北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
专题九 晶体结构与性质
基础篇 固本夯基
考点一 晶体常识
1.(2021广东,20节选)理论计算预测,由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为
潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图a所示)中部分Ge原子被
Hg和Sb取代后形成。
①图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构,它不是晶胞单
元,理由是 。
②图c为X的晶胞,X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为 ;该晶胞中粒子个
数比Hg∶Ge∶Sb= 。
③设X的最简式的式量为M,则X晶体的密度为 g/cm3(列出算式)。
r
答案 ①不能无隙并置成晶体,不是最小重复单元
M ×4
r
②4 1∶1∶2 ③
x2y×10-21×N
A
2.(2021河北,17节选)分别用 、表示H
PO-
和K+,KH PO 晶体的四方晶胞如图(a)所示,
2 4 2 4
图(b)、图(c)分别显示的是H
PO-
、K+在晶胞xz面、yz面上的位置:
2 4
①若晶胞底边的边长均为a pm、高为c pm,阿伏加德罗常数的值为N ,晶体的密度为
A
g·cm-3(写出表达式)。
②晶胞在x轴方向的投影图为 (填标号)。
A B C D
136×4
答案 ① ②B
a2cN ×10-30
A
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3.(2020课标Ⅰ,35,15分)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材
料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题:
(1)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为 。
(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I )如表所示。I (Li)>I (Na),原因是
1 1 1
。I (Be)>I (B)>I (Li),原因是 ________________________________ 。
1 1 1
I /(kJ·mol-1)
1
Li:520 Be:900 B:801
Na:496 Mg:738 Al:578
(3)磷酸根离子的空间构型为 ,其中P的价层电子对数为 、杂化轨道
类型为 。
(4)LiFePO 的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四
4
面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO 的单元数有
4
个。
电池充电时,LiFePO 脱出部分Li+,形成Li FePO ,结构示意图如(b)所示,则x=
4 1-x 4
,n(Fe2+)∶n(Fe3+)= 。
答案 (1)4∶5
(2)Na与Li同族,Na电子层数多,原子半径大,易失电子 Li、Be、B同周期,核电荷数依
次增加。 Be 为 1s 2 2s 2 全满稳定结构 , 第一电离能最大 。与Li相比,B核电荷数大,原子半
径小,较难失去电子,第一电离能较大
(3)正四面体 4 sp3
3
(4)4 13∶3
16
4.(2022届河北开学考,17节选)单质硼是一种用途广泛的化工原料,可以应用于新型材料
的制备,可用作良好的还原剂等。
(1)晶体硼为黑色,硬度仅次于金刚石,质地较脆,熔点为2 573 K,沸点为2 823 K。晶体
硼的晶体类型属于 晶体。
(2)晶体硼单质的基本结构单元为正二十面体(如图甲所示),其能自发地呈现多面体外形,
这种性质称为晶体的 。晶体中有20个等边三角形和一定数目的顶点,每个顶点
各有一个B原子。通过观察图形及推算,可知此结构单元由 个B原子构成。
图甲
(3)基态硼原子的价电子轨道表示式是 。与硼处于同周期且相邻的两种元素和
硼的第一电离能由大到小的顺序为 。
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(4)B与H形成的化合物很多,其中最简单的氢化物为B H (分子结构如图乙所示),则B原
2 6
子的杂化方式为 。氨硼烷(NH BH )被认为是最具潜力的新型储氢材料之一,分
3 3
子中存在配位键,提供孤电子对的成键原子是 。硼氢化钠(NaBH )是有机合成的
4
重要还原剂,其中BH-
的空间结构为 。
4
图乙
答案 (1)共价 (2)自范性 12
(3) C>Be>B
(4)sp3 N 正四面体
考点二 晶体结构与性质
