2020年高考化學(xué)難點(diǎn)專練8 晶胞的相關(guān)計(jì)算{帶解析}

1、難點(diǎn)8晶胞的相關(guān)計(jì)算【命題規(guī)律】本專題是選作題，物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)部分的考查內(nèi)容，通常是根據(jù)晶體晶胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和有關(guān)數(shù)據(jù)，確定晶體的化學(xué)、求算晶體的密度或晶體晶胞的體積，題型是填空題，難度中等?？疾榈暮诵乃仞B(yǎng)以宏觀辨識與微觀探析為主【備考建議】2020年高考備考要切實(shí)地回歸課本，狠抓知識要點(diǎn)，強(qiáng)化主干知識的鞏固和運(yùn)用?！鞠迺r(shí)檢測】（建議用時(shí)：30分鐘）（2019安徽省六安市第一中學(xué)高考模擬）B、N、Co均為新型材料的重要組成元素。請回答下列問題。TOC o 1-5 h z（1）基態(tài)氮原子的價(jià)電子排布圖為。（2）Co能形成Co（CNO）63-。1mol該離子中含有g(shù)鍵的數(shù)目為。與CNO互為等電子體的

2、分子為。（任寫一種，填化學(xué)式）（3）往CuSO4溶液中加入過量氨水，可生成Cu（NH3）42+配離子，已知NF3和NH3的空間構(gòu)型都是三角錐型，但NF3不易與CU2+形成配合離子，其原因是。（4）分子中的大n鍵可用符合nmn表示，其中m表示形成大n鍵的原子數(shù)，n表示參與形成大n鍵的電子數(shù)（如苯分子中的大n鍵可表示為6）。則NO3-中的大n鍵應(yīng)表示為。（5）多硼酸根的結(jié)構(gòu)之一為鏈狀（如圖），其化學(xué)式為。（6）氮化硼晶體有多種結(jié)構(gòu)，其中立方氮化硼具有金剛石的結(jié)構(gòu)（如圖）若晶胞邊長為anm,晶胞中N原子位于B原子所形成的正四面體的體心，則B一N鍵的鍵長為nm,這種氮化硼晶體的密度為g/cm3。（用含

3、有a（2）18NACO2或N2O（3）電負(fù)性FNH,NH3中氮原子顯-3價(jià)，而在NF3中氮原子顯+3價(jià)，高度缺電子，不易提供孤電子對給Cu2+的空軌道形成配位鍵4)5)BO2-1X1023a3NA【詳解】(1)N是7口于.號元素,根據(jù)原子構(gòu)造原理可知N核外電子排布式是1s22s22p3,價(jià)電子排布式是2s22p3,所以基態(tài)氮原子的價(jià)電子排布圖為11個(gè)Co3+與6個(gè)CNO-形成6個(gè)配位鍵，屬于o鍵，1個(gè)CNO-含有2個(gè)o鍵，故1個(gè)Co(CNO)63-含有18個(gè)g鍵，所以1mol該離子中含有o鍵的數(shù)目為18NA；與CNO-互為等電子體的分子可以用O原子替換N原子與1個(gè)單位負(fù)電荷，其電子體為CO2或

4、N2O；往CuSO4溶液中加入過量氨水，可生成Cu(NH3)42+配離子，是由于中心離子Cu2+有空軌道，NH3分子中N原子由孤對電子，NH偏向N原子一方，N原子周圍相對來說電子多，而NF3和NH3的空間構(gòu)型盡管都是三角錐型,但電負(fù)性FNH,在NH3中氮原子顯-3價(jià)，而在NF3中氮原子顯+3價(jià)，高度缺電子，不易提供孤電子對給Cu2+的空軌道形成配位鍵，所以NF3不易與Cu2+形成配合離子；中NO3-中的大n鍵是每個(gè)O原子提供1個(gè)電子，每個(gè)N原子提供3個(gè)電子形成，所以成鍵原子數(shù)是4,成鍵電子數(shù)是6,故NO3-中的大n鍵表示為n634由均攤法，可知每個(gè)B原子獨(dú)自占有2個(gè)O原子，B元素化合價(jià)為+2,

