2021届一轮复习人教版第38讲　晶体结构与性质作业 8页

第38讲　晶体结构与性质 ‎1．(1)SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为________，微粒间存在的作用力是________，SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是________________。‎ ‎(2)氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为________(填元素符号)。MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(3)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成π键。从原子半径大小的角度分析，C、O原子间能形成π键，而Si、O原子间不能形成π键的原因是_____________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ SiO2属于________晶体，CO2属于________晶体，所以熔点：CO2________(填“<”“＝”或“>”)SiO2。‎ ‎(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2 4种晶体的构成微粒种类分别是________________________________________________________________________，‎ 熔化时克服的微粒间的作用力分别是________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)SiC与晶体硅结构相似，晶体硅中一个硅原子与周围四个硅原子相连，呈正四面体结构，所以杂化方式是sp3，则SiC晶体中C原子杂化方式为sp3；因为Si—C的键长小于Si—Si，所以熔、沸点高低顺序为SiC>Si。‎ ‎(2)SiC电子总数是20，则该氧化物为MgO；晶格能与离子晶体中离子所带电荷数成正比，与离子半径成反比，MgO与CaO的离子所带电荷数相同，Mg2＋半径比Ca2＋小，故MgO的晶格能大，熔点高。‎ ‎(3)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，pp轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π键。SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，所以熔点：SiO2>CO2。‎ ‎(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，构成微粒为原子，熔化时破坏共价键；CO2为分子晶体，由分子构成，以分子间作用力结合。‎ 答案：(1)sp3　共价键　SiC>Si ‎(2)Mg　Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO的晶格能大 ‎(3)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，pp轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π键　原子　分子　<‎ ‎(4)原子、原子、原子、分子　共价键、共价键、共价键、分子间作用力 ‎2．(2020·福州一中质检)(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方堆积，则该晶胞中属于1个体心立方晶胞的金属原子数目是____________。氯化铯晶体的晶胞结构如图1所示，则Cs＋的配位数是____________。‎ ‎(2)铜的氢化物的晶胞结构如图2所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(3)图3为F－与Mg2＋、K＋形成的某种离子晶体的晶胞，其中“○”表示的离子是________(填离子符号)。‎ ‎(4)实验证明，KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图4所示)，已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：‎ 离子晶体 NaCl KCl CaO 晶格能/(kJ·mol－1)‎ ‎786‎ ‎715‎ ‎3 401‎ 则这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是 ‎________________________________________________________________________。‎ MgO晶体中一个Mg2＋周围与它最邻近且等距离的Mg2＋有________个。‎ 解析：(1)体心立方晶胞中，1个原子位于体心，8个原子位于立方体的顶点，故1个晶胞中金属原子数目为8×＋1＝2；氯化铯晶胞中，Cs＋位于体心，Cl－位于顶点，Cs＋的配位数为8。(2)由晶胞结构可知，粒子个数比为1∶1，化学式为CuH，＋1价的铜与－1价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为CuCl2和HCl。(3)由晶胞结构可知，黑球平均有1个，灰球平均有1个，白球平均有3个，由电荷守恒可知n(Mg2＋)∶n(K＋)∶n(F－)＝1∶1∶3，故白球为F－。(4)由3种离子晶体的晶格能数据可知，离子所带电荷越多、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，其熔点越高；离子所带电荷数：Ti3＋>Mg2＋，离子半径：Mg2＋＜Ca2＋，所以熔点：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶体中一个Mg2＋周围与它最邻近且等距离的Mg2＋有12个。‎ 答案：(1)2　8‎ ‎(2)2CuH＋3Cl22CuCl2＋2HCl ‎(3)F－　(4)TiN>MgO>CaO>KCl　12‎ ‎3．铬的同位素有 Cr、Cr、Cr、Cr。铬及其化合物在生活、生产中有广泛应用。回答下列问题：‎ ‎(1)基态 Cr的价层电子排布图为____________________________________________。‎ ‎(2)交警用“酒精仪”查酒驾，其化学反应原理为2K2Cr2O7＋3CH3CH2OH＋8H2SO4―→3CH3COOH＋2Cr2(SO4)3＋2K2SO4＋11H2O。‎ ‎①CH3CH2OH、CH3COOH的沸点高于对应的CH3OCH3(二甲醚)、HCOOCH3(甲酸甲酯)，主要原因是__________________________________________________。