1.(2022 届北京师大附中,1)下列关于晶体的说法中,正确的是( )
A.冰融化时,分子中H—O键发生断裂
B.共价晶体中,共价键的键能越大,熔点越高
C.分子晶体中,共价键的键能越大,该晶体的熔、沸点一定越高
D.分子晶体中,分子间作用力越大,对应的物质越稳定
答案 B
2.(2022届辽宁大连期中,9)下列有关晶体的叙述中,错误的是( )
A.干冰晶体中,每个CO 周围紧邻12个CO
2 2
B.氯化钠晶体中,每个Na+周围紧邻且距离相等的Na+共有6个
C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻8个Cl-
D.金刚石为三维骨架结构,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子
答案 B
3.(2021天津,2,3分)下列各组物质的晶体类型相同的是( )
A.SiO 和SO B.I 和NaCl
2 3 2
C.Cu和Ag D.SiC和MgO
答案 C
4.(2021辽宁,7,3分)单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料,其晶胞如图。
下列说法错误的是( )
A.S位于元素周期表p区
B.该物质的化学式为H S
3
C.S位于H构成的八面体空隙中
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D.该晶体属于分子晶体
答案 D
5.(2022届福建南平月考,14)新型超高能含能材料是国家核心军事能力和军事技术制高
点的重要标志。
(1)高性能炸药BNCP的结构如图1,其中基态Co2+的核外电子排布式为 ;第四电
离能:I (Co)<I (Fe),其原因是 。
4 4
图1
(2)BNCP中H、N、O的电负性大小顺序为
(填元素符号);ClO-
中Cl原子的杂
4
化类型为 ,该阴离子的空间结构为 。
(3)AgN
是已知的分子结构最简单的N-
离子的过渡金属配合物,其立方晶体结构如图2
5 5
所示。
图2
以晶胞参数为单位建立的坐标系表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。图2中,
( 1)
原子1的坐标是 1,0, ,则原子2的坐标为 。
2
答案 (1)1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7 Fe失去的是较稳定的3d5中的一个电子,Co失去
的是3d6中的一个电子
(2)O>N>H sp3 正四面体形
( 1)
(3) 0,1,
2
6.(2019课标Ⅱ,35,15分)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中
一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。回答下列问题:
(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为 ,其沸点比NH 的
3
(填“高”或“低”),其判断理由是 。
(2)Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm2+价
层电子排布式为 。
(3)比较离子半径:F- O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。
(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如
图2所示。
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图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合
物的化学式表示为 ;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x
值,完成它们关系表达式: ρ= g·cm-3。
以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,
1 1 1
例如图1中原子1的坐标为( , , ),则原子2和3的坐标分别为 、 。
2 2 2
答案 (1)三角锥形 低 NH 分子间存在氢键
3
(2)4s 4f6 (3)小于 (4)SmFeAsO F
1-x x
2[281+16(1-x)+19x] 1 1 1
( , ,0) (0,0, )
a2cN ×10-30 2 2 2
A
7.(2019海南单科,19-Ⅱ,14分)锰单质及其化合物应用十分广泛。回答下列问题:
(1)Mn位于元素周期表中第四周期 族,基态Mn原子核外未成对电子有
个。
(2)MnCl 可与NH 反应生成[Mn(NH ) ]Cl ,新生成的化学键为 键。氨分子的空
2 3 3 6 2
间构型为 ,其中N原子的杂化类型为 。
