配餐作業(yè)(三十九)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)??見學生用書P4331．下圖為幾種晶體或晶胞的示意圖：請回答下列問題：(1)上述晶體中，粒子之間以共價鍵結(jié)合形成的晶體是________。(2)冰、金剛石、MgO、CaCl2、干冰5種晶體的熔點由高到低的順序為_________________________________________。(3)NaCl晶胞與MgO晶胞相同，NaCl晶體的晶格能________(填“大于”或“小于”)MgO晶體，原因是__________________________________________________________________________。(4)每個Cu晶胞中實際占有________個Cu原子，CaCl2晶體中Ca2＋的配位數(shù)為________。(5)冰的熔點遠高于干冰，除H2O是極性分子、CO2是非極性分子外，還有一個重要的原因是__________________。解析(2)離子晶體的熔點與離子半徑及離子所帶電荷數(shù)有關，離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越大，則離子晶體熔點越高。金剛石是原子晶體，熔點最高，冰、干冰均為分子晶體，冰中存在氫鍵，冰的熔點高于干冰。(4)銅晶胞實際占有銅原子數(shù)用均攤法分析，8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，氯化鈣類似氟化鈣，Ca2＋的配位數(shù)為8，Cl－配位數(shù)為4。答案(1)金剛石晶體(2)金剛石>MgO>CaCl2>冰>干冰(3)小于MgO晶體中離子的電荷數(shù)大于NaCl晶體中離子電荷數(shù)；且r(Mg2＋)<r(Na＋)、r(O2－)<r(Cl－)(4)48(5)水分子之間形成氫鍵2．(2018·東莞質(zhì)檢)鹵族元素的單質(zhì)和化合物在生產(chǎn)生活中有重要的用途。(1)基態(tài)溴原子的核外電子排布式為[Ar]__________。(2)在一定濃度的HF溶液中，氟化氫是以締合形式(HF)2存在的。使氟化氫分子締合的作用力是________________。(3)HIO3的酸性________(填“強于”或“弱于”)HIO4，原因是____________________________________________________________________________________________________。(4)ClOeq\o\al(－,2)中心氯原子的雜化類型為________，ClOeq\o\al(－,3)的空間構(gòu)型為__________。(5)晶胞有兩個基本要素：①原子坐標參數(shù)：表示晶胞內(nèi)部各微粒的相對位置。下圖是CaF2的晶胞，其中原子坐標參數(shù)A處為(0,0,0)；B處為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))；C處為(1,1,1)。則D處微粒的坐標參數(shù)為________。②晶胞參數(shù)：描述晶胞的大小和形狀。已知CaF2晶體的密度為cg·cm－3，則晶胞中Ca2＋與離它最近的F－之間的距離為________nm(設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，用含c、NA的式子表示；相對原子質(zhì)量：Ca—40F—19)。解析(1)基態(tài)溴原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p5。(2)氟原子的半徑小，電負性大，易與氫形成氫鍵。(3)同HIO3相比較，HIO4分子中非羥基氧原子數(shù)多，I的正電性高，導致I—O—H中O的電子向I偏移，因而在水分子的作用下，越容易電離出H＋，即酸性越強；所以HIO3的酸性弱于HIO4。(4)ClOeq\o\al(－,2)為角形，中心氯原子周圍有四對價層電子，ClOeq\o\al(－,2)中心氯原子的雜化軌道類型為sp3；根據(jù)價層電子對互斥理論，ClOeq\o\al(－,3)中心原子價電子對數(shù)為4，采取sp3雜化，軌道呈四面體構(gòu)型，但由于它配位原子數(shù)為3，所以有一個雜化軌道被一個孤電子對占據(jù)，所以分子構(gòu)型為三角錐形。(5)氟化鈣晶胞中，陽離子Ca2＋呈立方密堆積，陰離子F－填充在四面體空隙中，面心立方點陣對角線的1/4和3/4處；根據(jù)晶胞中D點的位置看出，D點的位置均為晶胞中3/4處；已知一個氟化鈣晶胞中有4個氟化鈣；設晶胞中棱長為Lcm；氟化鈣的式量為78；根據(jù)密度計算公式：ρ＝m/V＝4×78/NA×L3＝c，所以L＝eq\r(3,\f(78×4,cNA))；由晶胞中結(jié)構(gòu)看出，與Ca2＋最近的F－距離為eq\f(\r(3),4)L，即eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(78×4,cNA))cm＝eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(78×4,cNA))×107nm。答案(1)3d104s24p5(2)氫鍵(3)弱于同HIO3相比較，HIO4分子中非羥基氧原子數(shù)多，Ⅰ的正電性高，導致I—O—H中O的電子向Ⅰ偏移，因而在水分子的作用下，越容易電離出H＋，即酸性越強(4)sp3三角錐形(5)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(78×4,cNA))×107或eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(312,cNA))×1073．