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跟踪检测（三十八） 晶体结构与性质1(1)氯酸钾熔化，粒子间克服了_的作用力；二氧化硅熔化，粒子间克服了_的作用力；碘的升华，粒子间克服了_的作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是_。(2)下列六种晶体：CO2，NaCl，Na，Si，CS2，金刚石，它们的熔点从低到高的顺序为_(填序号)。(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中，由极性键形成的非极性分子有_，由非极性键形成的非极性分子有_，能形成分子晶体的物质是_，含有氢键的晶体的化学式是_，属于离子晶体的是_，属于原子晶体的是_，五种物质的熔点由高到低的顺序是_。(4)A、B、C、D为四种晶体，性质如下：a固态时能导电，能溶于盐酸b能溶于CS2，不溶于水c固态时不导电，液态时能导电，可溶于水d固态、液态时均不导电，熔点为3 500 试推断它们的晶体类型：A._；B._；C._；D._。(5)图中AD是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型，请填写相应物质的名称：A_；B._；C._；D._。解析：(1)氯酸钾是离子晶体，熔化时破坏离子键；二氧化硅是原子晶体，熔化时破坏共价键；碘是分子晶体，升华时粒子间克服分子间作用力；熔点：原子晶体离子晶体分子晶体，所以熔点大小顺序为SiO2KClO3I2。(2)根据晶体类型分析，熔点：原子晶体离子晶体分子晶体，Si和金刚石都是原子晶体，原子半径越小，共价键越强，熔点越高，CO2和CS2都是分子晶体，相对分子质量越大熔点越高，所以熔点从低到高的顺序为。答案：(1)离子键共价键分子间SiO2KClO3I2(2)(3)CO2H2H2、CO2、HFHF(NH4)2SO4SiCSiC(NH4)2SO4HFCO2H2(4)金属晶体分子晶体离子晶体原子晶体(5)氯化铯氯化钠二氧化硅金刚石2O2、O3、N2、N4是氧和氮元素的几种单质。回答下列问题：(1)O原子中价电子占据的轨道数目为_。(2)第一电离能I1：N_O(填“”或“O；O失去一个电子后O的2p处于半充满状态，更加稳定，再失去一个电子消耗能量更高，所以第二电离能I2：ON。(3)O3看成一个O原子是中心原子，其他两个O原子为配原子的三原子分子，价电子对数2(622)3，有一个孤电子对，属于sp2杂化，空间构型为V形；因为V形空间构型正负电荷重心不重合，所以是极性分子；O原子的轨道表示式为O3中心氧原子采取sp2杂化，其中两个单电子轨道与另外两个原子形成两个键，第三个轨道有一对孤电子对，与另两个氧原子的各1个电子形成三中心四电子大键，可用符号表示。(4)因为O、N原子有比较强的吸电子能力，所以NH3和H2O既会吸引同种分子的H，又会吸引对方分子的H，从而形成氢键，所以在氨水中存在4种分子间氢键，可以表示为H3NHN、H3NHO、H2OHN、H2OHO。(5)因为N4是正面体构型，N原子占据四面体的四个顶点，所以N4中只存在NN，而N2中只存在NN，由表中数据可知，NN键长大于NN键长，NN键能小于NN键能，且二者键能差距较大，所以N4分子稳定性远小于N2。(6)分析Na2O的晶胞结构图可得，处于面心上的O2被2个晶胞共用，以图中上面的面心O2为例，在其上方还有一个同样的晶胞与其紧邻，所以每个O2周围有8个Na与之距离最近，则O2的配位数为8；Na2O晶胞中Na数为8，O2数为864，根据r(Na)x pm、r(O2)y pm及球体的体积公式可得这12个原子总体积V18x34y3，根据该晶胞的棱长为a pm，则晶胞体积V2a3，所以该晶胞的原子空间利用率为100%100%100%。答案：(1)4(2)失去一个电子后O的2p处于半充满状态，更加稳定，再失去一个电子消耗能量更高(3)V形极性(4)H3NHO、H2OHN、H2OHO(任写两种)(5)N4中NN键键能小于N2中的NN键键能，键长大于NN键键长(6)8100%3(2019武汉模拟)砷(As)是第A族元素，砷及其化合物被应用于农药和合金中。