示晶胞内各原子的相对位置,图中各原子坐标参数如下:A为(0,0,0)、B为(0,1,1)、C为(1,0,0),则D原子的坐标参数为 。
②该晶体中,铜、氯的微粒个数之比为 。
③若晶胞边长为a pm,铜元素微粒半径为b pm,氯元素微粒半径为c pm,则该晶胞的空间利用率(即晶胞中原子体积占晶胞体积的百分率)为 (列出计算式)。
答案:(1) 正四面体形 sp3 >
(2)26 4s 分子晶体
(3)①() ②1∶1 ③×100%
解析:(2)铁原子核外有26个电子,每个电子的运动状态都不相同,所以铁原子核外电子运动状态有26种;铁的价层电子排布式为3d64s2,Fe成为阳离子时首先失去的是最外层4s轨道上的电子,FeCl3的熔、沸点比较低,故FeCl3是分子晶体。
(3)①D位于晶胞内部,若把晶胞分为8个相等的小立方体,则D位于右前下的小立方体的体心。根据A、B、C的原子坐标参数可知,D的原子坐标参数为()。
②该晶体中,铜位于内部,共4个,氯位于顶点和面心,共有8×+6×=4个,所以铜、氯微粒个数比为1∶1。
③晶胞中有4个铜原子、4个氯原子,占有的体积为4×π(b3+c3)pm3,晶胞边长为apm,则晶胞体积为a3pm3,该晶胞的空间利用率为×100%。
4.(2023广东茂名调研)某笼形包合物Ni(CN)a(NH3)b(C6H6)c的晶胞如图所示。回答下列有关问题。
(1)基态镍原子的价层电子排布式为 ;该物质中非金属元素电负性由大到小的顺序是 。
(2)NH3中N的杂化轨道类型为 ;从结构角度分析C、P原子之间不易形成π键的原因是 。
(3)在晶胞中,镍离子与CN-之间产生配位键,配体CN-提供的配位原子有 ;镍离子的配位数为 。
(4)推测该包合物中氨与苯分子数目比,即b∶c为 ,其中Ni的平均化合价为 。
(5)若此晶胞体积为V nm3,阿伏加德罗常数为NA mol-1,晶胞的摩尔质量为M g·mol-1,则晶体密度为 g·cm-3(列出计算表达式)。
答案:(1)3d84s2 N>C>H
(2)sp3 C和P的原子半径相差较大,“头碰头”重叠形成σ键之后很难进行“肩并肩”重叠形成π键
(3)C 4 (4)1∶1 +2价 (5)×1021
解析:(3)在晶胞中,镍离子与CN-之间产生配位键,CN-中C和N上均有孤电子对,但由于C的电负性小,更容易给出孤电子对,则配体CN-提供的配位原子有C;晶胞中CN-的个数为4,则镍离子的配位数为4。
(4)由题给图示晶胞可知,1个晶胞中含有的NH3个数为2,苯分子个数为2,故该络合物中氨与苯分子数目比,即b∶c=2∶2=1∶1,一个晶胞中含CN-个数为4,Ni的个数为2,其中Ni的平均化合价为=+2价。
(5)若此晶胞体积为Vnm3,阿伏加德罗常数为NAmol-1,晶胞的摩尔质量为Mg·mol-1,则晶体密度为ρ=×1021g·cm-3。
5.镓(31Ga)是化学史上第一种先理论预言,后在自然界中被发现并验证的元素。镓的化合物半导体广泛用于电子与微电子工业。
(1)基态Ga原子中,核外电子占据的最高能层的符号是 。
(2)门捷列夫预言的“类硼”(即钪,21Sc),“类铝”(即镓,31Ga),“类硅”(即锗,32Ge)三种元素中,未成对电子数最多的是 (填元素符号)。
(3)氮化镓(GaN)和砷化镓(GaAs)都是新型的半导体材料,与晶体硅属于同一晶体类型。
①Ga、N、As三种元素的电负性由大到小的顺序是 。
②GaN熔点(1 700 ℃)高于GaAs熔点(1 238 ℃)的原因是 。
③GaAs可由Ga(CH3)3和AsH3在一定条件下制得,该反应的化学方程式是 ,
Ga(CH3)3分子中Ga原子的杂化方式是 ,AsH3分子的空间结构是 。
(4)钆镓石榴石是一种激光介质材料,其晶体结构单位简图如图。
①钆镓石榴石的化学式是 。
②已知晶体结构单位的边长为a nm,晶体的密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数NA= (用含a、ρ的代数式表示)。
