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專題20 晶體結構與性質(zhì) （滿分60分 時間30分鐘） 姓名： 班級： 得分： 1．銅、鐵都是日常生活中常見的金屬，它們的單質(zhì)及其化合物在科學研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛用途。 請回答以下問題： （1）超細銅粉可用作導電材料、催化劑等，其制備方法如下： ①Cu2+的價電子排布圖 ；NH4CuSO3中N、O、S三種元素的第一電離能由大到小順序為________（填元素符號）。 ②SO42－的空間構型為 ，SO32－離子中心原子的雜化方式為 。 （2）請寫出向Cu(NH3)4SO4水溶液中通入SO2時發(fā)生反應的離子方程式 。 （3）某學生向CuSO4溶液中加入少量氨水生成藍色沉淀，繼續(xù)加入過量氨水沉淀溶解，得到深藍色透明溶液，最后向該溶液中加入一定量乙醇，析出Cu(NH3)4]SO4H2O晶體。 ①下列說法正確的是 a．氨氣極易溶于水，是因為NH3分子和H2O分子之間形成3種不同的氫鍵 b．NH3分子和H2O分子，分子空間構型不同，氨氣分子的鍵角小于水分子的鍵角 c．Cu(NH3)4SO4所含有的化學鍵有離子鍵、極性共價鍵和配位鍵 d．Cu(NH3)4SO4組成元素中電負性最大的是氮元素 ②請解釋加入乙醇后析出晶體的原因 。 （4）Cu晶體的堆積方式如圖所示，設Cu原子半徑為r，晶體中Cu原子的配位數(shù)為 ，晶體的空間利用率為 （列式）。 【答案】（1）①；N>O>S；②正四面體，sp2； （2）2Cu(NH3)42++3SO2+4H2O=2NH4CuSO3↓+6NH4+ +SO42-； （3）①c； ②一水合硫酸四氨合銅在乙醇中溶解度較小。（4）12 ；74.76% 。 考點：考查物質(zhì)制備實驗方案的設計、原子結構、晶體結構的知識。 2. Ⅰ.金屬銅的導電性僅次于銀，居金屬中的第二位，大量用于電氣工業(yè)。 （1）請解釋金屬銅能導電的原因__________________， Cu2+的核外電子排布式為__________________。 （2）在硫酸銅溶液中通入過量的氨氣，小心蒸發(fā)，最終得到深藍色的Cu（NH3）4]SO4晶體,晶體中含有的化學鍵除普通共價鍵外，還有_______________和_______________。 Ⅱ.砷化鎵為第三代半導體，以其為材料制造的燈泡壽命長，耗能少。已知砷化鎵的晶胞結構如下圖所示。請回答下列問題： （1）下列說法正確的是__________（填序號） A．砷化鎵晶胞結構與NaCl相同 B．第一電離能 As>Ga C．電負性 As>Ga D．原子半徑 As>Ga （2）砷化鎵可由（CH3）3Ga和AsH3在700℃下反應制得，該反應的化學方程式為 。 （3）AsH3空間構型為 ；已知(CH3)3Ga為非極性分子，則其中鎵原子的雜化方式是_______。 （4）砷化鎵晶體中最近的砷和鎵原子核間距為a cm，砷化鎵的摩爾質(zhì)量為b gmol－1，阿伏伽德羅常數(shù)值為NA，則砷化鎵晶體密度的表達式為 gcm－3。 【答案】Ⅰ （1） 銅是金屬晶體，由金屬陽離子和自由電子構成，自由電子在外加電場的作用下可發(fā)生定向移動 Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9 （2） 離子鍵（1分） 配位鍵 II （1） B C（各1分）（2） (CH3)3Ga＋AsH3GaAs＋3CH4 （3） 三角錐形（1分） sp2 （4） 是x，則x=，化鎵的摩爾質(zhì)量為b gmol－1，阿伏伽德羅常數(shù)值為NA，則砷化鎵晶體密度的表達式為gcm－3。 考點：本題考查物質(zhì)結構。 3．早期發(fā)現(xiàn)的一種天然二十面體準晶顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成。回答下列問題： （1）準晶是一種無平移周期序，但有嚴格準周期位置序的獨特晶體，可通過________方法區(qū)別晶體、準晶體和非晶體。 （2）基態(tài)Fe原子有_________個未成對電子，F(xiàn)e3+的電子排布式為 _?？捎昧蚯杌洐z驗Fe3+，現(xiàn)象是 。 （3）根據(jù)價層電子對互斥理論判斷：SO42—的立體構型為_ ，H3O+ 的立體構型為 。 （4）新制的Cu(OH)2可將乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸，而自身還原成Cu2O。乙醛中碳原子的雜化軌道為___________，1mol乙醛分子中含有的鍵的數(shù)目為___________。Cu2O為半導體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，則該晶胞中有 個銅原子。 （5）Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞如圖。晶胞中鋁原子的配位數(shù)為 。 【答案】（1）X射線衍射法；（2）4；1s22s22p63s23p63d5；形成血紅色溶液；（3）正四面體； 三角錐形； （4）sp3、sp2； 6NA； 16； （5）12 【考點定位】考查晶胞的計算；物質(zhì)結構中的化學鍵數(shù)目計算；原子核外電子排布；原子軌道雜化方式及雜化類型判斷 【名師點晴】本題考查了晶體的性質(zhì)、原子核外電子排布規(guī)律、共價鍵類型、氫鍵、雜化類型、晶胞配位數(shù)及密度的計算，綜合性非常強，為歷年高考選作?？碱}型，其中晶胞配位數(shù)以及密度的計算是本題的難點。根據(jù)價層電子對互斥理論判斷雜化類型：中心原子電子對計算公式：價電子對數(shù)n=(中心原子的價電子數(shù)+配位原子的價電子數(shù)m電荷數(shù))。注意：①當上述公式中電荷數(shù)為正值時取“-”，電荷數(shù)為負值時取“+”；②當配位原子為氧原子或硫原子時，成鍵電子數(shù)為零；根據(jù)n值判斷雜化類型：一般有如下規(guī)律：當n=2，sp雜化；n=3，sp2雜化；n=4，sp3雜化； 4．氫能的存儲是氫能應用的主要瓶頸，目前所采用或正在研究的主要儲氫材料有：配位氫化物、富氫載體化合物、碳質(zhì)材料、金屬氫化物等。 （1）Ti(BH4)2是一種過渡元素硼氫化物儲氫材料。 ①Ti2+基態(tài)的外圍電子排布式可表示為____________。 ②BH4-的空間構型是________(用文字描述)。 （2）液氨是富氫物質(zhì)，是氫能的理想載體，利用N2+3H22NH3實現(xiàn)儲氫和輸氫。下列說法正確的是____________(多項選擇)。 A． NH3分子中N原子采用sp3雜化 B． 相同壓強時，NH3沸點比PH3高 C．Cu(NH3)4]2+離子中，N原子是配位原子 D．CN－的電子式為:C┇┇N:]－ （3）2008年，Yoon等人發(fā)現(xiàn)Ca與C60(分子結構如圖1)生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。 ①C60晶體易溶于苯、CS2，C60是________分子(填“極性”或“非極性”)。 ②1 mol C60分子中，含有σ鍵數(shù)目為____________。 （4）一種由Mg和H元素組成的物質(zhì)是金屬氫化物儲氫材料，其晶胞結構如圖2所示，該物質(zhì)化學式為________。 【答案】（1）① 3d2；② 正四面體；（2）ABCD （3）①非極性② 906.021023(或90 mol)；（4）MgH2 【考點定位】考查晶胞的計算；原子核外電子排布；原子軌道雜化方式及雜化類型判斷 【名師點晴】本題考查物質(zhì)結構和性質(zhì)，涉及核外電子排布、雜化方式的判斷、空間構型的判斷、晶胞的計算等知識點，難點是晶胞的計算，靈活運用公式是解本題關鍵。根據(jù)構造原理確定核外電子排布式是否正確。①能量最低原理：原子核外電子先占有能量較低的軌道，然后依次進入能量較高的軌道；②泡利不相容原理：每個原子軌道上最多只能容納 2個自旋狀態(tài) 相反的電子；③洪特規(guī)則：在等價軌道(相同電子層、電子亞層上的各個軌道)上排布的電子將盡可能分占不同的軌道，且自旋方向相同。根據(jù)價電子對互斥理論，價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)．σ鍵個數(shù)=配原子個數(shù)，孤電子對個數(shù)=(a-xb)，a指中心原子價電子個數(shù)，x指配原子個數(shù)，b指配原子形成穩(wěn)定結構需要的電子個數(shù)；分子的立體構型是指分子中的原子在空間的排布，不包括中心原子未成鍵的孤對電子；實際空間構型要去掉孤電子對，略去孤電子對就是該分子的空間構型。