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    新高考化学二轮复习强化练习热点07 晶胞的结构分析及计算(2份打包,原卷版+解析版)

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    新高考化学二轮复习强化练习热点07 晶胞的结构分析及计算(2份打包,原卷版+解析版)

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    这是一份新高考化学二轮复习强化练习热点07 晶胞的结构分析及计算(2份打包,原卷版+解析版),文件包含新高考化学二轮复习强化练习热点07晶胞的结构分析及计算原卷版docx、新高考化学二轮复习强化练习热点07晶胞的结构分析及计算解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共76页, 欢迎下载使用。

    有关晶体结构的分析与计算是考题中必考考点之一,也是难点之一。本部分往往是综合性、创新性考题的重要载体,试题对考生信息获取、加工和处理能力提出较高要求,同时也对理解与辨析、分析与推测、归纳与论证、探究与创新等关键能力进行重点考查,要求考生有足够的知识积累、扎实的学科观念,能够在不同情境下处理复杂任务。
    解答此类问题不仅需要熟练掌握化学中的有关晶体的一些基础知识,而且还要能够准确理解物理、数学中的一些知识点,如推断或计算过程中常会涉及晶体密度、NA、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、化学键的夹角、晶胞中的原子坐标等问题,需要我们能够将数理化知识合理地综合应用。
    预计2024年高考中,考查的主要方向有:
    (1)晶体类型判断、均摊法求晶体的化学式;
    (2)晶体熔沸点比较及原因解释;
    (3)晶体密度、晶胞粒子间距、微粒半径、晶胞粒子分数坐标、空间利用率等的计算;
    解决这类题,一是要掌握晶体“均摊法”的原理,二是要有扎实的立体几何知识,三是要熟悉常见晶体的结构特征,并能融会贯通,举一反三。
    【策略1】掌握晶胞中粒子数目的计算方法——均摊法
    (1)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算
    (2)非长方体晶胞中粒子视具体情况而定,如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有,每个六边形占eq \f(1,3)。
    (3)当晶胞为六棱柱时,顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个六棱柱所共有,即顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒分别有eq \f(1,6)、eq \f(1,3)、eq \f(1,4)、eq \f(1,2)属于该六棱柱。
    (4)审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶胞结构”,若是分子结构,其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定,且原子个数可以不互质(即原子个数比可以不约简)。
    【策略2】掌握坐标参数、晶胞参数的分析与计算
    (1)原子坐标参数——表示晶胞内部各微粒的相对位置
    原子坐标参数是晶胞的基本要素之一,用于表示晶胞内部各原子的相对位置。通过原子坐标的确定既能确定晶胞中原子的相对位置,又可以计算各原子间的距离,进而可以计算晶胞的体积及晶体的密度。根据晶体结构的特点,通常确定原子坐标参数的晶体主要有铜型(面心立方最密堆积)和镁型(六方最密堆积)两种晶体类型。
    (2)晶胞参数——描述晶胞的大小和形状
    ①金属晶体中体心立方堆积、面心立方最密堆积中的几组公式(设棱长为a)
    ②宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系
    ③晶体中粒子间距离的计算
    (3)立方体晶胞中微粒周围其他微粒个数的判断
    判断某种粒子周围等距且紧邻的粒子数目时,要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中,Na+周围的Na+数目(Na+用“eq \a\vs4\al(○)”表示):
    每个面上有4个,共计12个。
    【策略3】熟记常见晶体结构特征及分析方法
    1.常见分子晶体结构分析
    2.常见原子晶体结构分析
    3.常见离子晶体结构分析
    (1)典型离子晶体模型
    (2)晶格能
    ①定义:气态离子形成1摩离子晶体释放的能量。晶格能是反映离子晶体稳定性的数据,可以用来衡量离子键的强弱,晶格能越大,离子键越强。