答案:(1)N (2)Ge
(3)①N>As>Ga ②二者都属于共价晶体,由于原子半径:As>N,共价键的键长:Ga—As>Ga—N,则键能:Ga—AsGaAs ③Ga(CH3)3+AsH3GaAs+3CH4 sp2杂化 三角锥形
(4)①Gd3Ga5O12 ② mol-1
解析:(3)①同一周期元素,原子序数越大,元素的非金属性越强,其电负性就越大;同一主族元素,原子核外电子层数越少,元素的非金属性越强,其电负性就越大。元素的非金属性:N>As>Ga,则Ga、N、As三种元素的电负性由大到小的顺序是N>As>Ga。②GaN、GaAs都是共价晶体,由于原子半径:As>N,共价键的键长:Ga—As>Ga—N,共价键的键长越长,键能就越小,键能:Ga—AsGa—As。③GaAs可由Ga(CH3)3和AsH3在一定条件下制得,该反应的化学方程式为Ga(CH3)3+AsH3GaAs+3CH4;Ga(CH3)3分子中Ga原子与3个—CH3的C原子形成3个σ共价键,Ga原子上无孤电子对,Ga原子采用sp2杂化;AsH3分子中的中心As原子价层电子对数是3+=4,含有1个孤电子对,则AsH3分子的空间结构为三角锥形。(4)①在钆镓石榴石晶胞中含有Ga3+为8×+1=2;含有Gd3+为6×=3;含有Ga个数为6×=3,故该晶体化学式为Gd3Ga5O12。②该晶体结构单位的边长为anm,晶体的密度为ρg·cm-3,则根据密度计算公式可得ρg·cm-3=g·cm-3=g·cm-3=g·cm-3,则阿伏加德罗常数NA=mol-1。
6.(2023湖南郴州模拟)CIGS靶材是一种主要含铜、铟(In)、镓(Ga)、硒(Se)的合金,由于其良好的电学传导和光学透明性被广泛用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题:
(1)基态Ga的核外电子排布为[Ar]3d104s24p1,转化为下列激发态时所需能量最少的是 (填字母)。
(2)硫酸铜分别和氨水、
EDTA[(HOOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COOH)2]
可形成配合物[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4、
[Cu(EDTA)]SO4。
①S的空间结构为 ,EDTA中碳原子杂化方式为 。
②C、N、O、S四种元素中,第一电离能最大的是 。
③在[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4化合物中,阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图),该阳离子中存在的化学键类型是 ,该化合物加热时首先失去的组分是 。
(3)人体代谢甲硒醇(CH3SeH)后可增加抗癌活性,下表中有机化合物沸点不同的原因是 。
有机化合物
甲醇
甲硫醇(CH3SH)
甲硒醇
沸点/℃
64.7
5.95
25.05
(4)四方晶系CuInSe2的晶胞结构如图所示,晶胞参数为a=b=m pm,c=2m pm,晶胞棱边夹角均为90°。设阿伏加德罗常数的值为NA,CuInSe2的相对质量为M,则该晶体密度ρ= g·cm-3(用含有m、M和NA的代数式表示)。该晶胞中,原子坐标分别为2号Cu原子(0,0.5,0.25),3号In原子(0,0.5,0.75),4号Se原子(0.25,0.75,0.125)。则1号Se原子的坐标为 ,晶体中与单个In键合的Se有 个。
答案:(1)B (2)①正四面体形 sp2、sp3 ②N ③共价键和配位键 H2O
(3)三种物质都是分子晶体,结构相似,相对分子质量越大,沸点越高,甲醇分子间存在氢键,所以沸点最高 (4) (0.25,0.75,0.625) 4
