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1、考前强化练23 晶胞的相关计算(选考) 考前强化练第23页 1.(2018东北三省三校高三模拟)铜元素位于元素周期表中第ⅠB族,在化合物中其化合价可以呈现+1、+2价。铜的单质及其化合物在很多领域有重要的应用。Ⅰ.CuSO4和Cu(NO3)2是常见的+2价铜的化合物,有较为广泛的应用。(1)向CuSO4溶液中滴加氨水,最后可以得到深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4溶液。①N、O、S三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 。 ②比较NH3和[Cu(NH3)4]2+中
2、H—N—H键角的大小:NH3 [Cu(NH3)4]2+(填“>”或“<”),并说明理由 。 (2)制备Cu(NO3)2的一种方法是在N2O4的乙酸乙酯溶液中加入铜,反应一段时间后,加热即可得到Cu(NO3)2。①NO3-的立体构型的名称为 ,N原子的杂化方式为 。NO3-的一种等电子体为 。 ②N2O4会发生类似于水的自偶电离N2O4NO++NO3-,制备无水Cu(NO3)2的化学方程式为
3、 。 Ⅱ.CuCl是较为常见的+1价铜的化合物。(3)基态Cu+的价层电子排布式为 。 (4)CuCl的晶胞结构如图所示,氯原子位于立方体的顶点和面心,铜原子位于氯原子构成的四面体的体心。①每个氯原子周围距氯原子最近且等距离的铜原子数目为 。 ②设NA为阿伏加德罗常数的值,晶体的密度为ρg·cm-3,CuCl的摩尔质量为Mg·mol-1,计算晶胞中距离最近的两个铜原子间的距离为 pm。 答案(1)①N>O>S ②< 因为NH3提供孤对电子与
4、Cu2+形成配位键后,N—H成键电子对受到的排斥力减小,所以H—N—H键角增大(2)①平面三角形 sp2杂化 CO32-、SO3(合理即可)②Cu+2N2O4Cu(NO3)2+2NO↑ (3)3d10 (4)①4②22×34MρNA×1010解析(1)①由于氮元素的2p轨道电子处于半充满状态,稳定性强,则N、O、S三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>S。②由于NH3提供孤电子对与Cu2+形成配位键后,N—H成键电子对受到的排斥力减小,所以H—N—H键角增大。(2)①NO3-中中心原子的价
5、层电子对数是3+5+1-3×22=3,因此NO3-的立体构型的名称为平面三角形,氮原子的杂化方式为sp2杂化。原子数和价电子数分别都相等的粒子互为等电子体,则NO3-的一种等电子体为CO32-或SO3。②N2O4会发生类似于水的自偶电离N2O4NO++NO3-,因此制备无水Cu(NO3)2的同时还有NO生成,反应的化学方程式为Cu+2N2O4Cu(NO3)2+2NO↑。(3)铜的原子序数是29,基态Cu+的价层电子排布式为3d10。(4)①根据晶胞结构结合化学式可判断每个氯原子周围距氯原子最近且
6、等距离的铜原子数目为4。②晶胞的边长是34MρNA×1010pm,晶胞中距离最近的两个铜原子间的距离为面对角线的一半,即为22×34MρNA×1010pm。2.(2018安徽合肥高三教学质量检测)因瓦合金是铁和镍的合金,由于其膨胀系数极小,又称不变合金,适合做测量元件。回答下列问题。(1)基态镍原子的价电子轨道表达式为 ;铁的基态原子核外未成对电子数为 个。 (2)在稀氨水介质中,Ni2+与丁二酮肟(分子式为C4H8N2O2)反应可生成鲜红色沉淀,其分子结构如右图所示,该结构中碳
7、原子的杂化方式为 ;已知丁二酮肟分子结构中C—C键与N—O键的键长和键能数据如下表所示,请从原子结构角度解释N—O键的键能小于C—C键: 。 化学键键长(10-12m)键能(kJ·mol-1)C—C154332N—O146230(3)铁、镍易与CO作用形成羰基配合物Fe(CO)5、Ni(CO)4。1个Fe(CO)5分子中含有σ键数目为 ;已知Ni(CO)4分子为正四面体构型,下列溶剂能够溶解Ni(CO)4的是 (填写字母)。 A.四氯化碳 B.苯 C.水 D
8、.液氨(4)镍晶胞为面心立方,其中镍原子的配位数为 。氯化亚铁的熔点为674℃,而氯化铁的熔点仅为282℃,二者熔点存在差异的原因是 。 (5)Fe3O4晶体中,O2-的重复排列方式如图所示,该排列方式中存在着由1、3、6、7的O2-围成的正四面体空隙和由3、6、7、8、9、12的O2-围成的正八面体空隙。Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中,则Fe3O4晶体中,正四面体空隙数与O2-数之比为 。Fe3O4晶胞中有8