(3)金属锰有多种晶型,其中δ-Mn的结构为体心立方堆积,晶胞参数为a pm。δ-Mn中锰
的原子半径为 pm。已知阿伏加德罗常数的值为N ,δ-Mn的理论密度ρ=
A
g·cm-3。(列出计算式)
(4)已知锰的某种氧化物的晶胞如图所示,其中锰离子的化合价为 ,其配位数为
。
答案 (1)ⅦB 5 (2)配位 三角锥形 sp3
√3a 2×55
(3) (4)+2 6
4 N ×a3×10-30
A
8.(2018课标Ⅱ,35,15分)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:
HS S FeS SO SO HSO
2 8 2 2 3 2 4
熔点/℃ -85.5 115.2 >600 -75.5 16.8 10.3
沸点/℃ -60.3 444.6 (分解) -10.0 45.0 337.0
回答下列问题:
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(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ,基态S原子电子占
据最高能级的电子云轮廓图为 形。
(2)根据价层电子对互斥理论,H S、SO 、SO 的气态分子中,中心原子价层电子对数不同
2 2 3
于其他分子的是 。
(3)图(a)为S 的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为
8
。
(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为 形,其中共价键的类型
有 种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类
型为 。
(5)FeS 晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm、FeS 相对式量为M、阿伏加德罗常
2 2
数的值为N ,其晶体密度的计算表达式为
g·cm-3;晶胞中Fe2+位于S2-
所形成
A 2
的正八面体的体心,该正八面体的边长为 nm。
答案 (1) 哑铃(纺锤)
(2)H S (3)S 相对分子质量大,分子间范德华力强 (4)平面三角 2 sp3
2 8
4M √2
(5) ×1021 a
N a3 2
A
9.(2020河北枣强一模,11)自然界中含锰元素的主要矿物有软锰矿(MnO ·xH O)、黑锰矿
2 2
Mn O ,大洋底部有大量锰结核矿。锰元素在多个领域中均有重要应用,如用于制合金,能
3 4
改善钢的抗冲击性能等。
(1)Mn在元素周期表中位于 区,核外电子占据最高能层的符号是 ;金属
锰可导电、导热,具有金属光泽,有延展性,这些性质都可以用“ 理论”解释。
(2)Mn3+在水溶液中容易歧化为MnO 和Mn2+,下列说法合理的是 。
2
A.Mn3+的价电子排布式为3d4,不属于较稳定的电子排布式
B.根据Mn2+的核外电子排布式可知,Mn2+中不含成对电子
C.第四周期元素中,锰原子价电子层中未成对电子数最多
D.Mn2+与Fe3+具有相同的价电子排布式,所以它们的化学性质相似
(3)在K MnF
中,MnF2-
的空间结构是正八面体,则中心原子的价层电子对数为 ,
2 6 6
该化合物中含有的共价键在形成过程中原子轨道的重叠方式为 。
(4)二价锰的化合物MnO和MnS熔融态均能导电,熔点MnO MnS(选填“高
于”“等于”或“低于”),解释原因: _________________ 。
(5)某锰氧化物的晶胞结构如图:
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该锰的氧化物的化学式为 ,该晶体中Mn的配位数为 ,该晶体中Mn之间
的最近距离为 pm(用含a、b的代数式表示)。
答案 (1)d N 电子气 (2)A (3)6 “头碰头” (4)高于 MnO和MnS都是离子晶
体,阴离子电荷数相同,O2-的离子半径小于S2-的离子半径,故MnO的晶格能较大,熔点更
高
1
(5)MnO 6 ×√(√2a)2+b2
2 2
综合篇 知能转换
综合 比较物质熔、沸点高低的方法
1.(2019海南单科,19-Ⅰ,6分)(双选)下列各组物质性质的比较,结论正确的是( )
A.分子的极性:BCl <NCl
3 3
B.物质的硬度:NaI<NaF
C.物质的沸点:HF<HCl
D.在CS 中的溶解度:CCl <H O
2 4 2
答案 AB
2.(2021辽宁大连一模,5)CrSi、Ge-GaAs、聚吡咯和碳化硅都是重要的半导体化合物。
下列说法正确的是( )
A.基态铬原子的核外未成对电子数为6
B.Ge-GaAs中元素Ge、Ga、As的第一电离能从小到大的顺序为As<Ge<Ga
C.聚吡咯的单体为吡咯( ),分子中σ键与π键的数目之比为5∶2
D.碳化硅属于原子(共价)晶体,其熔、沸点均大于金刚石
答案 A
3.(2022届黑龙江哈尔滨适应考,25节选)(2)Fe3+与酚类物质的显色反应常用于其离子检