解析:(1)根据核外电子排布规律可知,激发态B的能量最低,故基态Ga原子转化为激发态B时所需能量最少。
(2)①S的σ键的数目为4,孤电子对数目为=0,故S的空间结构为正四面体形;EDTA中,饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化,连有碳氧双键的碳原子的杂化方式为sp2杂化,故EDTA中碳原子杂化方式为sp3和sp2;②同一周期,主族元素从左到右,第一电离能逐渐增大,但是第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能均高于其相邻的元素,则第一电离能:N>O>C;同一主族,从上到下,元素的第一电离能逐渐减小,则第一电离能:O>S;故C、N、O、S四种元素中,第一电离能最大的是N;③该配合物的阳离子中,Cu2+和配体之间形成配位键,配体分子内存在极性键,故该阳离子中存在配位键和极性键;Cu2+与H2O形成的配位键比与NH3形成的配位键弱,故该化合物加热时首先失去的组分是H2O。
(3)甲醇、甲硫醇、甲硒醇都是分子晶体,结构相似,相对分子质量越大,分子晶体的沸点越高,甲醇分子间存在氢键,故甲醇的沸点最高。
(4)Cu原子有4个位于棱上,6个位于面上,故Cu原子的个数为6×+4×=4,In原子有8个位于顶点上,4个位于面上,1个位于体心,故In原子的个数为8×+4×+1=4,Se原子有8个,全部在晶胞内部,故Se原子的个数为8,则晶胞质量为g,晶胞体积为(m×10-10cm)·(m×10-10cm)·(2m×10-10cm)=2m3×10-30cm3,故晶胞密度ρ=g·cm-3;该晶胞中,原子坐标分别为2号Cu原子(0,0.5,0.25),3号In原子(0,0.5,0.75),4号Se原子(0.25,0.75,0.125)。则1号Se原子的坐标为(0.25,0.75,0.625);晶胞中与单个In键合的Se有2个,则晶体中与单个In键合的Se有4个。
课时规范练29
1.锌及其化合物在工业、农业方面用途广泛。
(1)基态Zn原子的价电子排布式为 。
(2)Zn原子能形成多种配位化合物。一种锌的配合物结构如图:
其中C、N、O、Zn元素的第一电离能大小关系是 ,结构中参与sp3杂化的原子有 个。配位键①和②相比,较稳定的是 ,键角③ (填“>”“<”或“=”)键角④。
(3)(CH3COO)2Zn和ZnC2O4中阴离子对应的酸中沸点较高的是 (写结构简式),原因是 。
(4)ZnO存在多种晶体结构,其中纤锌矿型和闪锌矿型是最常见的晶体结构,如图为这两种晶体的局部结构。
①图a纤锌矿型ZnO晶体中O2-的配位数为 。
②闪锌矿型中Zn2+填入O2-所形成的“正四面体”空隙中,闪锌矿晶胞中含有 个“正四面体”空隙。
③图b闪锌矿型晶胞密度为ρ g·cm-3则Zn2+与O2-的距离为 nm(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
答案:(1)3d104s2
(2)N>O>C>Zn 8 ① >
(3)HOOCCOOH 草酸的相对分子质量高于醋酸,同时草酸存在两个羧基结构,与其他分子形成分子间氢键多于醋酸
(4)①4 ②8 ③
解析:(2)同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大的趋势,同主族从上到下第一电离能逐渐减小,故第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>Zn。锌的配合物结构中的单键碳原子和水中的氧原子都是参与sp3杂化,共有8个原子。N和O相比,N的电负性弱,更容易提供孤电子对,配位键更加稳定,故更加稳定的是配位键①;键角③是双键和单键之间的排斥力,电子云密度大,排斥力较大,键角较大,键角④是单键和单键之间的排斥力,电子云密度小,排斥力较小,键角较小,故键角③>键角④。
