2019届二轮复习 物质结构与性质 作业（全国通用） (4) 练习

物质结构与性质

1． (1)硅主要以硅酸盐、________等化合物的形式存在于地壳中。

(2)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以____________相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献____________个原子。

(3)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为__________________。

(4)在硅酸盐中，SiO四面体[如下图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根：其中Si原子的杂化形式为______________，Si与O的原子数之比为______________，化学式为________________。

答案　(1)二氧化硅　(2)共价键　3

(3)Mg2Si＋4NH4Cl===SiH4＋4NH3＋2MgCl2

(4)sp3　1∶3　[SiO3]或SiO

解析　(1)金刚石晶胞的面心上各有一个原子，面上的原子对晶胞的贡献是。

(4)在多硅酸根中每个硅原子都与4个O形成4个Si—O单键，因而Si原子都是sp3杂化；观察图(b)可知，每个四面体通过两个氧原子与其他四面体连接形成链状结构，因而每个四面体中硅原子数是1，氧原子数＝2＋2×＝3，即Si与O的原子个数比为1∶3，化学式为[SiO3]。

2．元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。

X与Y所形成化合物晶体的晶胞如下图所示。

①在1个晶胞中，X离子的数目为________。

②该化合物的化学式为________。

答案　①4　②ZnS

解析　①由晶胞结构可知，一个晶胞中X离子的数目为8×＋6×＝4个。②Y在晶胞内部，共4个，化学式为ZnS。

3． Al2O3在一定条件下可制得AlN，其晶体结构如下图所示，该晶体中Al的配位数是________。

答案　4

解析　分析AlN晶体结构示意图，与Al原子距离最近且等距离的N原子数为4。

4． NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH3＋3F2NF3＋3NH4F

上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有_______________________(填序号)。

a．离子晶体   b．分子晶体   c．原子晶体   d．金属晶体

答案　abd

解析　NH3、F2、NF3都是分子晶体，Cu是金属晶体，NH4F是离子晶体。

5．利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，下图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为________________________________________。

答案　2　BN

解析　○：1＋8×＝2，：1＋4×＝2

所以每个晶胞中含有B原子的个数为2，其化学式为BN。

6．前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有一个，并且A－和B＋的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们的价电子层中未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。

(3)A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。

①该化合物的化学式为____________；D的配位数为______________。

②列式计算该晶体的密度________ g·cm－3。

(4)A－、B＋和C3＋三种离子组成的化合物B3CA6，其中化学键的类型有__________________；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为__________，配位体是__________。

答案　(3)①K2NiF4　6

②＝3.4

(4)离子键、配位键　[FeF6]3－　F－

解析　有4个未成对电子的一定是过渡金属，前四周期元素中只有3d64s2符合，因而C为Fe元素，顺推出D为Ni，B为K，A为F。

(3)①A(F)原子数＝1××16＋1××4＋2＝8

B(K)原子数＝1××8＋2＝4

D(Ni)原子数＝1××8＋1＝2

即该化合物的化学式为K2NiF4

D的配位体是距其最近的异种原子A，分别在它的前面、后面、左边、右边、上边、下边，共6个A原子。

(4)在K3[FeF6]中K＋与[FeF6]3－之间是离子键，[FeF6]3－中Fe3＋与F－之间是配位键，Fe3＋是中心体，F－是配位体。

7． 用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为361 pm。又知铜的密度为9.00 g·

cm－3，则铜晶胞的体积是__________cm3、晶胞的质量是________g，阿伏加德罗常数为________(列式计算，已知Ar(Cu)＝63.6)。

答案　4.70×10－23　4.23×10－22　NA＝＝6.01×1023 mol－1

8． 一项科学研究成果表明，铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。

(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn2O4。

①写出基态Mn原子的价电子排布式为____________________________________。

②CO的空间构型是__________________(用文字描述)。

(2)在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化为CO2，HCHO被氧化为CO2和H2O。

①根据等电子体原理，CO分子的结构式为_________________________________。

②CO2分子中C原子轨道的杂化类型为____________________________________。

③1 mol甲醛(HCHO)分子中含有的σ键数目为______________________________。

(3)向CuSO4溶液中加入过量NH3·H2O溶液可生成[Cu(NH3)4]2＋。不考虑空间构型，[Cu(NH3)4]2＋的结构可用示意图表示为______________________。

答案　(1)①3d54s2　②平面三角形　(2)①C≡O　②sp杂化　③3×6.02×1023个(或3NA)　(3)

解析　(1)CO的价层电子对数为3＋(4＋2－2×3)＝3，所以其空间构型为平面三角形。

(2)①CO与N2互为等电子体，故其结构式为C≡O，②CO2分子为直线形，C原子的杂化类型为sp，③甲醛的结构式为CHOH，所以1 mol HCHO中含有σ键数目为3NA。

