考点规范练37晶体结构与性质 (时间:45分钟 满分:100分)
考点规范练第74页 非选择题(共5小题,共100分)
1.(2016山西考前质量检测)(20分)锂的某些化合物是性能优异的材料。请回答:
(1)如图是某电动汽车电池正极材料的晶胞结构示意图,其化学式为,其中Fe的基态电子排布式为,P的空间构型为。
n+
(2)Li与Na中第一电离能较小的元素是;LiF与NaCl晶体中熔点较高的是。
(3)氮化锂是一种良好的储氢材料,其在氢气中加热时可吸收氢气得到氨基锂(LiNH2)和氢化
锂,氢化锂的电子式为,上述反应的化学方程式为 。
(4)金属锂为体心立方晶胞,其配位数为;若其晶胞边长为a pm,则锂晶体中原子的空间占有
率是。
(5)有机锂试剂在有机合成中有重要应用,但极易与O2、CO2等反应。下列说法不正确的是(填
字母序号)。
A.CO2中σ键与π键的数目之比为1∶1
B.游离态和化合态锂元素均可由特征发射光谱检出
3
2
C.叔丁基锂(C4H9Li)中碳原子的杂化轨道类型为sp和sp
(2)Na LiF (3)LiH] Li3N+2H2(4)8 π×100% (5)C
+
-
答案:(1)LiFePO4 3d 正四面体
6
LiNH2+2LiH
解析:(1)晶胞中Li个数为8×+4×+2×+1=4,Fe个数为4,P个数为4,因此晶体的化学式为LiFePO4;其中铁的化合价为+2价,即n=2,则Fe的基态电子排布式为3d;P中磷原子的价层电子对数是4,没有孤电子对,所以P的空间构型为正四面体形。
(2)同主族元素从上到下第一电离能减小,故Li和Na中第一电离能较小的元素是Na;LiF的晶格能大于NaCl,故LiF的熔点比NaCl高。
2+
6
+n+
(4)由于金属锂为体心立方晶胞,所以其配位数为8,若其晶胞边长为a pm,则锂原子半径
r=a pm,一个晶胞中有两个锂原子,所占体积为2×πr3 pm3=2×π×(a)3 pm3=πa3 pm3,晶胞
的体积为a pm,则晶体中原子的空间占有率是×100%=π×100%。
(5)CO2的结构式为OCO,CO双键中有1个σ键、1个π键,因此CO2中σ键与π键的数目之比为2∶2=1∶1,A项正确;不同元素的原子光谱上的特征谱线不同,故游离态和化合态锂元素均可由特征发射光谱检出,B项正确;叔丁基锂(C4H9Li)中碳原子的杂化轨道类型为sp杂化,C项错误。
2.(2016湖南郴州四模)(20分)氮及其化合物与生产、生活联系密切。回答下列问题: (1)基态N中有个运动状态不相同的电子,砷元素在元素周期表中位于第四周期且和氮元素同主族,基态砷原子的电子排布式为。
(2)元素C、N、O的第一电离能由大到小排列的顺序为(用元素符号表示),NF3分子的空间构型为。
(3)氨基乙酸(H2N—CH2—COOH)分子中,碳原子的杂化轨道类型有;1 mol H2N—CH2—COOH中含有σ键的数目为,二氧化碳为氨基乙酸分解的产物之一,写出二氧化碳的一种等电子体(填化学式)。
(4)三氟化硼与氨气相遇,立即生成白色固体,写出该白色固体的结构式:(标注出其中的配位键);利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,图1为该晶体的晶胞结构,该功能陶瓷晶体的化学式为。
153
3
3
(5)铁和氨气在640 ℃时可发生置换反应,其中一种产物的晶胞结构如图2所示,该反应的化学方程式为。已知该晶胞的边长为a nm,则该晶体的密度为g·cm(设NA为阿伏加德罗常数
-3
(2)N>O>C 三角锥形 (3)sp、sp 9NA N2O或等
3
2
的数值)。?16980394?
2
2
6
2
6
10
2
3
答案:(1)7 1s2s2p3s3p3d4s4p
(4) BN
(5)8Fe+2NH3
15
2Fe4N+3H2
解析:(1)基态N的核外有7个电子,所以有7个运动状态不同的电子,砷元素位于第四周期且和氮元素同主族,为33号元素,其核外电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s4p。
(2)同周期元素从左向右,第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族和第ⅤA族元素由于存在全满或半满状态,是一种稳定结构,第一电离能高于同周期相邻元素,所以C、N、O的第一电离能由大到小排列的顺序为N>O>C,NF3分子中氮原子的价层电子对数为3+=4,有1对孤电子对,所以分子的空间构型为三角锥形。
(3)氨基乙酸(H2N—CH2—COOH)中,—CH2—中的碳原子周围有四个σ键,杂化类型为sp
2
3
2
2
6
2
6
10
2
3
杂化,羧基中的碳原子周围有三个σ键,没有孤电子对,杂化类型为sp杂化,1 mol H2N—CH2—COOH中含有9 mol σ键,所以σ键的数目9NA,一个二氧化碳分子中有三个原子,价电子数为16,与之互为等电子体的为N2O、等。
(4)三氯化硼和三氟化硼常温下都是气体,所以它们固态时的晶体类型为分子晶体,硼元素具有缺电子性,其化合物可与具有孤电子对的分子或离子形成配合物,BF3能与NH3反应生成BF3·NH3,B与N之间形成配位键,氮原子含有孤电子对,所以氮原子提供孤电子对,BF3·NH3
结构式为。根据图1,利用均摊法可知,晶胞中含有硼原子数为4,晶胞中
含有氮原子数为8×+6×=4,所以化学式为BN。
(5)该晶胞中铁原子个数=8×+6×=4,氮原子个数是1,所以氮化铁的化学式是Fe4N,铁和氨气在640 ℃可发生置换反应生成氢气和氮化铁,所以该反应的化学方程式为8Fe+2NH3
-3
2Fe4N+3H2,该晶胞的边长为a nm,则晶胞的体积为(a×10)cm,所以密度为
-3
-733
g·cm= g·cm。
3.(20分)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂(主要成分Na2B4O7)为起始物,经过一系列反应可以得到BN和火箭高能燃料及有机合成催化剂BF3的过程如下:
(1)BF3中B原子的杂化轨道类型为杂化,BF3分子空间构型为。
(2)在硼、氧、氟、氮中第一电离能由大到小的顺序是(用元素符号表示)。
-
(3)已知:硼酸的电离方程式为H3BO3+H2O+H,试依据上述反应写出的结构式:,并推测1
+-
2019-2020高考化学大一轮复习习题选修5 考点规范练37 Word版含答案