5、O元素化合價(jià)為-2，多硼酸根的化合價(jià)代數(shù)和為3n+2xn(-2)=-n,故多硼酸根組成可表示為：(BO2)nn-,也可寫為BO2-；晶胞邊長為anm,則立方氮化硼的結(jié)構(gòu)可知晶胞中N原子位于B原子所形成的正四面體的體心，可看作是將晶胞均分為8個(gè)小立方體,BN鍵的鍵長為晶胞體對角線的1,由于晶胞邊長為anm,則體對角線為，所以BN3鍵的鍵長anm；411一個(gè)晶胞中含有B原子數(shù)目為：4；含有N原子數(shù)目為X8+t;x6=4,即一個(gè)晶胞中含有4個(gè)BN,所以晶胞的密824(11+14)g1X1023度為p二m二一a=貢心3。Vax10-7cm/a(2019湖北省黃岡中學(xué)高考模擬)鎳及其化合物是重要的合金材

6、料和催化劑。請回答下列問題：基態(tài)鎳原子的價(jià)電子排布式為，排布時(shí)能量最高的電子所占能級的原子軌道有個(gè)伸展方向。鎳能形成多種配合物如正四面體形的Ni(CO)4和正方形的Ni(CN)42-、正八面體形的Ni(NH3)62+等。下列說法正確的有_。A.CO與CN-互為等電子體，其中CO分子內(nèi)o鍵和n鍵個(gè)數(shù)之比為1:2-NH3的空間構(gòu)型為平面三角形Ni2+在形成配合物時(shí)，其配位數(shù)只能為4Ni(CO)4和Ni(CN)42-中，鎳元素均是sp3雜化丁二酮肟常用于檢驗(yàn)Ni2+:在稀氨水中，丁二酮肟與Ni2+反應(yīng)生成鮮紅色沉淀，其結(jié)構(gòu)如圖所示。該結(jié)構(gòu)中,除共價(jià)鍵外還存在配位鍵和氫鍵，請?jiān)趫D中用“f”和“”分別表

7、示出配位鍵和氫鍵。4)NiO的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉的相同，相關(guān)離子半徑如下表:Na*102pmcrlSlpmN產(chǎn)69pmOr140pmTOC o 1-5 h zNiO晶胞中Ni2+的配位數(shù)為，NiO熔點(diǎn)比NaCl高的原因是。(5)研究發(fā)現(xiàn)鑭鎳合金LaNix是一種良好的儲氫材料。屬六方晶系，其晶胞如圖a中實(shí)線所示，儲氫位置有兩種，分別是八面體空隙(“”)和四面體空隙(“”)，見圖b、c,這些就是氫原子存儲處，有氫時(shí)，設(shè)其化學(xué)式為LaNixHy。xy頂層底層400pmO0O-yoI500pmyia中層LaNix合金中x的值為；晶胞中和“同類的八面體空隙有個(gè)，和“擴(kuò)同類的四面體空隙有個(gè)。若H進(jìn)入晶胞

8、后，晶胞的體積不變，H的最大密度是g/cm-3(保留2位有效數(shù)字，NA=6.0 xl023,=1.7)答案】(1)3d84s252)A4)6離子所帶電荷數(shù)越高，離子半徑越小，則晶格能越大，熔點(diǎn)越高5)5360.18解析】【分析】(1)依據(jù)Ni的最外層電子排布式作答；(2)A.CO與N2互為等電子體，互為等電子體的兩種物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似；依據(jù)價(jià)層電子對互斥理論和雜化軌道理論作答；找出Ni(CN)42-和Ni(NH3)62+兩種配合物的配體個(gè)數(shù)；依據(jù)雜化軌道理論分析其雜化類型；依據(jù)配位鍵與氫鍵的存在原子種類分析；NiO的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉相同；從離子晶體的晶格能角度分析熔點(diǎn)高低；利用均攤法求出晶胞中L

