2020届高三化学选修三二轮专题复习--晶体的缺陷及其应用
| 1. 选择题 | 详细信息 |
天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如，某种NiO晶体中就存在如图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代，结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O，则该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比为( ) A.6：85 B.6：91 C.5：91 D.5：85 |
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| 2. 选择题 | 详细信息 |
科学家发现钇钡铜氧化合物在90 K时具有超导性，若该化合物的结构如图所示，则该化合物的化学式可能是 ( ) A. YBa2Cu3O8 B. YBa2Cu2O5 C. YBa2Cu3O5 D. YBaCu4O4 |
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| 3. 选择题 | 详细信息 |
非整数比化合物 具有NaCl型晶体结构，由于n(Fe):n(O)<1：1，所以晶体存在缺陷。可表示为   A.  B. C. D. |
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| 4. 选择题 | 详细信息 |
分析化学中常用X射线研究晶体结构，有一种蓝色晶体可表示为：MxFey(CN)z，研究表明它的结构特性是Fe2+、Fe3+分别占据立方体的顶点，自身互不相邻，而CN一位于立方体的棱上，其晶体中的阴离子结构如图示，下列说法正确的是( ) A. 该晶体是原子晶体 B. M的离子位于上述立方体的面心，呈+2价 C. M的离子位于上述立方体的体心，呈+1价，且M+空缺率（体心中没有M+的占总体心的百分比）为50% D. 晶体的化学式可表示为MFe2(CN)3，且M为+1价 |
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| 5. 综合题 | 详细信息 |
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镁、铝、铁是三种重要金属，它们的单质和化合物应用十分广泛。回答下列问题： (1)镁、铝第一电离能大小的关系是I1(Mg)_________I1(Al)，金属镁、铝熔点大小关系是Mg_________Al。（填“大于”、“等于”或“小于”） (2)氯化铝加热时易升华，实验测得铝元素与氯元素形成化合物的实际组成为Al2Cl6，其结构简式如图所示。其中处于中间的Al原子杂化轨道类型为_________杂化，分子中所有原子_________(能、不能)在同一平面上。  (3)硝酸铁和尿素在乙醇中生成[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3三硝酸六尿素合铁  。产物是一种重要的配合物，用作有机铁肥，简称铁氮肥。基态Fe3+的核外电子排布式为____________。尿素分子中 键与 键的数目之比为_______。NO3-的空间构型为_________，经测定N2O5晶体中存在NO2+和NO3-，NO2+中氮原子为_________杂化。(4)碳溶解在γ-Fe中形成的一种间隙固溶体，无磁性，其晶胞为面心立方结构，如图所示。晶体中与相邻铁原子距离相等且最近的铁原子有________个，该物质的化学式为_________。若晶体密度为dg/cm3，则晶胞中最近的两个碳原子的距离为___________pm(阿伏加德罗常数的值为NA表示，写出简化后的计算式即可)。  |
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| 6. 综合题 | 详细信息 |
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铬镍基合金的性质稳定，抗高温燃气腐蚀能力强，广泛应用于舰船和工业的燃气轮机。某种铬镍基合金由Fe、Cr、Ni、C四种元素组成。 (1)Fe、Cr、Ni的基态原子核外电子占据的最高能层为________  填符号 。(2)基态Cr原子价层电子的电子排布式为________，与Cr同周期且基态原子最外层电子数相同的元素，位于周期表的________区。 (3)Fe3+与SCN-反应生成红色的K3Fe(SCN)6，K3Fe(SCN)6内部的作用力有________。写出一种与SCN-互为等电子体的分子的化学式________。 (4)已知FeO、NiO的晶体结构均为NaCl型，且NiO的熔点高于FeO，其理由是________。 (5)C60分子结构及其晶胞结构如图1和图2所示。若在C60晶体的空隙中插入K+，该晶体在一定条件下具有超导能力，其结构如图3所示。  ①C60分子中碳原子的杂化方式为________。 ②该超导体晶胞中，K+填充在由C60围成的________空隙和________空隙中。 ③若晶胞中A的坐标参数为(0，0，0)，B的坐标参数为(1，1，1)，则与A距离最近的K+的坐标参数为________。 |
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| 7. 综合题 | 详细信息 |
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Co、Ni的化合物在生产生活中有着广泛的应用。 (1)Co元素在周期表中的位置是4周期________族。基态Co原子的简化电子排布式为_________。 (2)乙二胺NH2-CH2-CH2-NH2(缩写符号en)中N原子的杂化方式为________杂化。en可以与Co形成配合物[Co(en)2Cl2]Cl·HCl·2H2O，配离子结构如下左图所示，中心离子的配位数为_______，配合物晶体中可能存在的作用力有___________。 A 离子键 B 极性共价键 C 非极性共价键 D 配位键 E 氢键  (3)天然氧化镍晶体中总是存在晶体缺陷，如图所示。NiXO晶体中x值为  ，若晶体中的Ni分别为Ni2+、Ni3+，此晶体中Ni2+与Ni3+的最简整数比为______。 (4)一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O2-作密置单层排列， Ni2+填充其中(如图)，己知O2-的半径为a pm，每平方米面积上分散的该晶体的质量为_____g(用a、NA表示)。  |