    ②影响因素:晶格能的大小与阴阳离子所带电荷、阴阳离子间的距离、离子晶体的结构类型有关。离子所带电荷越多,半径越小,晶格能越大。
    ③对离子晶体性质的影响:晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,而且熔点越高,硬度越大。
    4.常见金属晶体结构分析
    (1)金属晶体的四种堆积模型分析
    (2)金属晶胞中原子空间利用率计算
    空间利用率=eq \f(球体积,晶胞体积)×100%,球体积为金属原子的总体积。
    ①简单立方堆积
    如图所示,原子的半径为r,立方体的棱长为2r,则V球=eq \f(4,3)πr3,V晶胞=(2r)3=8r3,空间利用率=eq \f(V球,V晶胞)×100%=eq \f(\f(4,3)πr3,8r3)×100%≈52%。
    ②体心立方堆积
    如图所示,原子的半径为r,体对角线c为4r,面对角线b为eq \r(2)a,由(4r)2=a2+b2得a=eq \f(4,\r(3))r。1个晶胞中有2个原子,故空间利用率=eq \f(V球,V晶胞)×100%=eq \f(2×\f(4,3)πr3,a3)×100%=eq \f(2×\f(4,3)πr3,\f(4,\r(3))r3)×100%≈68%。
    ③六方最密堆积
    如图所示,原子的半径为r,底面为菱形(棱长为2r,其中一个角为60°),则底面面积S=2r×eq \r(3)r=2eq \r(3)r2,h=eq \f(2\r(6),3)r,V晶胞=S×2h=2eq \r(3)r2×2×eq \f(2\r(6),3)r=8eq \r(2)r3,1个晶胞中有2个原子,则空间利用率=eq \f(V球,V晶胞)×100%=eq \f(2×\f(4,3)πr3,8\r(2)r3)×100%≈74%。
    ④面心立方最密堆积
    如图所示,原子的半径为r,面对角线为4r,a=2eq \r(2)r,V晶胞=a3=(2eq \r(2)r)3=16eq \r(2)r3,1个晶胞中有4个原子,则空间利用率=eq \f(V球,V晶胞)×100%=eq \f(4×\f(4,3)πr3,16\r(2)r3)×100%≈74%。
    (3)晶体微粒与M、ρ之间的关系
    若1个晶胞中含有x个微粒,则1 ml该晶胞中含有x ml 微粒,其质量为xM g(M为微粒的相对分子质量);若该晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积),则1 ml晶胞的质量为ρa3NA g,因此有xM=ρa3NA。
    5.过渡晶体与混合型晶体
    (1)过渡晶体
    纯粹的典型晶体是不多的,大多数晶体是四类典型晶体之间的过渡晶体。偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近,因而通常当作离子晶体来处理,偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理。
    (2)混合型晶体
    像石墨这样的晶体是一种混合型晶体,既有共价键,又有金属键和范德华力。石墨晶体是层状结构,层与层之间靠范德华力维系。石墨的二维结构中,每个碳原子的配位数是3,平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2,呈sp2杂化,有一个未参与杂化的2p电子,它的原子轨道垂直于碳原子平面。由于所有的p轨道相互平行而且相互重叠,使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动,因此石墨有类似金属晶体的导电性。
    【策略4】晶体熔点高低的比较
    (1)不同类型晶体熔、沸点的比较
    ①不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体。
    ②金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。
    (2)同种类型晶体熔、沸点的比较
    ①共价晶体
    eq \x(原子半径越小)→eq \x(键长越短)→eq \x(键能越大)→eq \x(熔点越高)
    如熔点:金刚石>碳化硅>硅。
    ②离子晶体
    一般地说,阴、阳离子所带的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大。
    ③分子晶体
    a.分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高,如熔、沸点:H2O>H2Te>H2Se>H2S。
