PAGEPAGE8第38講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.(1)BeO立方晶胞如下圖所示。①BeO晶體中,O2-的配位數(shù)為。

②若BeO晶體的密度為dg·cm-3,則晶胞參數(shù)a=(列出計算式即可)。

(2)氟化亞鐵晶胞屬于四方晶系,其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示,依據(jù)圖中所示數(shù)據(jù)計算該晶體密度ρ=g·cm-3(列出計算式即可)。

(3)NaCl晶體的結(jié)構(gòu)如下圖所示。已知:NaCl晶體的密度為ag·cm-3,則NaCl晶體中最近兩個Na+的距離的數(shù)學(xué)表達式為cm(用含a、NA的式子表示)。

(4)如下圖所示為NiO晶體的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖。①該晶胞中占有陰、陽離子總數(shù)是。

②已知在NiO晶體中Ni2+的半徑為apm,O2-的半徑為bpm,它們在晶體中是緊密接觸的,則在NiO晶體中原子的空間利用率為(用含字母a、b的計算式表達)。

2.(2024·廣州第一次調(diào)研)鉻、鈦及其化合物在工業(yè)上有重要用途,回答下列問題:(1)Cr基態(tài)原子價層電子的軌道表達式(電子排布圖)為。

(2)氮化鉻(CrN)在超級電容器領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景,可由CrCl3·6H2O與尿素[(NH2)2CO]反應(yīng)先得到協(xié)作物Cr[OC(NH2)2]6Cl3,然后在通有NH3和N2混合氣體的反應(yīng)爐內(nèi)熱分解制得。尿素構(gòu)成元素中電負性由大到小的依次為,中心碳原子的雜化類型為;Cr[OC(NH2)2]6Cl3含有的化學(xué)鍵類型有。

(3)氮化鉻的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉的相同,氮化鉻熔點(1282℃)比氯化鈉的高,主要緣由是。

(4)鈣鈦礦(CaTiO3)型的結(jié)構(gòu)可看作氧化物超導(dǎo)相結(jié)構(gòu)的基本單元。①圖A為立方鈣鈦礦(CaTiO3)結(jié)構(gòu)的晶胞,晶胞邊長為anm。Ca處于晶胞的頂點,則Ti處于位置,O處于位置;與Ca緊鄰的O個數(shù)為,Ti與O間的最短距離為nm。

②在圖B中畫出立方鈣鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示(要求:Ti處于晶胞的頂點;△、●、○所代表的原子種類與圖A相同)。圖A圖B3.(2024·廣東汕頭期末)釩(23V)是我國的豐產(chǎn)元素,廣泛應(yīng)用于催化及鋼鐵工業(yè),有“化學(xué)面包”、金屬“維生素”之稱。回答下列問題:(1)釩原子的核外電子排布式為,在元素周期表中的位置為。

(2)V2O5常用作SO2轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑?；鶓B(tài)S原子電子占據(jù)最高能級的電子云輪廓為形;氣態(tài)SO3以單分子形式存在,其分子的立體構(gòu)型為形;固體SO3的三聚體環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖1所示,該結(jié)構(gòu)中S—O鍵長有a、b兩類,b鍵的鍵長大于a鍵的鍵長的緣由為。

圖1圖2圖3(3)V2O5溶解在NaOH溶液中,可得到釩酸鈉(Na3VO4),該鹽陰離子中V的雜化軌道類型為;也可得到偏釩酸鈉,其陰離子呈如圖2所示的無限鏈狀結(jié)構(gòu),則偏釩酸鈉的化學(xué)式為。

(4)釩的某種氧化物晶胞結(jié)構(gòu)如圖3所示。該氧化物的化學(xué)式為,若它的晶胞參數(shù)為xnm,則晶胞的密度為g·cm-3。

4.(2024·廣東汕頭二模)以氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)為代表的第三代半導(dǎo)體材料目前已成為全球半導(dǎo)體探討的前沿和熱點,如砷化鎵燈泡壽命是一般燈泡的100倍,而耗能僅為10%,推廣砷化鎵等發(fā)光二極管(LED)照明,是節(jié)能減排的有效舉措。(1)鎵為元素周期表第31號元素,基態(tài)鎵原子的電子排布式為,核外電子占據(jù)最高能層符號為。

(2)氮化鎵與金剛石具有相像的晶體結(jié)構(gòu),氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以鍵相結(jié)合,氮化鎵屬于晶體。

(3)下列說法正確的是(填字母)

A.第一電離能:As<GaB.砷和鎵都屬于p區(qū)元素C.電負性:As<GaD.半導(dǎo)體GaP、SiC與砷化鎵為等電子體(4)①砷化鎵是將(CH3)3Ga和AsH3用MOCVD(金屬有機物化學(xué)氣相沉積)方法制備得到的,該反應(yīng)在700℃進行,反應(yīng)方程式為。