(4)①由题图可知,a纤锌矿型ZnO晶体中O2-的配位数为4;②O2-所形成的“正四面体”空隙有8个;③根据均摊原则,闪锌矿型晶胞含有Zn原子数为4×1=4,O原子数8×+6×=4,晶胞的边长是nm,则Zn2+与O2-的距离为nm。
2.(2023山东青岛模拟)铬是人体内微量元素之一,是重要的血糖调节剂。
(1)铬在元素周期表中的位置为 ,其基态原子核外电子占据的原子轨道数为 。
(2)已知Cr3+半径小,正电场较强,容易与H2O、NH3、Cl-等分子或离子形成多种配合物,[Cr(H2O)2(NH3)4]Cl3·2H2O是其中的一种。
①该配合物中提供孤电子对形成配位键的原子是 。
②中心原子杂化方式为 (填字母)。
a.sp2 b.sp3 c.sp3d d.d2sp3
③该物质中,氮氢键的键角比独立存在的气态氨气分子中键角略大,其原因是 。
(3)钛铬合金是一种高温结构材料,第二电离能I2(Ti) (填“>”或“<”)I2(Cr),原因是 。
(4)铬的一种氮化物晶体立方晶胞结构如图所示。已知r(N3-)=a nm,r(Cr3+)=b nm,则AB间距离为 nm。
答案:(1)第四周期第ⅥB族 15
(2)①O、N ②d ③独立存在的氨气分子氮原子含有一个孤电子对,而该物质中的N原子的孤电子对提供出来与Cr3+形成了成键电子对
(3)< 钛第二电离能失去的是4s1电子,铬第二电离能失去的是3d5电子
(4)3(a+b)
解析:(2)①该配合物中[Cr(H2O)2(NH3)4]Cl3·2H2O,Cr3+是中心原子,内界中H2O和NH3是配位体,配位体中的O原子和N原子有孤电子对,O原子和N原子提供孤电子对与Cr3+形成配位键。
②根据杂化轨道理论,Cr原子最外层的4s、4p轨道与内层3d轨道中的2个发生杂化,形成6个d2sp3杂化空轨道接受O和N提供的孤电子对形成6个配位键,故中心原子杂化方式为d2sp3。
(3)钛的核外电子排布是[Ar]3d24s2,第二电离能失去的是4s1电子,铬第二电离能失去的是3d5电子,3d5处于半充满状态,较为稳定,需要较大能量才能失去,故第二电离能I2(Ti)
3.硼、钛、铁、铜等元素的化合物具有广泛的应用价值。回答下列问题:
(1)Ti(BH4)3(硼氢化钛)可由TiCl4和LiBH4反应制得。基态钛原子的价层电子排布图(轨道表示式)为 。B的空间结构为 ,B原子的杂化轨道类型为 。电负性大小顺序为H (填“>”或“<”)B。
(2)基态铁原子核外电子运动状态有 种。Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子。FeCl3的熔点为306 ℃、沸点为315 ℃,FeCl3的晶体类型为 。
(3)元素Cu的一种氯化物立方晶胞结构如图所示:
①原子坐标参数可用来表示晶胞内各原子的相对位置,图中各原子坐标参数如下:A为(0,0,0)、B为(0,1,1)、C为(1,0,0),则D原子的坐标参数为 。
②该晶体中,铜、氯的微粒个数之比为 。
③若晶胞边长为a pm,铜元素微粒半径为b pm,氯元素微粒半径为c pm,则该晶胞的空间利用率(即晶胞中原子体积占晶胞体积的百分率)为 (列出计算式)。
答案:(1) 正四面体形 sp3 >
(2)26 4s 分子晶体
(3)①() ②1∶1 ③×100%
解析:(2)铁原子核外有26个电子,每个电子的运动状态都不相同,所以铁原子核外电子运动状态有26种;铁的价层电子排布式为3d64s2,Fe成为阳离子时首先失去的是最外层4s轨道上的电子,FeCl3的熔、沸点比较低,故FeCl3是分子晶体。
(3)①D位于晶胞内部,若把晶胞分为8个相等的小立方体,则D位于右前下的小立方体的体心。根据A、B、C的原子坐标参数可知,D的原子坐标参数为()。
②该晶体中,铜位于内部,共4个,氯位于顶点和面心,共有8×+6×=4个,所以铜、氯微粒个数比为1∶1。
③晶胞中有4个铜原子、4个氯原子,占有的体积为4×π(b3+c3)pm3,晶胞边长为apm,则晶胞体积为a3pm3,该晶胞的空间利用率为×100%。