9、a與Ni的原子個(gè)數(shù)比，進(jìn)而得出化學(xué)式；根據(jù)空間構(gòu)型分析作答；結(jié)合幾何關(guān)系，找出六方晶胞的體積，再依據(jù)密度公式作答?！驹斀狻?1)Ni為28號元素，價(jià)電子排布式為3d84s2，排布時(shí)能量最高的電子所占的能級為3d，3d軌道有5個(gè)伸展方向，故答案為：3d84s2；5；(2)A.CO、CN-與N2互為等電子體，N2分子內(nèi)含1個(gè)o鍵和2個(gè)n鍵，A項(xiàng)正確；NH3中N原子為sp3雜化方式，VSEPR模型為四面體形，空間構(gòu)型為三角錐形，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Ni(CN)42-和Ni(NH3)62+中的Ni的化合價(jià)為+2價(jià)，其配位數(shù)分別是4和6,C項(xiàng)錯(cuò)誤；Ni(CN)42-為正四面體，采用sp3雜化，而Ni(NH3)62

10、+是正方形，不是sp3雜化方式，D項(xiàng)錯(cuò)誤；故答案選A；(3)中心原子提供空軌道，配體提供孤電子對形成配位鍵；氫鍵存在于已經(jīng)與N、O和F等電負(fù)性很強(qiáng)原子形成（4）氯化鈉中鈉離子和氯離子的配位數(shù)分別是6,NiO的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉相同，NiO晶胞中Ni和O的配位數(shù)分別6，影響離子晶體熔點(diǎn)的因素有離子半徑和電荷，所帶電荷數(shù)越高，離子半徑越小，則晶格能越大，熔點(diǎn)越高；（5）該晶體的晶胞不是六棱柱，而是實(shí)線部分表示的平行六面體，各原子在晶胞中的位置可參照圖a和b,如果將平行六面體抽取出來，晶胞如下圖所示,，La在頂點(diǎn)，Ni在面心有4個(gè)（其中頂層和底層各2個(gè)，均攤后各1個(gè)，前后左右4個(gè)面各1個(gè)，均攤后共

11、2個(gè)）和體心（1個(gè)），所以晶體化學(xué)式為LaNi5,x=5，其正八面體空隙和四面體型空隙的位置如下圖所示：3個(gè)立，（若以空心球表示原子，實(shí)心球表示空隙的中心，則正八面體結(jié)構(gòu)為，四面體結(jié)構(gòu)為:9x1獸黑=-18g/Cm3六方晶胞體積V=a2CsinO=(500 xlO-1o)2x400 x10-1oxsin60=8.5x10-23cm3.（219東北育才學(xué)?？茖W(xué)高中部高考模擬）鋼是現(xiàn)代社會的物質(zhì)基礎(chǔ)，鋼中除含有鐵外還含有碳和少量不可避免的鈷、硅、錳、磷、硫等元素。請回答下列有關(guān)問題:（1）基態(tài)Mn原子的價(jià)電子排布式為。Mn2+與Fe2+中，第一電離能較大的，判斷的理由是。0（2）碳元素除可形成常見

12、的氧化物CO、CO2外，還可形成C2O3（結(jié)構(gòu)式為）。C2O3中碳原子的雜化軌道類型為,CO2分子的立體構(gòu)型為。（3）酞菁鉆分子的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示,分子中與鉆原子通過配位鍵結(jié)合的氮原子的編號（填“1”“2”“3”或“4”）碳酸鹽的熱分解是由于晶體中的陽離子結(jié)合碳酸根中的氧離子，是碳酸根分解為CO2分子的結(jié)果。MgCO3分解溫度低于CaCO3，請解釋原因。氧化亞鐵晶胞與NaCl的相似，NaCl的晶胞如圖所示。由于晶體缺陷，某氧化亞鐵晶體的實(shí)際組成為Fe0.9O,其中包含有Fe2+和Fe3+,晶胞邊長為apm，該晶體的密度為pgcm-3,則a=(列出計(jì)算式即可，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。【答