回答下列问题：(1)基态砷原子的电子排布式为_，第四周期元素中，第一电离能低于砷原子的p区元素有_(填元素符号)。(2)氮原子间能形成氮氮三键，而砷原子间不易形成三键的原因是_。(3)AsH3分子为三角锥形，键角为91.80，小于氨分子键角107，AsH3分子键角较小的原因是_。(4)亚砷酸(H3AsO3)分子中，中心原子砷的VSEPR模型是_，砷原子杂化方式为_。(5)砷化镍的晶胞如图所示。晶胞参数a360.2 pm, c500.9 pm, 120。该晶体密度的计算式为_gcm3。解析：(1)砷原子核电荷数为33，基态原子的电子排布式为Ar3d104s24p3；同一周期，从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第A族元素p为半充满状态，第一电离能大于邻近元素的第一电离能；因此第四周期元素中，第一电离能低于砷原子的p区元素有Ga、Ge、Se。(2)由于砷原子半径较大，原子间形成的键较长，pp轨道肩并肩重叠程度较小或几乎不能重叠，难以形成键，所以氮原子间能形成氮氮三键，而砷原子间不易形成三键。(3)AsH3分子键角较小的原因是砷原子电负性小于氮原子，其共用电子对离砷核距离较远，斥力较小，键角较小。(4)亚砷酸(H3AsO3)分子结构式为，砷原子的价层电子对数为4，属于sp3杂化，中心原子砷的VSEPR模型是四面体形。(5)根据砷化镍的晶胞可知：含有的镍原子个数为842，含有砷原子个数为2，所以该晶胞中含有2个砷化镍，该晶胞的质量为2 g，根据晶胞的俯视图可以求出xa pm360.21010 cm；该晶胞的体积为360.21010360.21010500.91010 cm3； gcm3。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)Ga、Ge、Se(2)砷原子半径较大，原子间形成的键较长，pp轨道肩并肩重叠程度较小或几乎不能重叠，难以形成键(3)砷原子电负性小于氮原子，其共用电子对离砷核距离较远，斥力较小，键角较小(4)四面体形sp3(5)4(2019岳阳模拟)碳和硅是自然界中大量存在的元素，硅及其化合物是工业上最重要的材料。粗硅的制备有二种方法：方法一：SiO22CSi2CO；方法二：SiO22MgSi2MgO。(1)基态硅原子中存在_对自旋相反的电子，基态Mg的最外层电子所占据的能级的电子云轮廓图是_。(2)上述反应中所有元素第一电离能最小的元素是_(填元素符号)。(3)试比较C(金刚石)、晶体Si、CO 三种物质的熔沸点从高到低的顺序_，试解释原因：_。(4)CO在配合物中可作为配体，在Cr(CO)6配合物中配位原子是_(填元素符号)，1 mol该配合物中含有键的数目是_。(5)SiO2晶胞(如图1)可理解成将金刚石晶胞(如图2)中的C原子置换成Si原子，然后在SiSi之间插入O原子而形成。推测SiO2晶胞中Si采用_杂化，OSiO的键角为_。SiO2晶胞中，含有Si原子_个和O原子_个。假设金刚石晶胞的边长为a pm，试计算该晶胞的密度_gcm3(写出表达式即可)。解析：(1)基态硅原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，每一个s能级有1个轨道，s轨道全满，有3对自旋相反的电子，2p能级有3个轨道，全充满电子，2p轨道有3对自旋相反的电子，所以基态硅原子中存在6对自旋相反的电子；Mg的基态核外电子排布式为1s22s22p63s2,3s轨道是最外层，s能级的电子云图是球形的，所以基态Mg的最外层电子所占据的能级的电子云轮廓图是球形。(2)第一电离能是原子失去最外层的一个电子所需能量，第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子，上述反应中涉及的元素有C、O、Mg、Si，其中C、O、Si是非金属元素，较难失去电子，Mg元素的金属性最强，最易失去电子，所有元素第一电离能最小的是Mg。(3)C(金刚石)、晶体Si都是原子晶体，熔点高，它们结构相似，但碳原子的半径比硅原子半径小，共价键的键能大，所以C(金刚石)的熔点比晶体Si高，而CO是分子晶体，熔沸点低，所以三种物质的熔沸点从高到低的顺序：CSiCO。