验,已知Fe3+遇邻苯二酚( )和对苯二酚( )均显绿色。邻
苯二酚中原子的杂化类型有 ,邻苯二酚的熔、沸点比对苯二酚低,原因是
。
答案 (2)sp2、sp3 邻苯二酚形成的分子内氢键,比对苯二酚形成的分子间氢键作用力
小
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4.(2019课标Ⅲ,35节选)磷酸亚铁锂(LiFePO )可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性
4
好、循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl 、NH H PO 、LiCl和苯胺
3 4 2 4
等作为原料制备。回答下列问题:
(3)苯胺( )的晶体类型是 。苯胺与甲苯( )的相对
分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(-95.0 ℃)、
沸点(110.6 ℃),原因是 。
答案 (3)分子晶体 苯胺分子之间存在氢键
5.(2019课标Ⅰ,35节选)在普通铝中加入少量Cu和Mg后,形成一种称为拉维斯相的
MgCu 微小晶粒,其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小,形成所谓“坚
2
铝”,是制造飞机的主要材料。回答下列问题:
(3)一些氧化物的熔点如下表所示:
氧化物 Li O MgO P O SO
2 4 6 2
熔点/℃ 1 570 2 800 23.8 -75.5
解释表中氧化物之间熔点差异的原因: __________ 。
答案 (3)Li O、MgO为离子晶体,P O 、SO 为分子晶体。晶格能MgO>Li O。分子间
2 4 6 2 2
作用力P O >SO
4 6 2
6.(2022届福建上杭暑期考,15节选)(2)由O、Cl元素可组成不同的单质和化合物,其中
Cl O 能破坏臭氧层。
2 2
①Cl O 的沸点比H O 低,原因是 。
2 2 2 2
②O 分子中心原子杂化类型为 。
3
答案 (2)①H O 分子间存在氢键 ②sp2
2 2
7.(2022届河北省级联测,17节选)(4)Br 和碱金属单质形成的MBr的熔点如下表:
2
MBr NaBr KBr RbBr CsBr
熔点/℃ 747 734 693 636
等量的NaBr、KBr、RbBr、CsBr同时开始加热优先导电的是 (填化学式),熔点
呈现表中趋势的原因是 ______________________________ 。
答案 (4)CsBr NaBr、KBr、RbBr、CsBr均为离子晶体,离子所带电荷相同,阳离子半
径依次增大,晶格能依次减小,熔点依次降低
8.(2017海南,19-Ⅱ节选)四卤化硅SiX 的沸点和二卤化铅PbX 的熔点如图所示。
4 2
①SiX 的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是
4
。
②结合SiX 的沸点和PbX 的熔点的变化规律,可推断:依F、Cl、Br、I次序,PbX 中的化
4 2 2
学键的离子性 、共价性 。(填“增强”“不变”或“减弱”)
答案 ①均为分子晶体,范德华力随相对分子质量的增大而增大 ②减弱 增强
9.(2021湖南,18节选)硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题:
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(1)基态硅原子最外层的电子排布图为 ,晶体硅和碳化硅熔点较高的
是 (填化学式);
(2)硅和卤素单质反应可以得到SiX 。
4
SiX 的熔沸点
4
SiF SiCl SiBr SiI
4 4 4 4
熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7
沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7
①0 ℃时,SiF 、SiCl 、SiBr 、SiI 呈液态的是 (填化学式),沸点依次升高的原因是
4 4 4 4
,气态SiX 分子的空间构型是 ;
4
②SiCl 与N-甲基咪唑( )反应可以得到M2+,其结构如图所示:
4
N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为 ,H、C、N的电负性由大到小的顺序
为 ,1个M2+中含有 个σ键。
答案 (1) 3s 3p
↑↓
SiC
↑ ↑
(2)①SiCl 都是分子 晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高
4
正四面体
②sp3、sp2 N>C>H 54