    b.组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,如熔、沸点:SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
    c.组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高,如熔、沸点:CO>N2,CH3OH>CH3CH3。
    d.同分异构体,支链越多,熔、沸点越低,如熔、沸点:
    ④金属晶体
    金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点:Na<Mg<Al。
    【策略5】掌握晶体的有关计算
    1.确定晶胞中原子坐标与投影图
    晶胞中的任意一个原子的中心位置均可用3个分别≤1的数在立体坐标系中表示出来。
    注意:在确定各原子的坐标时,要注意x、y、z轴的单位标准不一定相同。
    (1)钾型晶胞结构模型的原子坐标与投影图
    ①粒子坐标:若1(0,0,0),3(1,1,0),5(0,0,1),则6的原子坐标为(0,1,1),7为(1,1,1),9为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),\f(1,2),\f(1,2)))。
    ②x、y平面上的投影图:
    (2)铜型晶胞结构模型的原子坐标和投影图
    ①粒子坐标:若1(0,0,0),13eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),\f(1,2),0)),12eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,\f(1,2),\f(1,2))),则15的原子坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),1,\f(1,2))),11为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),\f(1,2),1))。
    ②x、y平面上的投影图:
    (3)金刚石晶胞结构模型的原子坐标和投影图
    ①若a原子为坐标原点,晶胞边长的单位为1,则原子1、2、3、4的坐标分别为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4),\f(1,4),\f(1,4)))、eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4),\f(3,4),\f(3,4)))、eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,4),\f(1,4),\f(3,4)))、eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,4),\f(3,4),\f(1,4)))。
    ②x、y平面上的投影图:
    (4)沿体对角线投影
    ①钾型晶胞
    ②铜型晶胞
    2.空间利用率的计算方法
    (1)空间利用率:指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。
    空间利用率=eq \f(球体积,晶胞体积)×100%。
    (2)空间利用率的计算步骤:首先计算晶胞中的粒子数;再计算晶胞的体积。
    如:六方晶胞(如图)。
    S=2r×eq \r(3)r=2eq \r(3)r2
    h=eq \f(2\r(6),3)r
    V(球)=2×eq \f(4,3)πr3
    V(晶胞)=S×2h=2eq \r(3)r2×2×eq \f(2\r(6),3)r=8eq \r(2)r3
    空间利用率=eq \f(V(球),V(晶胞))×100%=eq \f(2×\f(4,3)πr3,8\r(2)r3)×100%≈74%
    考向一 晶体类型的判断
    1.(2023·江苏·统考高考真题)元素C、Si、Ge位于周期表中ⅣA族。下列说法正确的是
    A.原子半径:B.第一电离能:
    C.碳单质、晶体硅、SiC均为共价晶体D.可在周期表中元素Si附近寻找新半导体材料
    【答案】D
    【详解】A.同主族元素原子半径从上往下原子半径增大,故原子半径:,A错误;
    B.同周期主族元素,从上往下原子半径增大,更易失电子,第一电离能:,B错误;
    C.晶体硅、SiC均为共价晶体,碳单质中金刚石为共价晶体,而石墨为混合晶体,C60为分子晶体,C错误;
    D.周期表中元素Si附近存在许多准金属,可在其周围寻找半导体材料,D正确。
    故选D。
    2.(2023·山东·统考高考真题·节选)卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题:
    (1)时,与冰反应生成和。常温常压下,为无色气体,固态的晶体类型为 ,水解反应的产物为 (填化学式)。
    【答案】(1)分子晶体 HF 、
    【详解】
    (1)常温常压下,为无色气体,则的沸点较低,因此,固态HOF的晶体类型为分子晶体。分子中F显-1价,其水解时结合电离的生成HF,则结合电离的,两者反应生成,因此,水解反应的产物为HF 、。
    3.(2023·全国·统考高考真题)将酞菁—钴钛菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上,制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题:
    (1)图1所示的几种碳单质,它们互为 ,其中属于原子晶体的是 ,间的作用力是 。
    【答案】(1)同素异形体 金刚石 范德华力
    【详解】
    (1)同一元素形成的不同单质之间互为同素异形体。图1所示的几种碳单质,它们的组成元素均为碳元素,因此,它们互为同素异形体;其中金刚石属于原子晶体,石墨属于混合型晶体,属于分子晶体,碳纳米管不属于原子晶体;间的作用力是范德华力;
    考向二 晶体的结构分析与计算(选择题)
    4.(2023·河北·统考高考真题)锆是重要的战略金属,可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞,为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
    A.该氧化物的化学式为
    B.该氧化物的密度为
    C.原子之间的最短距离为
    D.若坐标取向不变,将p点原子平移至原点,则q点原子位于晶胞面的面心
    【答案】B
    【详解】A.根据“均摊法”,晶胞中含4个Zr、个O,则立方氧化锆的化学式为ZrO2,选项A正确;
    B.结合A分析可知,晶体密度为,选项B错误;
    C.原子之间的最短距离为面对角线的一般,即,选项C正确;
    D.根据晶胞的位置可知,若坐标取向不变,将p点原子平移至原点,则垂直向下,q点原子位于晶胞面的面心,选项D正确;
    答案选B。
    5.(2023·湖南·统考高考真题)科学家合成了一种高温超导材料,其晶胞结构如图所示,该立方晶胞参数为。阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
    A.晶体最简化学式为
    B.晶体中与最近且距离相等的有8个
    C.晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
    D.晶体的密度为
    【答案】C
    【详解】A.根据晶胞结构可知,其中K个数:8×=1,其中Ca个数:1,其中B个数:12×=6,其中C个数:12×=6,故其最简化学式为,A正确;
    B.根据晶胞结构可知,位于晶胞顶点,Ca2+位于体心,每个为8个晶胞共用,则晶体中与最近且距离相等的有8个,B正确;
    C.根据晶胞结构可知,晶胞中B和C原子构成的多面体有14个面,C错误;
    D.根据选项A分析可知,该晶胞最简化学式为,则1个晶胞质量为:,晶胞体积为a3×10-30cm3,则其密度为,D正确;
    故选C。
    6.(2023·湖北·统考高考真题)镧La和H可以形成一系列晶体材料,在储氢和超导等领域具有重要应用。属于立方晶系,晶胞结构和参数如图所示。高压下,中的每个H结合4个H形成类似的结构,即得到晶体。下列说法错误的是
    A.晶体中La的配位数为8
    B.晶体中H和H的最短距离:
    C.在晶胞中,H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
    D.单位体积中含氢质量的计算式为
    【答案】C
    【详解】A.由的晶胞结构可知,La位于顶点和面心,晶胞内8个小立方体的中心各有1个H原子,若以顶点La研究,与之最近的H原子有8个,则La的配位数为8,故A正确;
    B.由晶胞结构可知,每个H结合4个H形成类似的结构,H和H之间的最短距离变小,则晶体中H和H的最短距离:,故B正确;
    C.由题干信息可知,在晶胞中,每个H结合4个H形成类似的结构,这样的结构有8个,顶点数为48=32,且不是闭合的结构,故C错误;
    D.1个晶胞中含有58=40个H原子,含H质量为g,晶胞的体积为(484.010-10cm)3=(4.8410-8)3cm3,则单位体积中含氢质量的计算式为,故D正确;
    答案选C。
    考向三 “均摊法”确定晶体的化学式
    7.(2022·湖北·统考高考真题)某立方卤化物可用于制作光电材料,其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是