(4)配体中给出孤对电子与中心离子直接形成配位键的原子叫配位原子；CO在Cr(CO)6中可作为配体，配位原子是C，CO与N2是等电子体，其结构式是CO,1 mol CO中含键的数目是2NA，所以1 mol该配合物中含有键的数目是12NA。(5)在SiO2晶体中每个硅原子与周围的4个氧原子的成键情况与金刚石晶体中的碳原子与周围4个碳原子连接的情况是相同的。所以SiO2晶胞中Si采用sp3杂化，金刚石是正四面体结构单元，其键角是10928，所以SiO2晶胞中OSiO的键角也是10928。SiO2晶体为面心立体结构，每个SiO2晶胞含有Si原子的个数为8648，按Si、O原子个数比，O原子数是16。一个金刚石晶胞含有8个C原子结构，所以一个晶胞的质量为 g g，晶胞边长为a pm，所以SiO2晶体的密度： gcm3。答案：(1)6球形(2)Mg(3)CSiCO金刚石和晶体硅都是原子晶体且晶体结构相似，C的原子半径小于硅的原子半径，所以金刚石中CC键键长短，键能大，所以金刚石的熔沸点比晶体硅大，CO是分子晶体，熔沸点最小(4)C12NA(5)sp3109288165(2019重庆诊断)C、N、O、Si、P、Ge、As及其化合物在科研和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：(1)基态氮原子核外电子占据的原子轨道数目为_。(2)图1表示碳、硅和磷三种元素的四级电离能变化趋势，其中表示磷的曲线是_(填标号)。(3)NH3的沸点比PH3高，原因是_。(4)根据等电子原理，NO电子式为_。(5)Na3AsO4中AsO的空间构型为_，As4O6的分子结构如图2所示，则在该化合物中As的杂化方式是_。(6)锗的某种氧化物晶胞结构如图3所示，该物质的化学式为_。已知该晶体密度为7.4 gcm3，晶胞边长为4.311010 m。则锗的相对原子质量为_(保留小数点后一位)。(已知：O的相对原子质量为16,4.31380，NA6.021023mol1)解析：(1)N的原子序数为7，基态氮原子核外电子排布式为1s22s22p3，占据5个原子轨道。(2)同主族自上而下第一电离能减小，P元素3p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素，故Si的第一电离能最小，由图中第一电离能可知，c为Si，P原子第四电离能为失去4s2能级中1个电子，为全满稳定状态，与第三电离能相差较大，可知b为P、a为C。(3)NH3分子间存在较强的氢键作用，而PH3分子间仅有较弱的范德华力，因此NH3的沸点比PH3高。(4)根据等电子原理，NO与N2互为等电子体，电子式为 (5)AsO中As与周围4个O原子相连，采用sp3杂化，空间构型为正四面体，根据As4O6的分子结构图，As与周围3个O原子相连，含有1个孤电子对，采用sp3杂化。(6)晶胞中Ge原子数目为4，O原子数目为864，则化学式为GeO，设锗的相对原子质量为M，则晶胞质量为g7.4 gcm3(4.31108 cm)3，解得M73.1。答案：(1)5(2)b(3)NH3分子间存在较强的氢键作用，而PH3分子间仅有较弱的范德华力(4) (5)正四面体sp3(6)GeO73.16硒化锌是一种半导体材料，回答下列问题。(1)锌在周期表中的位置_；Se基态原子价电子排布图为_。元素锌、硫和硒第一电离能较大的是_(填元素符号)。(2)Na2SeO3分子中Se原子的杂化类型为_；H2SeO4的酸性比H2SeO3强，原因是_。(3)气态SeO3分子的立体构型为_；下列与SeO3互为等电子体的有_(填标号)。ACOBNOCNCl3 DSO(4)硒化锌的晶胞结构如图所示，图中X和Y点所堆积的原子均为_(填元素符号)；该晶胞中硒原子所处空隙类型为_(填“立方体”“正四面体”或正八面体”)；若该晶胞密度为 gcm3，硒化锌的摩尔质量为M gmol1。用NA代表阿伏加德罗常数的数值，则晶胞参数a为_nm。