10.(2020课标Ⅱ,35,15分)钙钛矿(CaTiO )型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感
3
器、固体电阻器等的功能材料。回答下列问题:
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为
。
(2)Ti的四卤化物熔点如下表所示,TiF 熔点高于其他三种卤化物,自TiCl 至TiI 熔点依
4 4 4
次升高,原因是 ________________________________ 。
化合物 TiF TiCl TiBr TiI
4 4 4 4
熔点/℃ 377 -24.12 38.3 155
(3)CaTiO 的晶胞如图(a)所示,其组成元素的电负性大小顺序是 ;金属
3
离子与氧离子间的作用力为 ,Ca2+的配位数是 。
(4)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I-和有机碱离子CH
3
N
H+
,
3
其晶胞如图(b)所示。其中Pb2+与图(a)中 的空间位置相同,有机碱CH
3
N H+中,N
3
原子的杂化轨道类型是 ;若晶胞参数为a nm,则晶体密度为
g·cm-3(列出计算式)。
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(5)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘,降低
了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐,提升了太阳
能电池的效率和使用寿命,其作用原理如图(c)所示,用离子方程式表示该原理
、 。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d24s2
(2)TiF 为离子化合物,熔点高,其他三种均为共价化合物,随相对分子质量的增大,分子间
4
作用力增大,熔点逐渐升高
(3)O>Ti>Ca 离子键 12
620
(4)Ti4+ sp3 ×1021
a3×N
A
(5)2Eu3++Pb 2Eu2++Pb2+ 2Eu2++I 2Eu3++2I-
2
应用篇 知行合一
应用 晶胞参数、分数坐标的分析与应用
1.(2021湖北,10,3分|学术探索情境)某立方晶系的锑钾(Sb-K)合金可作为钾离子电池的
电极材料,图a为该合金的晶胞结构图,图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是(
)
图a 图b
A.该晶胞的体积为a3×10-36 cm3
B.K和Sb原子数之比为3∶1
C.与Sb最邻近的K原子数为4
1
D.K和Sb之间的最短距离为 a pm
2
答案 B
2.[2022届T8联考(2),9|学术探索情境]氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展
前景。它属于填隙式氮化物,N原子部分填充在Mo原子立方晶格的八面体空隙中,晶胞
结构如图所示,其中氮化钼晶胞参数为a nm,下列说法正确的是( )
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√3
A.相邻两个最近的N原子的距离为 a nm
2
B.氮化钼的化学式为MoN
2
C.每个钼原子周围与其距离最近的钼原子有12个
412
D.晶体的密度ρ= g· cm-3
N ·a3×10-27
A
答案 C
3.(2022届福建龙岩月考,14|学术探索情境)四种晶体的晶胞结构如图所示,下列四种晶体
的相关说法正确的是( )
CaF 晶胞晶体 硅晶胞 金属钛晶胞 干冰晶胞
2
A.CaF 晶胞中Ca2+的配位数为4
2
B.硅原子半径为a nm,则晶体硅晶胞边长为4a nm
C.金属钛晶胞中含6个钛原子
D.干冰晶胞中,与每个CO 紧邻的CO 有8个
2 2
答案 C
4.(2022届湖北九师联盟开学考,13|学术探索情境)Mg Si具有反萤石结构,晶胞结构如图
2
所示,其晶胞参数为a nm。
下列叙述正确的是( )
A.电负性:Mg>Si
B.Mg核外电子有3种不同的运动状态
√3
C.Mg与Si之间的最近距离为 a nm
4
答案 C
76
D.Mg Si晶胞的密度计算式为 g·
2 N ×(a×10-7)3
A
cm-3
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5.(2022届辽宁沈阳期中,9|学术探索情境)Li、Fe、As可组成一种新型材料,其立方晶胞
结构如图所示,晶胞参数为a nm。下列说法正确的是( )
A. Fe位于元素周期表第六列,属d区
26
B.该物质的化学式为Li Fe As
2 9 2
√2a
C.A、B处的两个As原子之间距离为 nm
2
D.晶体中与Fe原子等距且最近的As原子有8个
答案 C
6.(2022届湖北武汉暑期考,13)已知金属钠和氦可形成化合物,其晶胞如图所示,其结构中