②反應(yīng)物AsH3分子的幾何構(gòu)型為,(CH3)3Ga中鎵原子雜化方式為。

(5)試驗測得AsH3沸點比NH3低,其緣由是。

(6)下圖是氮化鎵的晶胞模型,氮化鎵為立方晶胞,密度為dg·cm-3。列式計算氮化鎵晶胞邊長a的表達式:a=cm。

5.(2024·長沙長郡中學(xué))微量元素硼對植物生長及人體健康有著非常重要的作用,也廣泛應(yīng)用于新型材料的制備。(1)基態(tài)硼原子的價電子軌道表達式是。與硼處于同周期且相鄰的兩種元素和硼的第一電離能由大到小的依次為。

(2)晶體硼單質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元為正二十面體,其能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形,這種性質(zhì)稱為晶體的。

(3)B的簡潔氫化物BH3不能游離存在,常傾向于形成較穩(wěn)定的B2H6或與其他分子結(jié)合。①B2H6分子結(jié)構(gòu)如下圖,則B原子的雜化方式為。

②氨硼烷(NH3BH3)被認為是最具潛力的新型儲氫材料之一,分子中存在配位鍵,供應(yīng)孤電子對的成鍵原子是,寫出一種與氨硼烷互為等電子體的分子:(填化學(xué)式)。

(4)以硼酸(H3BO3)為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4),它是有機合成中的重要還原劑。BH4-的鍵角是,立體構(gòu)型為(5)磷化硼(BP)是受高度關(guān)注的耐磨材料,可作為金屬表面的愛護層,其結(jié)構(gòu)與金剛石類似,晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示。磷化硼晶胞沿z軸在平面的投影圖中,B原子構(gòu)成的幾何形態(tài)是;已知晶胞邊長為458pm,則磷化硼晶體的密度是g·cm-3(列式并計算,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,已知4.583=96.07)。

6.(2024·廣東東莞二模)A、B、C、D、E代表原子序數(shù)依次增大的前四周期元素,其中A和C為同一主族,C常用于制作半導(dǎo)體器件和集成電路,B的簡潔氫化物的水溶液呈堿性,E元素的正三價離子的3d亞層為半充溢,D被稱為“將來金屬”,其重量輕、強度高、耐腐蝕,其在周期表中位于第4周期ⅣB族。(1)A、B、C三種元素的第一電離能由小到大的依次為,電負性由小到大的依次為。

(2)B的簡潔氫化物易液化的緣由是;BH4+中B原子的雜化方式為,空間構(gòu)型為(3)E元素基態(tài)原子的電子排布式為。

(4)B和C形成的化合物常用作高溫耐火材料,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,據(jù)此推想它應(yīng)屬于晶體。

(5)D有多種氧化物,其中一種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示,則該晶體中D的配位數(shù)為;圖2為E的一種面心立方晶胞結(jié)構(gòu),若晶胞的邊長為acm,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,則E的密度為g·cm-3(用含a和NA的代數(shù)式表示)。