解析：(1)Zn的原子序数是30，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，在周期表中的位置是第四周期第B族；Se的原子序数是34，原子核外有34个电子，最外层电子排布式为4s24p6，基态原子价电子排布图为元素锌金属性较强，第一电离能较小，硫和硒为同主族元素，同主族元素由上到下非金属性逐渐减弱，所以硫的非金属性强于Se，所以第一电离最大的是S。(2)Na2SeO3分子中Se原子的价电子对数为4，所以Se原子的杂化类型为sp3；H2SeO4的非羟基氧比H2SeO3多(或H2SeO4中Se的化合价更高)，所以H2SeO4酸性比H2SeO3强。(3)气态SeO3分子的价层电子对数为3，Se没有孤电子对，故分子的立体构型为平面三角形；等电子体要求原子总数相同，价电子数相同，所以与SeO3互为等电子体的离子有CO、NO。(4)硒化锌的晶胞结构中原子个数比为11，其中Se原子4个，若X和Y点所堆积的原子均为锌原子，则864，符合；则图中X和Y点所堆积的原子均为Zn原子，根据图中原子的位置可知，该晶胞中硒原子所处空隙类型为正四面体；若该晶胞密度为 gcm3，硒化锌的摩尔质量为M gmol1。用NA代表阿伏加德罗常数的数值，根据，则V，则晶胞的边长为a为 107 nm。答案：(1)第四周期第B族S(2)sp3H2SeO4的非羟基氧比H2SeO3多(或H2SeO4中Se的化合价更高)(3)平面三角形AB(4)Zn正四面体1077(2019新余模拟)A、B、C、D、E代表前四周期原子序数依次增大的五种元素。A、D同主族且有两种常见化合物DA2和DA3；工业上电解熔融C2A3制取C的单质；B、E均除最外层只有2个电子外，其余各层全充满，E位于元素周期表的ds区。回答下列问题：(1)B、C中第一电离能较大的是_(用元素符号表示)，基态D原子价电子的轨道表达式为_。(2)DA2分子的VSEPR模型是_。(3)实验测得C与氯元素形成化合物的实际组成为C2Cl6，其球棍模型如图所示。已知C2Cl6在加热时易升华，与过量的NaOH溶液反应可生成NaC(OH)4。C2Cl6属于_晶体(填晶体类型)，其中C原子的杂化轨道类型为_杂化。C(OH)4中存在的化学键有_。(4)B、C的氟化物晶格能分别是2 957 kJmol1、5 492 kJmol1，二者相差很大的原因是_。(5)D与E所形成化合物晶体的晶胞如图所示：在该晶胞中，E的配位数为_。原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。上图晶胞中，原子的坐标参数a为(0,0,0)；b为；c为。则d原子的坐标参数为_。已知该晶胞的密度为 gcm3，则晶胞中两个D原子之间的最近距离为_ pm(列出计算式即可)。解析：由A、D同主族且有两种常见化合物DA2和DA3，可推出A为O，D为S；由工业上电解熔融C2A3制取单质C，可推出C为Al；B、E均除最外层只有2个电子外，其余各层全充满，E位于元素周期表的ds区，且A、B、C、D、E五种元素原子序数依次增大，可推出B为Mg，E为Zn。(1)同周期主族元素第一电离能从左到右呈增大趋势，但第A族、A族元素的第一电离能大于其相邻元素的，故Mg、Al中第一电离能较大的是Mg。基态S原子价电子的轨道表达式为。(2)SO2分子的VSEPR模型是平面三角形。(3)Al2Cl6在加热时易升华，说明其熔沸点比较低，属于分子晶体；结合Al2Cl6的球棍模型可得Al原子形成4个共价键，其杂化轨道类型为sp3杂化。Al(OH)4中存在的化学键有极性共价键、配位键。(4)由于Al3比Mg2电荷多、半径小，所以AlF3的晶格能比MgF2的晶格能大得多。(5)在该晶胞中，1个Zn原子与4个S原子相连，其配位数为4。根据晶胞结构可知d原子的坐标参数为。该晶胞中S和Zn的个数均是4，又该晶胞的密度为 gcm3，则晶胞边长a1010pm，两个S原子之间的最近距离为面对角线长度的一半，即为 1010 pm。答案：(1)Mg(2)平面三角形(3)分子sp3极性共价键、配位键(4)Al3比Mg2电荷多、半径小(5)4 1010
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