    A.的配位数为6B.与距离最近的是
    C.该物质的化学式为D.若换为,则晶胞棱长将改变
    【答案】B
    【详解】A.配位数为与其距离最近且等距离的F-的个数,如图所示,位于体心,F-位于面心,所以配位数为6,A正确;
    B.与的最近距离为棱长的,与的最近距离为棱长的,所以与距离最近的是,B错误;
    C.位于顶点,所以个数==1,F-位于面心,F-个数==3,位于体心,所以个数=1,综上,该物质的化学式为,C正确;
    D.与半径不同,替换后晶胞棱长将改变,D正确;
    故选B。
    8.(2023·辽宁·统考高考真题)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是
    A.图1晶体密度为g∙cm-3B.图1中O原子的配位数为6
    C.图2表示的化学式为D.取代产生的空位有利于传导
    【答案】C
    【详解】A.根据均摊法,图1的晶胞中含Li:8×+1=3,O:2×=1,Cl:4×=1,1个晶胞的质量为g=g,晶胞的体积为(a×10-10cm)3=a3×10-30cm3,则晶体的密度为g÷(a3×10-30cm3)=g/cm3,A项正确;
    B.图1晶胞中,O位于面心,与O等距离最近的Li有6个,O原子的配位数为6,B项正确;
    C.根据均摊法,图2中Li:1,Mg或空位为8×=2。O:2×=1,Cl或Br:4×=1,Mg的个数小于2,根据正负化合价的代数和为0,图2的化学式为LiMgOClxBr1-x,C项错误;
    D.进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料,说明Mg2+取代产生的空位有利于Li+的传导,D项正确;
    答案选C。
    9.(2023·浙江·高考真题·节选)硅材料在生活中占有重要地位。请回答:
    (3)Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图。该晶体类型是 ,该化合物的化学式为 。
    【答案】(3)共价晶体
    【详解】
    (3)Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图可知,原子间通过共价键形成的空间网状结构,形成共价晶体;根据均摊法可知,一个晶胞中含有个Si,8个P,故该化合物的化学式为。
    考向四 晶胞的有关计算(密度、微粒间距、空间利用率、配位数、原子坐标等)
    10.(2023·重庆·统考高考真题)配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示,下列说法错误的是
    A.中心原子的配位数是4B.晶胞中配合物分子的数目为2
    C.晶体中相邻分子间存在范德华力D.该晶体属于混合型晶体
    【答案】D
    【详解】A.由题干配合物[MA2L2]的分子结构示意图可知,中心原子M周围形成了4个配位键,故中心原子M的配位数是4,A正确;
    B.由题干图示晶胞结构可知,晶胞中配合物分子的数目为=2,B正确;
    C.由题干信息可知,该晶体为由分子组成的分子晶体,故晶体中相邻分子间存在范德华力,C正确;
    D.由题干信息可知,该晶体为由分子组成的分子晶体,D错误;
    故答案为:D。
    11.(2023·山东·统考高考真题·节选)卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题:
    (3)一定条件下,和反应生成和化合物。已知属于四方晶系,晶胞结构如图所示(晶胞参数),其中化合价为。上述反应的化学方程式为 。若阿伏伽德罗常数的值为,化合物的密度 (用含的代数式表示)。
    【答案】(3)
    【详解】
    (3)一定条件下,、和反应生成和化合物X。已知X属于四方晶系,其中Cu化合价为+2。由晶胞结构图可知,该晶胞中含有黑球的个数为、白球的个数为、灰色球的个数为,则X中含有3种元素,其个数比为1:2:4,由于其中Cu化合价为+2、的化合价为-1、K的化合价为+1,根据化合价代数和为0,可以推断X为,上述反应的化学方程式为。若阿伏加德罗常数的值为,晶胞的质量为,晶胞的体积为,化合物X的密度。
    12.(2023·全国·统考高考真题·节选)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物()。回答下列问题:
    (3)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于六方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示,晶胞中含有 个。该物质化学式为 ,B-B最近距离为 。
    【答案】(3)1
    【详解】