圖1圖2第38講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.(1)①4②3(2)2×56+4×19(3)22×(4)①8②2π3×(解析(1)①BeO晶胞中O2-四周有4個Be2+距離最近,故O2-的配位數(shù)為4。②該晶胞中含Be2+個數(shù)為4,O2-個數(shù)為8×18+6×12=4,則1個晶胞的質(zhì)量為4×256.02×1023g,晶胞的體積為(a×10-7)3cm3,依據(jù)m=ρV,則4×256.02×1023g=dg·cm-3×(a×10-7)3cm3,解得a=316.02d。(2)一個晶胞中含F(xiàn)e個數(shù)為8×18+1=2,含F(xiàn)個數(shù)為4×12+2=4,則一個晶胞的質(zhì)量m=2×56+4×196.02×1023g,一個晶胞的體積V=(a×10-10cm)×(b×10-10cm)×(c×10-10cm)=abc×10-30cm3,則該晶體密度ρ=mV=2×56+4×196.02×1023×abc×10-30g·cm-3。(3)設(shè)晶胞邊長為xcm,則晶胞體積V=x3cm3;1個NaCl晶胞中含4個Na+、4個Cl-,故1個晶胞的質(zhì)量m=58.5×4NAg=234NAg,依據(jù)m=ρV,234NAg=ag·cm-3×x3cm3,則x=3234a·NA,故晶胞中最近兩個Na+的距離為22×3234a·NAcm。(4)①O2-數(shù)=8×18+6×12=4,Ni2+數(shù)=12×14+1=4,則該晶胞中陰、陽離子總數(shù)是8。②V(Ni2+)=43πa3pm3,2.(1)(2)O>N>C>Hsp2配位鍵、共價鍵、離子鍵(3)氮化鉻中離子所帶電荷數(shù)較多,晶格能較大(4)①體心棱心622②解析(2)(NH2)2CO中含有N、H、O、C,電負性由大到小的依次為O>N>C>H;(NH2)2CO中碳原子形成雙鍵,則雜化類型為sp2。(4)①由晶胞圖分析,黑球為1個,白球為12×14=3個,三角為1個,黑球為Ca,則白球為O,三角為Ti,Ti與O間的最短距離是面對角線的一半,即22a3.(1)1s22s22p63s23p63d34s2第4周期ⅤB族(2)啞鈴平面正三角a鍵含有雙鍵的成分,鍵能大,鍵長較短;b鍵為單鍵,鍵能較小,鍵長較長(3)sp3NaVO3(4)VO2166×1解析(2)S原子電子占據(jù)最高能級是3p能級,其電子云形態(tài)是啞鈴形;SO3中S原子價層電子對數(shù)=3+6-2×32=3,且不含孤電子對,依據(jù)價層電子對互斥理論,推斷其空間構(gòu)型為平面正三角形;依據(jù)SO3的三聚體環(huán)狀結(jié)構(gòu)可知,該結(jié)構(gòu)中硫原子形成4個鍵,S—O鍵長有a、b兩類,a鍵含有雙鍵的成分,鍵能大,鍵長較短,b鍵為單鍵,鍵能較小,鍵長較長,所以b鍵的鍵長大于a鍵的鍵長。(3)VO43-中,V形成4個σ鍵,孤電子對數(shù)為5+3-4×22=0,V的價層電子對數(shù)為4,V為sp3雜化;由鏈狀結(jié)構(gòu)可知每個V與3個O形成陰離子,且V的化合價為+5價,則形成的化合物的化學(xué)式為NaVO3。(4)由晶胞可知,V原子位于頂點和體心,V原子個數(shù)為1+8×18=2,O原子有4個位于面上、2個位于體內(nèi),則O原子個數(shù)為4×12+2=4,則該氧化物的化學(xué)式為VO2;該晶體的密度為ρ=4.(1)[Ar]3d104s24p1N(2)共價原子(3)BD(4)①(CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4②三角錐形sp2(5)NH3分子間能形成氫鍵,而AsH3分子間不能形成氫鍵(6)3解析(3)同周期元素從左到右第一電離能呈增大趨勢,則第一電離能As>Ga,故A錯誤;砷和鎵都位于周期表p區(qū),故B正確;同周期元素從左到右電負性漸漸增大,則電負性As>Ga,故C錯誤;GaP的價電子數(shù)為3+5=8,SiC的價電子數(shù)為4+4=8,GaAs的價電子數(shù)為3+5=8,互為等電子體。(4)②AsH3中含有3個σ鍵和1對孤電子對,為三角錐形;(CH3)3Ga中Ga形成3個σ鍵,沒有孤電子對,為sp2雜化。(6)GaN晶胞中,Ga原子位于頂點和體內(nèi),所以含有Ga原子數(shù)為8×18+1=2,N原子位于棱上和體內(nèi),所以N原子數(shù)為4×14+1=2,則GaN晶胞邊長a=3mρ=32×84N5.(1)C>Be>B(2)自范性(3)①sp3②NC2H6(4)109°28'正四面體(5)正方形4×42解析(1)與硼處于同周期且相鄰的兩種元素為Be和C,同周期元素從左到右,第一電離能呈增大趨勢,但Be的2s軌道全充溢,處于穩(wěn)定狀態(tài),所以第一電離能大小依次為B<Be<C。(2)晶體的自范性是晶體中的粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性有序排列的宏觀表象,即晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。(3)①由題圖可以看出,每個B結(jié)合4個H,B上不存在孤對電子,所以B的價層電子對數(shù)為4,采納sp3雜化。②NH3BH3中N供應(yīng)孤對電子,B供應(yīng)空軌道,從而形成配位鍵;NH3BH3含8個原子、14個價電子,與NH3BH3互為等電子體的分子為C2H6。(4)BH4-與CH4互為等電子體,故其空間構(gòu)型為正四面體形,鍵角為109°28'。(5)BP晶胞沿z軸在平面投影,B原子構(gòu)成的幾何形態(tài)為正方形;由晶胞可知,P原子位于頂點和面心,P原子個數(shù)為6×12+8×18=4,B原子位于體內(nèi),B原子個數(shù)為2.9g·cm-3。6.(1)Si<C<NSi<C<N(2)分子間存在氫鍵sp3正四面體(3)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)(4)原子(5)6224解析A、B、C、D、E代表原子序數(shù)依次增大的前四周期元素,其中A和C為同一主族,C常用于制作半導(dǎo)體器件和集成電路,則C為硅元素,A為碳元素;B的簡潔氫化物的水溶液呈堿性,則B為氮元素;E元素的正三價離子的3d亞層為半充溢,則E為鐵元素;D被稱為“將來金屬”,其重量輕、強度高、耐腐蝕,其在周期表中位于第4周期ⅣB族,則D為鈦元素。