13、案】(1)3d54s2Mn2+Mn2+價(jià)層電子排布為3d5,3d能級半充滿，更穩(wěn)定(2)sp2直線型(3)2,4OCH半徑Mg2+vCa2+,MgO晶格能大于CaO，Mg2+更易結(jié)合碳酸根中的氧離子，故MgCO3更易分解；3-6X56+4X16x10103PNA【詳解】(1)Mn位于第四周期WB,其價(jià)電子包括最外層電子和次外層的d能級，即Mn的價(jià)電子排布式為3d54s2；Mn2+價(jià)電子排布式為3d5,Fe2+價(jià)電子排布式為3d6,Mn2+價(jià)層電子排布中3d能級半充滿，更穩(wěn)定，因此第一電離能較大的是Mn2+；根據(jù)C2O3的結(jié)構(gòu)式，C有3個(gè)o鍵，無孤電子對，因此C的雜化類型為sp2；CO2中C有2

14、個(gè)o鍵，孤電子對數(shù)為(42x2)/2=0，即CO2雜化類型為sp,CO2空間構(gòu)型為直線型；N形成3個(gè)共價(jià)鍵達(dá)到飽和，若N有4個(gè)化學(xué)鍵，其中有一個(gè)是配位鍵，根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式，2,4含有配位鍵，非金屬性O(shè)CH,則C、H、O的電負(fù)性大小順序是OCH；MgCO3和CaCO3都屬于離子晶體，受熱分解后生成MgO和CaO，也都屬于離子晶體，MgCO3分解溫度低于CaCO3，應(yīng)從晶格能的角度分析，原因是半徑Mg2+vCa2+,MgO晶格能大于CaO,Mg2+更易結(jié)合碳酸根中的氧離子，故MgCO3更易分解；(5)根據(jù)氯化鈉晶胞，NaCl的晶胞中有4個(gè)“NaCl”，F(xiàn)eO晶胞與NaCl晶胞的相似，因此該晶體中有4個(gè)

15、“FeO”,4x(56x0.9+16)4x(56x0.9+16)晶胞的質(zhì)量為Ng，晶胞的體積(ax1O-io)cm3，根據(jù)密度的定義，p=N，得出NAA(ax1O-io)3a=3.6x56+4x16xlOio(2019福建省莆田一中、四中高考模擬)鐵觸媒是重要的催化劑，鐵觸媒在500C左右時(shí)的活性最大，這也是合成氨反應(yīng)一般選擇在500C左右進(jìn)行的重要原因之一。CO易與鐵觸媒作用導(dǎo)致其失去催化活性：Fe+5CO=Fe(CO)5；在溶液中除去CO的化學(xué)方程式為Cu(NH3)2OOCCH3+CO+NH3=Cu(NH3)3(CO)OOCCH3。請回答下列問題：TOC o 1-5 h z基態(tài)Fe原子的核

16、外電子排布式為Ar；C、N、O的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?。Cu2+在水中呈現(xiàn)藍(lán)色是因?yàn)樾纬闪怂乃香~(II)離子，其化學(xué)式為；配合物Cu(NH3)2OOCCH3中，銅顯價(jià)，碳原子的雜化軌道類型是，nh3價(jià)電子對互斥理論模型是。用Cu(NH3)2OOCCH3溶液除去CO的反應(yīng)中，肯定有(填字母)形成。A.離子鍵B.配位鍵C.非極性鍵D.o鍵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。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(shí)際含有的鐵原子個(gè)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密度之比為(寫出已化簡的比例式

