2019高考化学总复习 12 物质结构与性质(选学)(42)晶体结构与性质(2)(含解析)新人教版

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1、晶体结构与性质(2)李仕才1.(2017年高考·课标全国卷Ⅲ)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2===CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:(1)Co基态原子核外电子排布式为__________。元素Mn与O中,第一电离能较大的是__________,基态原子核外未成对电子数较多的是__________。(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为__________,原因是____

2、_________________。(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在__________。(5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm,则r(O2-)为__________nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a′=0.448nm,则r(Mn2+)为__________nm。解析:(1)根据构造原理可写出Co基态原子核外电子排布式为ls22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。O是非金属元素,而Mn是金属元素,前者易得电子而不易失

3、电子,后者则反之,所以O的第一电离能大于Mn。Mn和O的基态原子核外电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s2、1s22s22p4,前者的3d轨道中5个电子均未成对,后者的2p轨道中有2个电子未成对,所以Mn的基态原子核外未成对电子数较多。(2)CO2中C的价层电子对数为2,故为sp杂化;CH3OH分子中C的价层电子对数为4,故为sp3杂化。(3)水和甲醇均为极性分子,常温常压下两种物质均呈液态;二氧化碳和氢气均为非极性分子,常温常压下两种物质均呈气态,根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。由于水分子中的2个氢原子都能参与氢键的形成

4、,而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够形成氢键,所以水中的氢键比甲醇多,则水的沸点高于甲醇的沸点。二氧化碳和氢气都属于分子晶体,但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气,所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。(4)Mn(NO3)2是离子化合物,存在离子键;此外在NO中,3个O原子和中心原子N之间还形成一个4中心6电子的大π键(Π键),所以Mn(NO3)2中的化学键有σ键、π键和离子键。(5)因为O2-采用面心立方最密堆积方式,所以面对角线长度是O2-半径的4倍,则有[4r(O2-)]2=2a2,解得r(O2-)=×0.420nm≈0.148nm;MnO也属于NaCl型结构,根据晶胞的结构可得2r(Mn

5、2+)+2r(O2-)=a′,代入数据解得r(Mn2+)=0.076nm。答案:(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 O Mn(2)sp sp3(3)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2分子量较大、范德华力较大(4)离子键和π键(Π键)(5)0.148 0.0762.(2016年高考·课标全国卷Ⅱ)东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题:(1)镍元素基态原子的电子排布式为_____

6、_________________,3d能级上的未成对电子数为________。(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是________。②在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为________,提供孤电子对的成键原子是________。③氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是____________________________________________________;氨是________分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类型为_______

7、_。(3)单质铜及镍都是由________键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu=1958kJ·mol-1、INi=1753kJ·mol-1,ICu>INi的原因是______________________________________________。(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。②若合金的密度为dg·cm-3,晶胞参数a=___

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