(2018·廣東五校診斷)磷是生物體中不可缺少的元素之一，它能形成多種化合物。(1)基態(tài)磷原子中，電子占據(jù)的最高能層符號為________；該能層能量最高的電子云在空間有________個伸展方向，原子軌道呈____________形。(2)磷元素與同周期相鄰兩元素相比，第一電離能由大到小的順序為__________________。(3)單質(zhì)磷與Cl2反應，可以生成PCl3和PCl5，其中各原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的化合物中，P原子的雜化軌道類型為__________________，其分子的空間構(gòu)型為__________________。(4)磷化硼(BP)是一種超硬耐磨涂層材料，圖甲為其晶胞，硼原子與磷原子最近的距離為acm。用Mg·mol－1表示磷化硼的摩爾質(zhì)量，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則磷化硼晶體的密度為__________。甲乙(5)H3PO4為三元中強酸，與Fe3＋形成H3[Fe(PO4)2]，此性質(zhì)常用于掩蔽溶液中的Fe3＋?；鶓B(tài)Fe3＋的核外電子排布式為____________；POeq\o\al(3－,4)作為_____________為Fe提供_______________。(6)磷酸鹽分為直鏈多磷酸鹽、支鏈狀超磷酸鹽和環(huán)狀聚偏磷酸鹽三類。某直鏈多磷酸鈉的陰離子呈圖乙所示的無限單鏈狀結(jié)構(gòu)，其中磷氧四面體通過共用頂角氧原子相連。則該多磷酸鈉的化學式為__________。解析(3)PCl3中各原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，PCl5中P原子為10電子結(jié)構(gòu)，PCl3中P原子采取sp3雜化，其分子的空間構(gòu)型為三角錐形。(4)設該晶胞的邊長為xcm，硼原子與磷原子最近的距離為晶胞體對角線的eq\f(1,4)，則eq\f(\r(3),4)x＝a，x＝eq\f(4,\r(3))a。該晶胞中含有的B原子數(shù)為4，P原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，即含有4個BP，故磷化硼晶體的密度為eq\f(M×4,NA)g÷eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,\r(3))acm))3＝eq\f(3\r(3)M,16NAa3)g·cm－3。(6)由圖乙可知，每個P與3個O形成陰離子，且P的化合價為＋5，則該多磷酸鈉的化學式為NaPO3或(NaPO3)n。答案(1)M3啞鈴(2)P>S>Si(3)sp3三角錐形(4)eq\f(3\r(3)M,16NAa3)g·cm－3(其他合理答案均可)(5)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5配體孤電子對(6)NaPO3或(NaPO3)n【拓展延伸】近幾年高考命題的物質(zhì)載體有：①碳及其化合物，如金剛石、石墨和足球烯等；②硅及其化合物，如硅酸鹽、硅晶體等；③氮、磷、砷及其化合物；④硫及其化合物；⑤氟、氯、溴單質(zhì)及其化合物。4．前四周期原子序數(shù)依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的價電子層中未成對電子均只有1個，并且A－和B＋的電子數(shù)相差為8；與B位于同一周期的C和D，它們價電子層中的未成對電子數(shù)分別為4和2，且原子序數(shù)相差為2?；卮鹣铝袉栴}：A、B和D三種元素組成的一個化合物的晶胞如圖所示。(1)該化合物的化學式為______；D的配位數(shù)為________。(2)列式計算該晶體的密度為________g·cm－3。解析根據(jù)分攤法，可以求得化合物的化學式為K2NiF4，晶體的密度可由晶胞的質(zhì)量除以晶胞的體積求得。答案(1)K2NiF46(2)eq\f(39×4＋59×2＋19×8,6.02×1023×4002×1308×10－30)＝3.45．(2018·安徽高三階段性測試)鐵觸媒是重要的催化劑，CO與鐵觸媒作用導致其失去催化活性：Fe＋5CO=Fe(CO)5；除去CO的化學反應方程式為[Cu(NH3)2]OOCCH3＋CO＋NH3=[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3。請回答下列問題：(1)基態(tài)Fe原子的價電子排布圖為________________。(2)Fe(CO)5又名羰基鐵，常溫下為黃色油狀液體，則Fe(CO)5的晶體類型是_____，與CO互為等電子體的分子的分子式為________。(3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的雜化類型是________，配體中提供孤對電子的原子是________。(4)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反應中，肯定形成的有________(雙選；填選項字母)。a．離子鍵 B．配位鍵c．非極性鍵 D．σ鍵(5)單質(zhì)鐵的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如圖所示，面心立方晶胞和體心立方晶胞中實際含有的鐵原子個數(shù)之比為____________，面心立方堆積與體心立方堆積的兩種鐵晶體的晶胞參數(shù)分別為apm和bpm，則eq\f(a,b)＝________。