(3)Cu提供空轨道，N提供孤电子对。

9． 铜及其合金是人类最早使用的金属材料。

(1)金属铜采取下列哪种方式堆积          (　　)

(2)在1个Cu2O晶胞中(结构如上图所示)，Cu原子配位数为__________。

(3)科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如下：

①胆矾的化学式用配合物的形式表示为____________。

②胆矾中SO的空间构型为________，H2O中O原子的杂化类型为________。

③某兴趣小组称取2.500 g胆矾晶体，逐渐升温使其失水，并准确测定不同温度下剩余固体的质量，得到如图所示的实验结果示意图。下列说法正确的是                                          (　　)

A．晶体从常温升到105 ℃的过程中只有氢键断裂

B．胆矾晶体中形成配位键的4个水分子同时失去

C．120 ℃时，剩余固体的化学式是CuSO4·H2O

D．按胆矾晶体失水时所克服的作用力大小不同，晶体中的水分子可以分为3种

答案　(1)C　(2)2　(3)①[Cu(H2O)4]SO4·H2O　②正四面体形　sp3杂化　③CD

解析　(1)金属Cu采取面心立方堆积，C正确。(2)○为1＋8×＝2，为4个。所以代表Cu原子，○代表氧原子。一个Cu原子周围有2个O原子，所以其配位数为2。(3)在CuSO4晶体中含有4个配位键，配位数为4，所以CuSO4·5H2O用配合物可表示为[Cu(H2O)4]SO4·H2O，SO的空间构型为正四面体形，H2O分子中O原子采取sp3杂化。

n(晶体)＝0.01 mol。2.500 g－2.140 g＝0.36 g，失去0.02 mol水，所以从常温到105 ℃的过程中除了断裂氢键，还断裂配位键，A错；根据上述分析，B错；C项2.500 g－1.780 g＝0.72 g，失去0.04 mol，所以还剩1个结晶水分子，正确；D项，102～113 ℃失去2个水分子、113～258 ℃，再失去2个水分子，258 ℃以上再失去一个水分子，所以按克服的作用力大小不同，晶体中的水分子可以分为3种，正确。

10．化学中的某些元素是与生命活动密不可分的元素。请回答下列问题：

(1)NH4NO3是一种重要的化学肥料，其中N原子的杂化方式分别是________，NO的空间构型为____________。

(2)A、B、C三元素的原子序数依次增大，它们原子的最外层电子排布均为4s1。

①B元素基态原子电子排布式为___________________________________________。

②A元素单质的晶体堆积模型为________(填字母)，其空间利用率为__________。

③氢元素与C元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图。则该化合物的化学式为__________(小白球表示H，小黑球表示C)。

(3)已知氮化硼(BN)的一种晶体结构与金刚石相似，则B—N—B之间的夹角是________，氮化硼的密度为3.52 g·cm－3，则B—N键的键长是________pm(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA)。

答案　(1)sp3、sp2杂化　平面三角形

(2)①1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1

②b　68%

③CuH

(3)109°28′　××1010

解析　(1)NH为正四面体结构，所以N原子的杂化方式为sp3，NO中含有3对价层电子对，其离子构型为平面三角形，N原子采取sp2杂化。

(2)A、B、C的价电子构型分别为4s1、3d54s1、3d104s1，所以A为K，B为Cr，C为Cu。K为体心立方堆积，Cu为面心立方最密堆积，体心立方堆积的空间利用率为68%，而面心立方最密堆积的空间利用率为74%。

③H()∶6×＋1＋3＝6

Cu()∶12×＋2×＋3＝6

其化学式为CuH。

(3)BN的基本结构单元为正四面体，所以B—N—B之间的夹角为109°28′。一个金刚石晶胞中含有C原子数为8×＋6×＋4＝8个，所以一个BN晶胞中含有4个B原子，4个N原子，设晶胞的棱长为a cm，则B—N的键长为(为体对角线的)。

a3·3.52×NA＝4×25

a＝

所以其键长为××1010 pm。

11．现有六种元素，其中A、B、C、D为短周期主族元素，E、F为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。

(1)A的基态原子最外层有______种不同运动状态的电子。

(2)E2＋的基态核外电子排布式为____________________。

(3)A、B、C三种元素的最简单氢化物的熔点由低到高的顺序是________。A、B、C三种元素组成的分子中与AC2互为等电子体的分子为________________(用元素符号表示)。

(4)BD3中心原子的杂化方式为________，其分子空间构型为____________。

(5)用晶体的X射线衍射法对F的测定得到以下结果：F的晶胞为面心立方最密堆积(如下图)，又知该晶体的密度为ρ g·cm－3，晶胞中该原子的配位数为______________；F的原子半径是________ cm(阿伏加德罗常数为NA)。

