非选择题(共7小题,共100分)
1.(2019黑龙江哈尔滨第六中学高三阶段性考试)(14分)硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)均属于硼族元素(第ⅢA族),它们的化合物或单质都有重要用途。回答下列问题: (2)已知:无水氯化铝在178 ℃升华,它的蒸气是缔合的双分于(Al2Cl6),更高温度下Al2Cl6则离解生成AlCl3单分子。
①固体氯化铝的晶体类型是 ;
②写出Al2Cl6分子的结构式 ;
③单分子AlCl3的立体构型是 ,缔合双分子Al2Cl6中Al原子的轨道杂化类型是 。
(3)晶体硼的结构单元是正二十面体,每个单元中有12个硼原子(如图),若其中有两个原子为10B,其余为11B,则该结构单元有 种不同的结构类型。
(4)金属铝属立方晶系,其晶胞边长为405 pm,密度是2.70 g·cm-3,计算确定其晶胞的类型(简单、体心或面心立方): ;晶胞中距离最近的铝原子可看作是接触的,列式计算铝的原子半径r(Al)= pm。 2.(2018山东烟台高三诊断性测试)(14分)钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产生活中有重要的应用。回答下列问题:
(1)写出As的基态原子的电子排布式 。
(2)N、P、As为同一主族元素,其电负性由大到小的顺序为 ,它们的氢化物沸点最高的是石元伍 。将NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白晶体,已知其中阴离子与S互为等电子体,则该阴离子的化学式是 。
(3)Fe3+、Co3+与、CN-等可形成络合离子。
①K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+,配体CN-中碳原子杂化轨道类型为 。
②[Co(N3)(NH3)5]SO4中Co的配位数为 ,其配离子中含有的化学键类型为 (填“离子键”“共价键”或“配位键”),C、N、O的第一电离能最大的为 ,其原因是 。
(4)砷化镓晶胞结构如下图。晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的空间构型为 。已知砷化镓晶胞边长为a pm,其密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数的数值为 (列出计算式即可)。
3.(2019安徽合肥高三调研)(14分)磷化铟和砷化铟纳米晶具备独特的光学和电学特性,广泛应用于生物医学、通信、太阳能电池等领域。回答下列问题:
(1)基态磷原子电子排布式为 ;基态As原子中未成对电子数为 。
(2)PH3分子空间构型为 ;As中As原子的杂化方式为 。
(3)AsH3与NH3在水中溶解度较大的是 ,其原因是 。
(4)酞菁铟是有机分子酞菁与金属铟形成的复杂分子,结构简式如图Ⅰ所示,该分子中存在的化学键为 (填选项字母)。
a.σ键 b.π键
c.离子键 d.配位键
(5)砷化铟的晶胞结构如图Ⅱ所示,砷化铟晶体的化学式为 ;该晶胞的棱长为人工进化a cm,则砷化铟晶体的密度为 (用含a、NA的代数式表示)。
4.(15分)是我国古代的四大发明之一,距今已有1 000多年的历史,其成分是木炭(C)、硫粉(S)和硝酸钾(KNO3)。回答下列有关问题:
(1)爆炸生成无毒的气体和K2S,该反应的化学方程式为 。
(2)Se与S同主族,则Se原子的核外电子排布式为[Ar] ,有 对成对电子。
(3)C、N、O、K的电负性由大到小的顺序是 。
(4)爆炸除生成K2S外,还生成少量K2S2,其结构类似于Na2O2。则K2S2中含有的化学键类型为 。
(5)K2S遇酸生成H2S,H2S分子中,S原子的杂化轨道类型是 ;KNO3可电离出N,N的空间构型是 。
(6)K2S的晶胞结构如图所示。其中K+的配位数为 ,若K2S晶体的密度为ρ g·cm-3,则晶胞中距离最近的两个S2-核间距为 cm(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
5.(2018河北五校联盟高三联考)(14分)已知:周期表中前四周期的六种元素A、B、C、D、E、F核电荷数依次增大,其中A原子核外有三个未成对电子;化合物B2E的晶体为离子晶体,E原子核外的M层中只有两对成对电子;C元素是地壳中含量最高的金属元素;D单质的熔点在同周期元素形成的单质中是最高的;F2+核外各层电子均充满。请根据以上信息,回答下列问题:
(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为 。(用元素符号表示)
(2)B的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点高,理由是 。
(3)E的最高价氧化物分子的空间构型是 ,是 分子(填“极性”“非极性”)。
(4)F原子的核外电子排布式是 。
(5)E、F形成某种化合物有如图所示两种晶体结构(深球表示F原子),其化学式为 。(a)中E原子的配位数为 。若在(b)的结构中取出一个平行六面体作为晶胞,则平均一个晶胞中含有 个F原子。结构(a)与(b)中晶胞的原子空间利用率相比,(a) (b)(填“>”“<”或“=”)。