Na+按简单立方分布,形成Na 立方体空隙,电子对(2e-)和氦原子交替分布填充在小立方体
8
的中心。下列说法中错误的是( )
A.该晶胞中的Na+数为8
B.该化合物的化学式为[Na+] He[e ]2-
2 2
C.若将氦原子放在晶胞顶点,则所有电子对(2e-)在晶胞的体心
D.该晶胞中距离Na+最近的He原子数目为4
答案 C
7.(2022届湖北鄂东南期中联考,13)下列叙述不正确的是( )
图1 图2 图3 图4
A.Li S晶胞结构如图1,S2-的配位数是8
2
B.某镍白铜合金的立方晶胞结构如图2,晶胞中铜原子与镍原子的数量比为3∶1
C.氯化钠晶胞如图3,离钠离子最近的钠离子有6个
D.铜与氧原子形成的晶胞如图4,晶胞中Cu均匀地分散在立方体内部,a、b的坐标参数
(1 1 1) (3 3 1)
依次为(0,0,0)、 , , ,则d的坐标参数为 , ,
2 2 2 4 4 4
答案 C
8.(2021全国甲,35节选|学术探索情境)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成
甲醇的催化剂,其组成为ZnO/ZrO 固溶体。四方ZrO 晶胞如图所示。Zr4+离子在晶胞中
2 2
的配位数是 ,晶胞参数为a pm、a pm、c pm,该晶体密度为 g·cm-3(写
出表达式)。在ZrO 中掺杂少量ZnO后形成的催化剂,化学式可表示为Zn Zr O ,则y=
2 x 1-x y
(用x表示)。
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91×4+16×8
答案 8 2-x
a2c×N ×10-30
A
9.(2021全国乙,35节选|学术探索情境)在金属材料中添加AlCr 颗粒,可以增强材料的耐
2
腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr 具有体心四方结构,如图所示。处于顶角
2
位置的是 原子。设Cr和Al原子半径分别为r 和r ,则金属原子
Cr Al
空间占有率为 %(列出计算表达式)。
答案 Al
8π(2r3 +r3 )
×100
Cr Al
3a2c
10.(2021河北秦皇岛二模,19节选|生产环保情境)硅、镓、锗、硒等单质及
某些化合物(如砷化镓)都是常用的半导体材料,广泛用于光电应用领域。
(4)锗的一种氧化物的立方晶胞如图所示。
其中原子坐标参数:A为(0,0,0),B为(1,1,0),则C的原子坐标参数为 ,O的配位数
为 ,每个Ge原子周围距离最近且相等的Ge原子有 个。已知Ge与O
的最近距离为a nm,阿伏加德罗常数的值为N ,则该晶体的密度ρ= g·cm-3。(列
A
出计算式即可)
4×89
答案 (4) (
4
1 , 3
4
, 3
4
) 4 12
N ×
(4√3a) 3
×10-21
A 3
11.(2021湖北六校联盟起点考,17节选|学术探索情境)氮化镓是一种半导体材料。晶胞
结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替(如图1中b点所示),顶点和面心的
碳原子被Ga原子代替(如图1中a点所示)。
图1
(3)与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为 。晶胞中离同一个N原
子最近的其他N原子个数为 。
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(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐
标。若沿y轴投影的晶胞如图2所示,则4原子的分数坐标是 (填字母)。
图2
a.(0.75,0.25,0.25)
b.(0.25,0.75,0.75)
c.(0.25,0.75,0.25)
d.(0.75,0.75,0.75)
(5)GaN晶体中N和N的原子核间距为a pm,GaN摩尔质量为M g·mol-1,阿伏加德罗常
数的值为N ,则GaN晶体的密度为 g·cm-3(1 pm=10-12 m)。
A
√2M×1030
答案 (3)正四面体 12 (4)d (5)
a3×N
A
12.(2021湖南,18节选|学术探索情境)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶
胞示意图。
①已知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4,图中Z表示 原子(填元素符号),该化
合物的化学式为 ;
②已知该晶胞的晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm,α=β=γ=90°,则该晶体的密度ρ=
g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为N ,用含a、b、c、N 的代数式表示)。