17、即可)。(兩種堆積中最鄰近的鐵原子的核間距相等)【答案】(1)3d64s2ONC(2)Cu(H2O)42+1sp2、sp3雜化四面體(3)BD分子晶體2：14/:3.【詳解】(1)鐵是26號元素，基態(tài)Fe原子的核外電子排布式是Ar3d64s2；同周期元素從左到右電負(fù)性逐漸增大，C、N、O的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镺NC；(2)Cu2+在水中與4個(gè)H2O分子通過配位鍵形成配離子，其化學(xué)式為Cu(H2O)42+；配合物Cu(NH3)2OOCCH3中醋酸根離子(CH3COO-)顯-1價(jià),NH3分子整體為0價(jià),根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和等于0,可知銅顯+1價(jià),Cu(NH3)2OOCCH3中有1個(gè)C=O和一個(gè)甲基，

18、故碳原子的雜化軌道類型是sp2、sp3,NH3中N原子的價(jià)電子對數(shù)是4,NH3價(jià)電子對互斥理論模型是四面體。；(4)用Cu(NH3)2OOCCH3除去CO的反應(yīng)中，肯定有Cu原子和N、C原子之間的配位鍵且也是。鍵生成，故選BD；Fe(CO)5常溫下為黃色油狀液體，說明其熔點(diǎn)低，故Fe(CO)5屬于分子晶體；11根據(jù)均攤原則，面心立方晶胞中鐵原子數(shù)是“、體心立方晶胞中實(shí)際含有的鐵原子數(shù)是I4I-，個(gè)數(shù)比是2:1，設(shè)鐵原子半徑是rem，面心立方晶胞的邊長是.體心立方晶胞的邊長是，凰4x562xS6根據(jù)：匚，面心立方堆積與體心立方堆積的兩種鐵晶體的密度比是：上；.=4：3,譏(2018河北省衡水中學(xué)

19、高考模擬)鉆是人體必需的微量元素，含鉆化合物作為顏料，具有悠久的歷史，在機(jī)械制造、磁性材料等領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用，請回答下列問題:TOC o 1-5 h zCo基態(tài)原子的電子排布式為；酞菁鉆近年來在光電材料、非線性光學(xué)材料、光動力學(xué)中的光敏劑、催化劑等方面得到廣泛的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)如圖所示，中心離子為鉆離子。酞菁鉆中三種非金屬原子的電負(fù)性有大到小的順序?yàn)椋?用相應(yīng)的元素符號作答)；碳原子的雜化軌道類型為；與鉆離子通過配位健結(jié)合的氮原子的編號是；(3)用KCN處理含Co2+的鹽溶液，有紅色的Co(CN)2析出，將它溶于過量的KCN溶液后，可生成紫色的Co(CN)4-,該配離子中的配位體為，配位原子為

20、；(4)Co的一種氧化物的晶胞如圖所示，在該晶體中與一個(gè)鉆原子等距離且最近的鉆原子個(gè)；與一個(gè)鉆原子等距離且次近的氧原子有個(gè);若該鉆的氧化物晶體中鉆原子與跟它最近鄰的氧原子之間的距離為r，該鉆原子與跟它次近鄰的氧原子之間的距離為；已知在該鉆的氧化物晶體中鉆原子的半徑為apm，氧原子的半徑為bpm，它們在晶體中是緊密接觸的，則在該鉆的氧化物晶體中原子的空間利用率(用含a、b的式子表示)。(5)筑波材料科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室一個(gè)科研小組發(fā)現(xiàn)了在5K下呈現(xiàn)超導(dǎo)性晶體，該圖所示，小球表示Co原子，大球表示O原子)。下列用粗線畫出的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元示的是具有CoO狀結(jié)構(gòu)(如下不能描述C的化學(xué)組成A答案】(1)1s22s22p63s23p63d74s2NCHsp22,43)CN-N4).1283r2n/3x(a2+b2)/(a+b)35)詳解】(1)Co為27號元素，核外電子數(shù)為27，根據(jù)能量最低原理，其核外電子正確答案：1s22s22p63s23p63d74s2。(2)酞菁鉆中三種非金屬原子為C、N、H,同周期從左到右電負(fù)性增大，非金分子中碳原子均形成3個(gè)o鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)為3,碳原