-新教材高中化學(xué)課時檢測13晶體的計算習(xí)題課含解析魯科版選擇性必修

PAGEPAGE5晶體的計算(習(xí)題課)1．NaCl晶胞如圖所示。在晶胞中，表示Cl－，表示Na＋。已知NaCl晶體的密度為ρg·cm－3，NaCl的摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則在NaCl晶體中每個Na＋和與之等距且最近的Na＋之間的距離為()A.eq\r(3,\f(2M,ρNA))cm B．eq\r(3,\f(\r(2)M,ρ·NA))cmC．eq\r(3,\f(2NA,ρM))cm D．eq\r(3,\f(M,8ρNA))cm【解析】選B。設(shè)該立方體晶胞的邊長為acm，依題意可知：eq\f(\f(M,NA)×4,a3)＝ρ，解得a＝eq\r(3,\f(4M,ρ·NA))，而在晶胞中每個Na＋和與之等距且最近的鈉離子之間的距離為eq\f(\r(2),2)acm，故B項正確。2．(雙選)(2021·濟南高二檢測)一種鐵的氧化物晶體的晶胞如圖所示，下列說法正確的是()A.該晶體是具有磁性的黑色晶體，俗稱磁性氧化鐵B．該物質(zhì)不穩(wěn)定，在空氣中受熱迅速被氧化為Fe2O3C．與O2－緊鄰且等距離的O2－數(shù)目為12D．一個該晶胞中所含離子總數(shù)為8【解析】選C、D。由晶胞結(jié)構(gòu)可知O原子的個數(shù)為1＋12×eq\f(1,4)＝4，F(xiàn)e原子的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，化學(xué)式為FeO，不具有磁性，為黑色晶體，故A錯誤；亞鐵離子易被氧化，則FeO不穩(wěn)定，在空氣中受熱迅速被氧化為Fe3O4，故B錯誤；以體心O2－看，與棱心O2－的距離最近，則與O2－緊鄰且等距離的O2－數(shù)目為12，故C正確；FeO為離子化合物，陽離子數(shù)、陰離子數(shù)之和為離子總數(shù)，結(jié)合選項A可知一個該晶胞中所含離子總數(shù)為8，故D正確。3．(2020·常德高二檢測)由Al元素和N元素形成的某種化合物的晶胞如圖所示，已知N原子位于晶胞體對角線的eq\f(1,4)處。假設(shè)該化合物晶體的密度為ρg·cm－3，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則晶胞中相距最近的兩個N原子之間的距離為()A.eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(164,ρNA))cm B．eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(164ρ,NA))cmC．eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(164NA,ρ))cm D．eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(ρNA,164))cm【解析】選A。將題圖中立方體頂面上的4個頂點從左上角小球開始按逆時針方向依次標(biāo)為1、2、3、4，將立方體的體心和1、3號球連接起來，則形成1個等腰三角形，晶胞中相距最近的兩個N原子之間的距離即為該等腰三角形的中位線的長度，故兩個相距最近的N原子之間的距離等于晶胞面對角線的一半。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，1個晶胞中含有4個N原子、4個Al原子，設(shè)晶胞邊長為acm，則晶體的密度ρg·cm－3＝eq\f(1,a3)×eq\f(（27＋14）×4,NA)g·cm－3，即a＝eq\r(3,\f(164,ρNA))，由此可知相距最近的兩個N原子之間的距離為eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(164,ρNA))cm。4．氮元素可形成豐富多彩的物質(zhì)。(1)光化學(xué)煙霧易在PM2.5的催化作用下形成，其中含有NOx、O3、CH2=CHCHO、HCOOH等二次污染物。下列說法正確的是________(填字母)。A．N2O與CO2互為等電子體B．O3的沸點高于O2的沸點C．CH2=CHCHO分子中碳原子采取sp2和sp3雜化D．HCOOH在水中的溶解度大，與氫鍵有關(guān)(2)在配合物中，微粒NH3、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、NH2OH中不能作為配體的是________。(3)圖a為六方氮化硼晶體的結(jié)構(gòu)示意圖，該晶體中存在的作用力有________。(4)六方氮化硼在高溫高壓下可轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，立方氮化硼的晶胞結(jié)構(gòu)如圖b所示，晶胞邊長為dcm，該晶胞中含有________個氮原子、________個硼原子，立方氮化硼晶體的密度為________g·cm－3(設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)?！