解析(1)基態(tài)鐵原子核外有26個電子，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，則其價電子排布圖為(2)Fe(CO)5常溫下為液體，說明其熔、沸點較低，則Fe(CO)5為分子晶體。與CO互為等電子體的分子為N2。(3)該配合物含有兩種類型的碳原子，中的C原子為sp2雜化，—CH3中的C原子為sp3雜化。配體為NH3，則提供孤對電子的原子是N。(4)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反應中Cu2＋與NH3、CO新生成配位鍵，Cu2＋與配體中N、C原子之間的配位鍵也是σ鍵，故本題選bd。(5)面心立方晶胞中Fe的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，體心立方晶胞中Fe的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2，故鐵原子個數(shù)比為2∶1。設鐵原子的半徑為rpm，根據(jù)題圖，面心立方晶胞中面對角線為eq\r(2)a＝4r，a＝eq\f(4,\r(2))r，體心立方晶胞中體對角線為eq\r(3)b＝4r，b＝eq\f(4,\r(3))r，故eq\f(a,b)＝eq\f(\f(4,\r(2))r,\f(4,\r(3))r)＝eq\f(\r(3),\r(2))。答案(2)分子晶體N2(3)sp2、sp3N(4)bd(5)2∶1eq\f(\r(3),\r(2))6．砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導體材料，可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等。請回答下列問題：(1)GaF3的熔點高于1000℃，GaCl3的熔點為77.9℃，其原因是(2)GaAs的熔點為1238℃，密度為ρg·cm－3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為________，Ga與As以________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半徑分別為rGapm和rAspm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA解析(1)GaF3的熔點高于1000℃，GaCl3的熔點為77.9℃，其原因是GaF3是離子晶體，GaCl3是分子晶體，而離子晶體的熔點高于分子晶體。(2)GaAs的熔點為1238℃，其熔點較高，據(jù)此推知GaAs為原子晶體，Ga與As原子之間以共價鍵鍵合。分析GaAs的晶胞結(jié)構(gòu)，4個Ga原子處于晶胞體內(nèi)，8個As原子處于晶胞的頂點、6個As原子處于晶胞的面心，結(jié)合“均攤法”計算可知，每個晶胞中含有4個Ga原子，含有As原子個數(shù)為8×1/8＋6×1/2＝4(個)，Ga和As的原子半徑分別為rGapm＝rGa×10－10cm，rAspm＝rAs×10－10cm，則原子的總體積為V原子＝4×eq\f(4,3)π×[(rGa×1010cm)3＋(rAs×10－10cm)3]＝eq\f(16π,3)×10－30(req\o\al(3,Ga)＋req\o\al(3,As))cm3。又知Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGag·mol－1和MAsg·mol－1，晶胞的密度為ρg·cm－3，則晶胞的體積為V晶胞＝4(MGa＋MAs)/ρNAcm3，故GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為eq\f(V原子,V晶胞)×100%＝eq\f(\f(16,3)π×10－30r\o\al(3,Ga)＋r\o\al(3,As)cm3,\f(4MGa＋MAs,ρNA)cm3)×100%＝eq\f(4πNAρr\o\al(3,Ga)＋r\o\al(3,As)×10－30,3MGa＋MAs)×100%。答案(1)GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體(2)原子晶體共價eq\f(4πNAρr\o\al(3,Ga)＋r\o\al(3,As)×10－30,3MGa＋MAs)×100%7．(2018·河北三市聯(lián)考)在一定條件下，金屬相互化合形成的化合物稱為金屬互化物，如Cu9Al4、Cu5Zn8等。(1)某金屬互化物具有自范性，原子在三維空間里呈周期性有序排列，該金屬互化物屬于________(填“晶體”或“非晶體”)。(2)基態(tài)銅原子有________個未成對電子；Cu2＋的電子排布式為__________________；在CuSO4溶液中加入過量氨水，充分反應后加入少量乙醇，析出一種深藍色晶體，該晶體的化學式為_________，其所含化學鍵有______________________，乙醇分子中C原子的雜化軌道類型為________。(3)銅能與類鹵素(SCN)2反應生成Cu(SCN)2,1mol(SCN)2分子中含有σ鍵的數(shù)目為________。(SCN)2對應的酸有硫氰酸(H—S—C≡N)、異硫氰酸(H—N=C=S)兩種。理論上前者沸點低于后者，其原因是___________________________________。(4)ZnS的晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示，在ZnS晶胞中，S2－的配位數(shù)為________。(5)銅與金形成的金屬互化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