4.(2023广东茂名调研)某笼形包合物Ni(CN)a(NH3)b(C6H6)c的晶胞如图所示。回答下列有关问题。
(1)基态镍原子的价层电子排布式为 ;该物质中非金属元素电负性由大到小的顺序是 。
(2)NH3中N的杂化轨道类型为 ;从结构角度分析C、P原子之间不易形成π键的原因是 。
(3)在晶胞中,镍离子与CN-之间产生配位键,配体CN-提供的配位原子有 ;镍离子的配位数为 。
(4)推测该包合物中氨与苯分子数目比,即b∶c为 ,其中Ni的平均化合价为 。
(5)若此晶胞体积为V nm3,阿伏加德罗常数为NA mol-1,晶胞的摩尔质量为M g·mol-1,则晶体密度为 g·cm-3(列出计算表达式)。
答案:(1)3d84s2 N>C>H
(2)sp3 C和P的原子半径相差较大,“头碰头”重叠形成σ键之后很难进行“肩并肩”重叠形成π键
(3)C 4 (4)1∶1 +2价 (5)×1021
解析:(3)在晶胞中,镍离子与CN-之间产生配位键,CN-中C和N上均有孤电子对,但由于C的电负性小,更容易给出孤电子对,则配体CN-提供的配位原子有C;晶胞中CN-的个数为4,则镍离子的配位数为4。
(4)由题给图示晶胞可知,1个晶胞中含有的NH3个数为2,苯分子个数为2,故该络合物中氨与苯分子数目比,即b∶c=2∶2=1∶1,一个晶胞中含CN-个数为4,Ni的个数为2,其中Ni的平均化合价为=+2价。
(5)若此晶胞体积为Vnm3,阿伏加德罗常数为NAmol-1,晶胞的摩尔质量为Mg·mol-1,则晶体密度为ρ=×1021g·cm-3。
5.镓(31Ga)是化学史上第一种先理论预言,后在自然界中被发现并验证的元素。镓的化合物半导体广泛用于电子与微电子工业。
(1)基态Ga原子中,核外电子占据的最高能层的符号是 。
(2)门捷列夫预言的“类硼”(即钪,21Sc),“类铝”(即镓,31Ga),“类硅”(即锗,32Ge)三种元素中,未成对电子数最多的是 (填元素符号)。
(3)氮化镓(GaN)和砷化镓(GaAs)都是新型的半导体材料,与晶体硅属于同一晶体类型。
①Ga、N、As三种元素的电负性由大到小的顺序是 。
②GaN熔点(1 700 ℃)高于GaAs熔点(1 238 ℃)的原因是 。
③GaAs可由Ga(CH3)3和AsH3在一定条件下制得,该反应的化学方程式是 ,
Ga(CH3)3分子中Ga原子的杂化方式是 ,AsH3分子的空间结构是 。
(4)钆镓石榴石是一种激光介质材料,其晶体结构单位简图如图。
①钆镓石榴石的化学式是 。
②已知晶体结构单位的边长为a nm,晶体的密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数NA= (用含a、ρ的代数式表示)。
答案:(1)N (2)Ge
(3)①N>As>Ga ②二者都属于共价晶体,由于原子半径:As>N,共价键的键长:Ga—As>Ga—N,则键能:Ga—As
(4)①Gd3Ga5O12 ② mol-1
解析:(3)①同一周期元素,原子序数越大,元素的非金属性越强,其电负性就越大;同一主族元素,原子核外电子层数越少,元素的非金属性越强,其电负性就越大。元素的非金属性:N>As>Ga,则Ga、N、As三种元素的电负性由大到小的顺序是N>As>Ga。②GaN、GaAs都是共价晶体,由于原子半径:As>N,共价键的键长:Ga—As>Ga—N,共价键的键长越长,键能就越小,键能:Ga—As
6.(2023湖南郴州模拟)CIGS靶材是一种主要含铜、铟(In)、镓(Ga)、硒(Se)的合金,由于其良好的电学传导和光学透明性被广泛用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题:
(1)基态Ga的核外电子排布为[Ar]3d104s24p1,转化为下列激发态时所需能量最少的是 (填字母)。
(2)硫酸铜分别和氨水、