答案　(1)4　

(2)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5

(3)CH4＜NH3＜H2O　N2O

(4)sp3　三角锥形

(5)12　×

解析　A的电子排布式为1s22s22p2，为C元素；B的电子排布式为1s22s22p3，为N元素；C的电子排布式为1s22s22p4，为O元素；D为Cl元素，E为Mn元素，F为Cu元素。

(1)有几个电子就有几种运动状态，所以C元素的最外层应有4种不同运动状态的电子。

(3)对于CH4、NH3、H2O，由于H2O、NH3均存在分子间氢键，所以熔点H2O＞NH3＞CH4，在C、N、O组成的分子中与CO2互为等电子体的分子为N2O。

(4)NCl3中N原子采取sp3杂化，其分子空间构型为三角锥形。

(5)铜原子半径为面对角线的，设棱长为a，

则a3·ρ·NA＝4×64

a＝＝4

r＝＝× cm。

12．(1)氨气易溶于水生成氨水，氨水电离生成铵根离子，铵根离子中氮原子采取________杂化，NH中H—N—H键角比NH3中H—N—H键角大，原因是__________________。

(2)Cu3N形成的晶体结构如图所示，N3－的配位数是________________。

(3)常温常压下，给水施加一个弱电场便可形成冰，称之为“热冰”，热冰中微粒间存在的作用力有________，其大小顺序是__________。

(4)NaF和NaCl属于同一主族的钠盐，但NaF的莫氏硬度比NaCl大，原因是__________。

答案　(1)sp3　氨气分子中氮原子上有一对孤电子对，铵根离子中氮原子上没有孤电子对，排斥力小

(2)6

(3)化学键、范德华力、氢键　化学键＞氢键＞范德华力

(4)相同类型的离子晶体，晶格能与离子半径成反比，离子晶体的晶格能越大，其莫氏硬度越大，氟离子半径小于氯离子半径，所以氟化钠的晶格能大于氯化钠，则NaF的莫氏硬度比NaCl大

解析　(1)铵根离子中含有4个键，没有孤电子对，氮原子采取sp3杂化，氨气分子中氮原子上有一对孤电子对，铵根离子中氮原子上没有孤电子对，排斥力小。

(2)○∶8×＝1

∶12×＝3

所以○代表N3－，代表Cu＋

N3－的配位数为6(上下、前后、左右)。

(3)热冰中微粒间存在的作用力有化学键、范德华力、氢键，微粒间作用力大小顺序是化学键＞氢键＞范德华力。

(4)相同类型的离子晶体，晶格能与离子半径成反比，离子晶体的晶格能越大，其莫氏硬度越大，氟离子半径小于氯离子半径，所以氟化钠的晶格能大于氯化钠，则NaF的莫氏硬度比NaCl大。

13．已知A、B、C、D、E、F为元素周期表中原子序数依次增大的前20号元素。A与B，C、D与E分别位于同一周期。A原子L层上有2对成对电子，B、C、D的核外电子排布相同的简单离子可形成一种C3DB6型离子晶体X，CE、FA为电子数相同的离子晶体。

(1)写出A元素的基态原子价电子排布式__________；F离子电子排布式为__________。

(2)写出X的化学式__________________________，化学名称为_________________。

(3)写出X涉及金属冶炼中的一个化学方程式_______________________________。

(4)试解释工业冶炼D不以DE3而是以D2A3为原料的原因：_____________________

________________________________________________________________________。

(5)CE、FA的晶格能分别为786 kJ·mol－1、3 401 kJ·mol－1，试分析导致两者晶格能差异的主要原因是

________________________________________________________________________。

(6)F与B可形成离子化合物，其晶胞结构如图所示：F与B形成离子化合物的化学式为________；该离子化合物晶体的密度为a g·cm－3，则晶胞的体积是________________(只要求列出算式)。

答案　(1)2s22p4　1s22s22p63s23p6

(2)Na3AlF6　六氟合铝酸钠

(3)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑

(4)Al2O3为离子晶体而AlCl3为分子晶体，熔融状态下AlCl3不导电

(5)CaO晶体中Ca2＋、O2－的带电量大于NaCl晶体中Na＋、Cl－的带电量

(6)CaF2　

解析　由A原子L层上有2对成对电子，可知A原子的电子排布为1s22s22p4，为氧元素；A与B同周期，且B原子序数大于A的，故B必为氟元素；则可根据C3DB6为离子晶体，且B、C、D的简单离子核外电子排布相同，结合化合价可推出C、D分别为钠元素和铝元素，X为Na3AlF6；由CE、FA为电子数相同的离子晶体可推出二者分别为NaCl和CaO。(6)由图中看出，每个晶胞中含有Ca原子个数8×＋6×＝4，F原子全部在该晶胞内部，故该晶胞含有F原子个数为8，其化学式为CaF2；取一个晶胞，其质量为，则其体积为质量除以密度，即。