A A
185×4
答案 ①O Mg GeO ②
2 4 abc×10-21×N
A
13.(2020海南,19节选|学术探索情境)X的晶胞结构如图所示(晶胞参数α =β
=γ=90°,a=b=450.25 pm),密度为1.4 g·cm-3,H-的配位数为 ,X的储氢质量分数是
,c= pm(列出计算式即可)。
1
2×26×1030
答案 3
13 1.4×450.252N
A
14.(2022届全国开学考,11节选|化学史料情境)1797年法国化学家沃克兰从当时称为红
色西伯利亚矿石中发现了铬,后期人类发现铬元素在其他方面有重要用途。
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(3)Cr3+可与很多分子或离子形成配合物,如图1配合物中Cr3+的配位数为 ,配体
中采取sp3杂化的元素是 。
图1
(4)铬的一种氧化物的晶胞结构如图2所示,其中氧离子与晶体镁堆积方式一致,铬离子在
其八面体空隙中(如:Cr 在O 、O 、O 、O 、O 、O 构成的八面体空隙中)。
A 1 2 3 4 5 6
图2
①该氧化物的化学式为 。
②该晶胞有 %八面体空隙未填充阳离子。
③已知氧离子半径为a cm,晶胞的高为b cm,N 代表阿伏加德罗常数的值,该晶体的密
A
度为 g·cm-3(用含a、b和N 的代数式表示)。
A
答案 (3)6 C、N、O
152√3
(4)①Cr O ②33.3 ③
2 3 9N a2b
A
15.[2022届T8联考(1),18]尖晶石的主要成分是镁铝氧化物,常含有锰、铁、镍等元素,形
成种类繁多的尖晶石型化合物,可研制成优质半导体光催化材料。回答下列问题:
(1)基态锰原子的价层电子排布图(轨道表示式)为 。
(2)羰基锰[Mn (CO) ]的结构如下图所示,配体为CO,则配体的电子式为 ,该结构
2 10
中σ键与π键个数比为 。
(3)Fe3+容易形成六配位的配合物,[Fe(H O) ]3+通常会水解生成棕色的[Fe(H O) (OH)]2+,通
2 6 2 5
过氢氧根形成双聚体[Fe (H O) (OH) ]4+,请写出该双聚体的结构(水分子中O—H键省略,
2 2 8 2
其他化学键用短横线“—”表示) 。
(4)鉴定Ni2+的特征反应如下所示:
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将丁二酮肟加入Ni2+溶液中,生成一种鲜红色的二丁二酮肟合镍(Ⅱ)螯合物,在该螯合物
中,碳原子的杂化方式是 ,组成该螯合物的第二周期元素第一电离能从大到小的
顺序为 。
(5)某镁铝尖晶石的晶胞由M区和N区组成,其结构如下图所示,该化合物的化学式为
,已知该晶胞参数为a pm,N 为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度ρ=
A
g·cm-3(列出计算表达式)。
答案 (1) 3d 4s
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓
(2)··C⋮⋮O·· 21∶20
(3)
(4)sp2、sp3 N>O>C
8×142
(5)MgAl O
2 4 N ×a3×10-30
A
16.(2022届河北唐山摸底,17|学术探索情境)半导体砷化硼具有超高的导热系数,有助于
电子器件降温散热。回答下列问题:
(1)基态砷原子的电子排布式为 。
(2)实验测得,砷原子的第一电离能大于硒原子的第一电离能,原因是
。
(3)三氧化二砷的分子结构如图所示。分子中砷原子的杂化方式是 ,氧原子的杂
化方式是 。
(4)NH BH 分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-),则
3 3
H、B、N电负性大小顺序是 。
(5)已知:
名称 分子式 结构式 类型
硼酸 HBO 一元弱酸
3 3
亚砷酸 HAsO 三元弱酸
3 3
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亚磷酸 HPO 二元弱酸
3 3
①亚磷酸的结构式为 。
②硼酸溶于水的反应方程式为
。
(6)砷化硼的晶胞结构如图(a)所示,图(b)中矩形AA'C'C是沿晶胞对角面取得的截图。
①若晶胞的边长均为a pm,阿伏加德罗常数的值为N ,晶体的密度为 g·cm-3(列
A
出计算表达式)。
②晶胞中各原子在矩形AA'C'C的位置为 (填标号)。
答案 (1)[Ar]3d104s24p3或1s22s22p63s23p63d104s24p3
(2)砷原子最外层p轨道处于半充满状态,较稳定
(3)sp3 sp3 (4)N>H>B
(5)① 或
②H BO +H O H++[B(OH) ]-
3 3 2 4
4×(11+75)
(6)① ②B
N (a×10-10)3
A
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