    (3)由硼镁化合物的晶体结构可知位于正六棱柱的顶点和面心,由均摊法可以求出正六棱柱中含有个,由晶胞沿c轴的投影图可知本题所给晶体结构包含三个晶胞,则晶胞中Mg的个数为1;晶体结构中在正六棱柱体内共6个,则该物质的化学式为;由晶胞沿c轴的投影图可知,B原子在图中两个正三角形的重心,该点到顶点的距离是该点到对边中点距离的2倍,顶点到对边的垂线长度为,因此B-B最近距离为。
    13.(2022·河北·高考真题·节选)含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS),是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料,可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题:
    (6)如图是CZTS四元半导体化合物的四方晶胞。
    ①该物质的化学式为 。
    ②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,例如图中A原子的坐标为(,,),则B原子的坐标为 。
    【答案】(6)Cu2ZnSnS4 (,,)
    【详解】
    (6)①由晶胞结构可知,位于顶点和体心的锌原子个数为8×+1=2,位于面上的铜原子个数为8×=4,位于面心和棱上的锡原子个数为2×+4×=2,位于体内的硫原子个数为8,则该物质的化学式为Cu2ZnSnS4,故答案为:Cu2ZnSnS4;
    ②若将晶胞先分为上下两个相等的正方体后再将每个正方体继续分为8个相等的小正方体,则B原子位于上面的正方体分割成的8个小立方体中位于右下后方的小立方体的体心,由A原子的坐标为(,,)可知,B原子的坐标为(,,),故答案为:(,,)。
    考向五 晶体类型与物质熔沸点的关系
    14.(2023·全国·统考高考真题·节选)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物()。回答下列问题:
    (2)已知一些物质的熔点数据如下表:
    与均为第三周期元素,熔点明显高于,原因是 。分析同族元素的氯化物、、熔点变化趋势及其原因 。的空间结构为 ,其中的轨道杂化形式为 。
    【答案】(2)钠的电负性小于硅,氯化钠为离子晶体,而为分子晶体 随着同族元素的电子层数的增多,其熔点依次升高,其原因是:、、均形成分子晶体,分子晶体的熔点由分子间作用力决定,分子间作用力越大则其熔点越高;随着其相对分子质量增大,其分子间作用力依次增大 正四面体
    【详解】
    (2)与均为第三周期元素,熔点明显高于,原因是:钠的电负性小于硅,氯化钠为离子晶体,其熔点较高;而为分子晶体,其熔点较低。由表中的数据可知, 、、熔点变化趋势为:随着同族元素的电子层数的增多,其熔点依次升高,其原因是:、、均形成分子晶体,分子晶体的熔点由分子间作用力决定,分子间作用力越大则其熔点越高;随着其相对分子质量增大,其分子间作用力依次增大。的空间结构为正四面体,其中的价层电子对数为4,因此的轨道杂化形式为。
    15.(2023·全国·统考高考真题·节选)将酞菁—钴钛菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上,制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题:
    (3)气态通常以二聚体的形式存在,其空间结构如图3a所示,二聚体中的轨道杂化类型为 。的熔点为,远高于的,由此可以判断铝氟之间的化学键为 键。结构属立方晶系,晶胞如图3b所示,的配位数为 。若晶胞参数为,晶体密度 (列出计算式,阿伏加德罗常数的值为)。
    【答案】(3) 离子 2
    【详解】
    (3)由的空间结构结合相关元素的原子结构可知,Al原子价层电子对数是4,其与其周围的4个氯原子形成四面体结构,因此,二聚体中A1的轨道杂化类型为。AlF3的熔点为1090℃,远高于AlCl3的192℃,由于F的电负性最大,其吸引电子的能力最强,因此,可以判断铝氟之间的化学键为离子键。由AlF3的晶胞结构可知,其中含灰色球的个数为,蓝色球的个数为,则灰色的球为,距最近且等距的有2个,则的配位数为2。若晶胞参数为a pm,则晶胞的体积为,晶胞的质量为,则其晶体密度。
    16.(2022·福建·统考高考真题)1962年首个稀有气体化合物问世,目前已知的稀有气体化合物中,含氙(54Xe)的最多,氪 (36Kr)次之,氩(18Ar)化合物极少。是与分子形成的加合物,其晶胞如下图所示。
    回答下列问题:
    (1)基态原子的价电子排布式为 。
    (2)原子的活泼性依序增强,原因是 。
    (3)晶体熔点: (填“>”“

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