2025版高考化学一轮总复习自主小练第五章物质结构与性质元素周期律第十九讲晶体结构与性质考点三突破物质结构与性质综合题

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(2023·山东济宁模拟)光电材料[氟代硼铍酸钾晶体(KBe2BO3F2)等]是目前科学家特别关注的材料。其结构如图，其中氧原子已省略，图中的原子分别位于立方体的顶点、棱及面上，可由BeO、KBF4和B2O3在一定条件下制得，同时放出BF3气体。
(1)基态B原子中有 3 种能量不同的电子，存在未成对电子的能级电子云空间有 3 种伸展方向。
(2)KBe2BO3F2结构图中X表示 Be (填元素符号)，组成元素中非金属元素的电负性由强到弱的顺序为 F>O>B (填元素符号)；BFeq \\al(－,4)中B原子的杂化方式为 sp3 。
(3)已知卤化物的水解机理分亲核水解和亲电水解。发生亲核水解的结构条件：中心原子具有δ＋和有空的价轨道；发生亲电水解的结构条件：中心原子有孤电子对，接受H2O的H＋进攻，则NCl3发生水解的产物是 NH3、HClO 。
(4)已知KBe2BO3F2结构图中，X—Y的键长为r pm，a、b原子的分数坐标分别为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1，0，\f(1,6)))、eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0，0，\f(1,2)))，则c原子的分数坐标为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1，1，\f(5n－6r,6n))) ，若立方体边长分别为m、m、n(单位为pm)，则该晶体的密度为 eq \f(308,m2n×10－30NA) g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值，列出计算式)。
[提示] (1)基态B原子的核外电子排布式为1s22s22p1,1s、2s、2p能量不同，则有3种能量不同的电子；2p能级存在未成对电子，p能级电子云空间有3种伸展方向。
(2)题图中的原子分别位于立方体的顶点、棱及面上，根据“均摊法”，K：8×eq \f(1,8)＋2×eq \f(1,2)＝2，X：8×eq \f(1,4)＋4×eq \f(1,2)＝4，Y：8×eq \f(1,4)＋4×eq \f(1,2)＝4，Z：4×eq \f(1,4)＋2×eq \f(1,2)＝2，结合化学式KBe2BO3F2，原子半径：Be>B>F，故题图中X表示Be，Y表示F，Z表示B。
(3)NCl3中心原子N上的孤电子对数为eq \f(1,2)×(5－3×1)＝1，根据“中心原子有孤电子对，接受H2O的H＋进攻”，则NCl3水解生成NH3和HClO。
(4)Be—F的键长为r pm，a、b原子的分数坐标分别为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1，0，\f(1,6)))、eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0，0，\f(1,2)))，c原子所在边的边长为n pm，则c原子与处于同一条棱的下底面K的距离为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5n,6)－r))pm＝eq \f(5n－6r,6) pm，故c原子的分数坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1，1，\f(5n－6r,6n)))。晶胞的体积为m2n×10－30 cm3,1个晶胞的质量为eq \f(2×154,NA) g＝eq \f(308,NA) g，该晶体的密度为eq \f(308,m2n×10－30 NA) g·cm－3。