6.(2019湖北省部分重点中学高三起点考试)(15分)氮、氧、硫、磷是与生命活动密切相关的元素。回答下列问题:
(1)SO2分子的VSEPR模型名称是 。
(2)N、O、P三种元素第一电离能由大到小的顺序是 。
(3)气态氢化物氨(NH3)和膦(PH3)的键角较大的是(填化学式) ,原因是 。
(4)SCN-中C原子的杂化类型为 杂化,1 mol SCN-中含π键的数目为 NA。
(5)晶胞有两个基本要素:
①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。磷化硼是一种超硬耐磨的涂层材料,其晶胞结构如图所示,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(,0);D为(1,1,1)。则C原子的坐标参数为 。
②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。P原子与B原子的最近距离为a cm,则磷化硼晶胞的边长为 cm(用含a的代数式表示)。
7.(2018山西临汾模拟)(14分)B、C、N是几种常见的非金属元素,其形成的各种化合物在自然界中广泛存在。
图1
图2
六方相氮化硼
图3
(1)基态硼原子的电子排布式为 ;C、N元素的第一电离能由大到小的顺序为 。
(2)BF3与一定量的水可形成如图1的晶体R。
①晶体R中各种微粒间的作用力涉及 (填字母);
a.离子键 b.共价键
c.配位键 d.金属键
②R中阴离子的空间构型为 。
(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)与CaCl2溶液可形成配离子(结构如图2),乙二胺分子中氮原子的杂化类型为 ;乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于铵,但乙二胺比三甲胺的沸点高得多,原因是 。
(4)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,其结构与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂;它的晶体结构如图3所示,六方相氮化硼质地软的原因是 。
课时规范练37 晶体结构与性质
1.答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1
(2)①分子晶体
②或
③平面三角形 sp3聚氨酯泡沫杂化
(3)3 (4)面心立方晶胞 或143
解析 (1)镓是31号元素,其原子核外有31个电子,根据构造原理知其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。
(2)①分子晶体的熔、沸点较低,氯化铝的熔、沸点较低,所以为分子晶体;
②铝原子和氯原子之间形成共价键,还形成一个配位键,其结构为或;
③氯化铝中每个铝原子含有3个共价键,且不含孤电子对,为平面三角形结构,缔合双分子Al2Cl6中Al原子的轨道杂化类型为sp3。
(3)两个10B相邻、相间、相对,所以共有3种不同结构类型。
(4)每个晶胞中含有铝原子个数=×NA=×6.02×1023 mol-1=4,该晶胞的每个顶点上和每个面上都含有一个Al原子,为面心立方晶胞;面心立方晶胞中,前缀每个面的对角线上三个原子紧挨着,所以每个铝原子半径==143 pm。
2.答案 (1)[Ar]3d104s24p3
(2)N>P>As NH3 N
(3)①sp ②6 共价键、配位键 N 氮原子2p轨道上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子
(4)正四面体
解析 (1)As的原子序数为33,由构造原理可知电子排布为[Ar]3d104s24p3。(2)As、P我和qq的故事、N元素属于同一主族元素,其原子序数逐渐减小,则其电负性逐渐增大,即N>P>As;它们的氢化物中NH3中存在氢键,沸点最高;原子个数相等价电子数相等的微粒属于等电子体,且等电子体结构相似,阴离子与S互为等电子体,且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构,则该离子是N。(3)①CN-中C原子价层电子对个数=1+×(4+1-1×3)=2,所以采取sp杂化;②C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大,但氮原子2p轨道上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子,所以其第一电离能大小顺序是N>O>C。(4)Ga与周围等距离且最近的As形成的空间构型为Ga在中心As在四个顶点形成的正四面体结构;由题图可知一个晶胞占有4个Ga原子和4个As原子,若晶胞的边长为a pm,则晶胞体积为(a×10-10)3 cm3,晶体的密度为ρ g·cm-3,则晶胞质量为(a×10-10)3 cm3×ρ g·cm-3=ρa3×10-30 g,则ρa3韧性剪切带×10-30 g×NA mol-1=4×145 g·mol-1,则NA=。
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