‎ ‎②CH3COOH分子中碳原子的杂化类型是______________；‎ CH3COOH分子中σ键和π键的数目之比为____________。‎ ‎③K2SO4晶体中阴离子的立体构型是______________。该反应中，只含极性键的极性分子有__________(填分子式)。‎ ‎(3)CrF3晶体、CrBr3晶体的熔点分别为1 100 ℃以上、79 ℃，其可能的原因是_____________________________________________________________________________。‎ ‎(4)晶体铬的晶胞结构如图甲所示，其堆积模型为______________；铬原子的配位数为______。‎ ‎(5)铬的一种氧化物晶胞如图乙所示。六棱柱边长为a nm，高为b nm，NA代表阿伏加德罗常数的值。该晶体的化学式为____________；该晶体的密度ρ＝____________ g·cm－3(列出计算式即可)。‎ 解析：(1)基态铬原子的价层电子排布式为3d54s1。(2)①乙醇、乙酸分子间存在氢键，氢键比范德华力强，所以，乙醇的沸点高于二甲醚，乙酸的沸点高于甲酸甲酯。②CH3COOH分子中—CH3中碳原子采用sp3杂化，—COOH中碳原子采用sp2杂化。单键都是σ键，1个碳氧双键含1个σ键和1个π键，故CH3COOH分子中σ键和π键的数目之比为7∶1。③K2SO4的阴离子是SO，SO的立体构型是正四面体形，乙醇、乙酸分子中存在碳碳非极性键，H2O、H2SO4分子中只含极性键。(3)三氟化铬、三溴化铬的晶体类型不同，故熔点相差较大。(4)图甲为体心立方堆积，铬原子的配位数为8。(5)根据均摊法，1个晶胞含4个铬离子，含氧离子数目为12×1/6＋2×1/2＋3＝6，则该晶体的化学式为Cr2O3。六棱柱的底由6个正三角形组成，每个正三角形的面积为a2。‎ 答案：(1)‎ ‎(2)①CH3CH2OH、CH3COOH分子间存在氢键 ‎②sp2、sp3　7∶1　③正四面体形　H2O、H2SO4‎ ‎(3)CrF3是离子晶体，CrBr3是分子晶体，离子键比分子间作用力强 ‎(4)体心立方堆积　8‎ ‎(5)Cr2O3　 ‎4．尿素是含氮量极高的氮肥，在适当条件下NH3与CO2作用可转化为尿素：2NH3＋CO2―→CO(NH2)2＋H2O。‎ ‎(1)写出基态氮原子的价电子排布图：______________________________________，‎ 上述反应涉及元素中，电负性最大的是______，C、N、O属于同一周期，其中______两种元素第一电离能之差最大。‎ ‎(2)上述反应中，碳原子的杂化轨道类型变化为____________________________；NH3、CO2、H2O三种分子中共价键的键角由大到小的顺序为_________________________；‎ CO2分子中存在极性键，但它是非极性分子，其原因是__________________________。‎ ‎(3)已知尿素的熔点为132.7 ℃，则其晶体类型为__________，研究表明，尿素晶体存在分子间氢键，请表示出尿素晶体中的两类氢键：__________________________________。‎ ‎(4)碳元素能形成多种同素异形体，其中金刚石的晶胞结构如图所示。则一个晶胞的质量是______，该晶胞的空间利用率为________(用含π的式子表示)。‎ 解析：(1)非金属性越强，电负性越大，故电负性最大的元素是氧元素，C、N、O三种元素的第一电离能大小顺序为N>O>C，故氮、碳元素的第一电离能之差最大。(2)CO2中碳原子为sp杂化，尿素中碳原子为sp2杂化。NH3、CO2、H2O三种分子中，CO2属于直线形分子，键角为180°，另外两种分子的中心原子均为sp3杂化，但水分子中有2对孤电子对，故键角小于NH3分子中的键角。CO2分子是直线形分子，其正负电荷中心重合，故为非极性分子。(3)由尿素的熔点知其是分子晶体。尿素分子中的两个氮原子、一个氧原子上均有孤电子对，且尿素分子中有4个氢原子，所以氢键类型为N—H…N、N—H…O。(4)每个晶胞中，8个顶点、6个面上各有一个原子，晶胞内有4个原子，故一个金刚石晶胞中共有8个碳原子，物质的量为 mol，质量为 g。设晶胞参数为a，则晶胞面对角线长度为a，设碳原子半径为r，则晶胞体对角线长度为8r，a2＋(a)2＝(8r)2，r＝a，8个碳原子的总体积为8×πr3，晶胞的体积为a3，由此求出空间利用率为π。‎ 答案：(1)　氧(或O)　氮与碳(或N与C)‎ ‎(2)由sp杂化转化为sp2杂化　CO2>NH3>H2O　CO2分子是直线形分子，其正负电荷中心重合 ‎(3)分子晶体　N—H…N、N—H…O　(4) g　π ‎5．(2020·东营质检)石墨、石墨烯及金刚石是碳的同素异形体。‎ ‎(1)以NiCrFe为催化剂，一定条件下可将石墨转化为金刚石。基态Fe原子未成对电子数为______。设石墨晶体中碳碳键的键长为a m，金刚石晶体中碳碳键的键长为b m，则a______(填“>”“<”或“＝”)b，原因是____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)比较表中碳卤化物的熔点，并分析其熔点变化的原因：_______________________。‎ CCl4‎ CBr4(α型)‎ CI4‎ 熔点/℃‎ ‎－22.92‎ ‎48.4‎ ‎168(分解)‎ ‎(3)金刚石的晶胞如图1所示。已知ZnS晶胞与金刚石晶胞排列方式相同，若图1中a与ZnS晶胞中Zn2＋位置相同，则S2－在ZnS晶胞中的位置为______。‎ ‎(4)石墨烯中部分碳原子被氧化后，转化为氧化石墨烯。‎ ‎①在图3所示的氧化石墨烯中，采取sp3杂化形式的原子有______(填元素符号)。‎ ‎②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号C与相邻C原子间键能的变化是______(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎(5)石墨烯具有很大的比表面积，有望用于制超级电容器。若石墨烯中碳碳键的键长为a m，12 g单层石墨烯单面的理论面积约为__________m2(列出计算式即可)。‎ 解析：(1)基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，未成对电子数为4。在金刚石晶体中，C原子采用sp3杂化，碳原子之间只存在σ键，而石墨晶体中的C原子采用sp2杂化，碳原子之间除了σ键外还有大π键，使得石墨晶体中的碳碳键的键长比金刚石晶体中碳碳键的键长短。(2)碳卤化物都是分子晶体，分子间通过范德华力相结合，对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，其分子间范德华力越强，熔点越高，由于相对分子质量：CCl4