窘馕觥?1)N2O與CO2分子中均含有3個原子，價電子數(shù)均為16，二者互為等電子體，A項正確；O3、O2均為分子晶體，O3的相對分子質(zhì)量較大，分子間作用力更強，所以O(shè)3的沸點高于O2的沸點，B項正確；CH2=CHCHO分子中每個碳原子均形成3個σ鍵，沒有孤電子對，故碳原子采取sp2雜化，C項錯誤；HCOOH在水中與水分子之間形成氫鍵，故HCOOH在水中的溶解度大，D項正確。(2)NH3、NH2OH中N均含有孤電子對，均可作為配體，而NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))中N沒有孤電子對，不能作為配體。(3)層內(nèi)N原子與B原子之間形成共價鍵，層間作用力為范德華力。(4)1個晶胞中所含N原子個數(shù)為4，B原子個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，則1個晶胞的質(zhì)量為eq\f(4×25,NA)g，晶體的密度為4×eq\f(25,NA)g÷(dcm)3＝eq\f(100,d3·NA)g·cm－3。答案：(1)ABD(2)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))(3)共價鍵、范德華力(4)44eq\f(100,d3·NA)5．(2020·全國Ⅱ卷)鈣鈦礦(CaTiO3)型化合物是一類可用于生產(chǎn)太陽能電池、傳感器、固體電阻器等的功能材料，回答下列問題：(1)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為____________。(2)Ti的四鹵化物熔點如下表所示，TiF4熔點高于其他三種鹵化物，自TiCl4至TiI4熔點依次升高，原因是________________________________________________________________________。化合物TiF4TiCl4TiBr4TiI4熔點/℃377－24.1238.3155(3)CaTiO3的晶胞如圖(a)所示，其組成元素的電負(fù)性大小順序是________；金屬離子與氧離子間的作用力為________，Ca2＋的配位數(shù)是________。(4)一種立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物光電材料的組成為Pb2＋、I－和有機堿離子CH3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(3))，其晶胞如圖(b)所示。其中Pb2＋與圖(a)中________的空間位置相同，有機堿CH3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(3))中，N原子的雜化軌道類型是______；若晶胞參數(shù)為anm，則晶體密度為____________g·cm－3(列出計算式)。(5)用上述金屬鹵化物光電材料制作的太陽能電池在使用過程中會產(chǎn)生單質(zhì)鉛和碘，降低了器件效率和使用壽命。我國科學(xué)家巧妙地在此材料中引入稀土銪(Eu)鹽，提升了太陽能電池的效率和使用壽命，其作用原理如圖(c)所示，用離子方程式表示該原理__________________、__________________。【解析】(1)Ti是22號元素，位于元素周期表第4周期第ⅣB族，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2。(2)F的電負(fù)性強，故TiF4屬于離子化合物，形成離子晶體，熔點較高，而自TiCl4至TiI4均為共價化合物，形成分子晶體，熔沸點很低，且隨相對分子質(zhì)量的增大分子間作用力增大，熔點逐漸升高。(3)同一周期自左到右的電負(fù)性逐漸增大，同一主族自上而下的電負(fù)性逐漸減小，即O＞S＞Se＞Ti＞Ca；陰陽離子之間存在離子鍵，由晶體結(jié)構(gòu)知Ca2＋的周圍與其最近且等距離的O2－有12個，故配位數(shù)是12。(4)圖(b)中Pb2＋周圍圍繞6個I－，圖(a)中Ti4＋周圍圍繞6個O2－，故位置相同。有機堿CH3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(3))中，N原子的價層電子對數(shù)為4，所以氮原子的雜化形式為sp3；由晶體結(jié)構(gòu)知晶胞中含有3個I－、1個Pb2＋、1個CH3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(3))，晶胞的質(zhì)量為(eq\f(3,NA)×127＋eq\f(1,NA)×207＋eq\f(1,NA)×32)g＝eq\f(620,NA)g，則晶體密度為eq\f(\f(620,NA),a3)g·nm－3＝eq\f(620,a3×NA)×1021g·cm－3。(5)由圖(c)知，第一個過程Eu3＋→Eu2＋、Pb→Pb2＋，離子方程式為2Eu3＋＋Pb=2Eu2＋＋Pb2＋，第二個過程Eu2＋→Eu3＋、I2→I－，離子方程式為2Eu