EDTA[(HOOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COOH)2]
可形成配合物[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4、
[Cu(EDTA)]SO4。
①S的空间结构为 ,EDTA中碳原子杂化方式为 。
②C、N、O、S四种元素中,第一电离能最大的是 。
③在[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4化合物中,阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图),该阳离子中存在的化学键类型是 ,该化合物加热时首先失去的组分是 。
(3)人体代谢甲硒醇(CH3SeH)后可增加抗癌活性,下表中有机化合物沸点不同的原因是 。
有机化合物
甲醇
甲硫醇(CH3SH)
甲硒醇
沸点/℃
64.7
5.95
25.05
(4)四方晶系CuInSe2的晶胞结构如图所示,晶胞参数为a=b=m pm,c=2m pm,晶胞棱边夹角均为90°。设阿伏加德罗常数的值为NA,CuInSe2的相对质量为M,则该晶体密度ρ= g·cm-3(用含有m、M和NA的代数式表示)。该晶胞中,原子坐标分别为2号Cu原子(0,0.5,0.25),3号In原子(0,0.5,0.75),4号Se原子(0.25,0.75,0.125)。则1号Se原子的坐标为 ,晶体中与单个In键合的Se有 个。
答案:(1)B (2)①正四面体形 sp2、sp3 ②N ③共价键和配位键 H2O
(3)三种物质都是分子晶体,结构相似,相对分子质量越大,沸点越高,甲醇分子间存在氢键,所以沸点最高 (4) (0.25,0.75,0.625) 4
解析:(1)根据核外电子排布规律可知,激发态B的能量最低,故基态Ga原子转化为激发态B时所需能量最少。
(2)①S的σ键的数目为4,孤电子对数目为=0,故S的空间结构为正四面体形;EDTA中,饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化,连有碳氧双键的碳原子的杂化方式为sp2杂化,故EDTA中碳原子杂化方式为sp3和sp2;②同一周期,主族元素从左到右,第一电离能逐渐增大,但是第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能均高于其相邻的元素,则第一电离能:N>O>C;同一主族,从上到下,元素的第一电离能逐渐减小,则第一电离能:O>S;故C、N、O、S四种元素中,第一电离能最大的是N;③该配合物的阳离子中,Cu2+和配体之间形成配位键,配体分子内存在极性键,故该阳离子中存在配位键和极性键;Cu2+与H2O形成的配位键比与NH3形成的配位键弱,故该化合物加热时首先失去的组分是H2O。
(3)甲醇、甲硫醇、甲硒醇都是分子晶体,结构相似,相对分子质量越大,分子晶体的沸点越高,甲醇分子间存在氢键,故甲醇的沸点最高。
(4)Cu原子有4个位于棱上,6个位于面上,故Cu原子的个数为6×+4×=4,In原子有8个位于顶点上,4个位于面上,1个位于体心,故In原子的个数为8×+4×+1=4,Se原子有8个,全部在晶胞内部,故Se原子的个数为8,则晶胞质量为g,晶胞体积为(m×10-10cm)·(m×10-10cm)·(2m×10-10cm)=2m3×10-30cm3,故晶胞密度ρ=g·cm-3;该晶胞中,原子坐标分别为2号Cu原子(0,0.5,0.25),3号In原子(0,0.5,0.75),4号Se原子(0.25,0.75,0.125)。则1号Se原子的坐标为(0.25,0.75,0.625);晶胞中与单个In键合的Se有2个,则晶体中与单个In键合的Se有4个。
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