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| 8. 综合题 | 详细信息 |
Ni2+在氨性溶液中和镍试剂(丁二酮肟)反应生成鲜红色的螯合物沉淀，在定性分析中用于鉴定 。该反应可表示为 (1)Ni在元素周期表中的位置是_______，其基态原子的未成对电子数是_______。 (2)与Ni同周期，基态原子最外层电子数为1的元素有________(填元素符号)。其中原子序数最大的元素，其基态原子核外电子排布不符合________(填选项字母)。 A.构造原理 B.泡利不相容原理 C.洪特规则 (3)已知丁二酮肟(物质A)通常情况下是白色粉末，熔点238～240℃，溶于乙醇、乙醚，几乎不溶于水。则丁二酮肟的晶体类型是________。 (4)丁二酮肟的组成元素电负性由大到小的顺序是________。 (5)物质B中含有的微粒间作用力类型有________。 A.离子键 B.共价键 C.氢键 D.配位键 (6)物质B中C原子的杂化方式是________。 (7)氧化镍(NiO)的晶体结构为立方晶系，其晶胞结构与氯化钠相似。氧化镍晶胞中，与一个Ni2+紧邻且距离相等的O2-以线段相连，构成的几何图形为________。 (8)某种氧化镍晶体中存在如图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+取代，晶体仍显电中性。实验测得该氧化镍晶体的化学式为Ni0.90O，其晶胞参数为acm，NA代表阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为________(用含a和NA的代数式表示)。 |
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| 9. 综合题 | 详细信息 |
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在晶体中，微观粒子是有规律排布的。而实际上的晶体与理想结构或多或少会产生偏离，这种偏离称为晶体的缺陷。由于晶体缺陷，氧化铁FexO中的x常常不确定。 (1)请写出铁原子基态电子排布式___________________。 (2)Fe2+与Fe3+相比，较稳定的是___________，请从二者结构上加以解释_______________。 (3)硫氰根离子和异硫氰根离子都可用SCN-表示，碳原子都处于中央，则碳原子的轨道杂化类型为____________________。其中异硫氰根离子与CO2是等电子体，异硫氰根离子的电子式为________________。Fe3+与SCN-可以形成配位数  的配离子，若Fe3+与SCN-以个数比1：5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为_____________。(4)如图：铁有  、 、 三种同素异形体，三种晶体在不同温度下能发生转化。  请问： 、、这三种晶胞的棱长之比为：___________。 |
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| 10. 综合题 | 详细信息 |
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已知：A、B、C、D、E为周期表1～36号中的元素，它们的原子序数逐渐增大。A的一种质量数为14的原子常用来测定文物的年代；C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子相同；C2-离子D2+离子具有相同的、稳定的电子层结构；E的基态原子的外围电子排布式为3d64s2。 (1)A、B、C、D四种元素中，电负性最大的是_______________(填元素符号)。 (2)等电子体具有相似的结构和性质。AC与B2、AC2与CAB-均互为等电子体，则AC的电子式为_________。CAB-中A原子的杂化方式为_________。，E能与AC分子形成E(AC)5，其原因是AC分子中含有______________________。 (3)最近发现，只含A、D、E三种元素的一种晶体(晶胞如图所示)具有超导性。A原子的配位数为___________；该晶体的化学式为___________。  (4)已知C、E形成的一种晶体ExC，晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。测知该晶体密度为ρ=3.53g/cm3，晶胞边长为5.0×10-10m。则该晶体中x值(精确至0.1)为_______。晶体中的Fen+分别为Fe2+、Fe3+，则Fe2+与Fe3+的比值为_______。 |
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| 11. 综合题 | 详细信息 |
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研究晶体的结构对化学新材料的发现有着重要的价值。 （1）晶胞中任一个原子的中心位置均可用称之为原子分数坐标的三个分别小于1的数（x，y，z）来予以规定。某晶体的晶胞结构如图所示，1号原子坐标为（0，0，0），2号原子坐标为（1/3，2/3，0），该晶体的化学式为___________，该晶胞参数为：a = 250.4 pm, c = 666.1 pm，γ = 120o； 3号原子坐标为_____________，列出上述晶体中A和B两原子间的最小核间距的计算式为_____________。（不必算出数值，但需要化简）  （2）体心立方堆积的晶胞是个立方体，如果半径为r的原子保持紧密接触，立方体的中心能容得下半径最大为___________的一个原子。 （3）Fe能形成多种氧化物，其中FeO晶胞结构为NaCl型。晶体中实际上存在空位、错位、杂质原子等缺陷，晶体缺陷对晶体的性质会产生重大影响。由于晶体缺陷，在晶体中Fe和O的个数比发生了变化，变为FexO(x＜1)，若测得某FexO晶体密度为5.71 g·cm－3，晶胞边长为4.28×10－10 m，则FexO中x＝__________(结果保留两位有效数字)。 （4）钙钛矿晶体的结构如图所示。假设把氧离子看做硬球接触模型，钙离子和钛离子填充氧离子的空隙，氧离子形成正八面体，钛离子位于正八面体中心，则一个钛离子被__________个氧离子包围；钙离子位于立方晶胞的体心，一个钙离子被_____个氧离子包围。钙钛矿晶体的化学式为__________。若氧离子半径为a pm，则钙钛矿晶体中两个钛离子间最短距离为_______pm，钛离子与钙离子间最短距离为_______pm。  （5）钛元素有两种同素异形体，常温下是六方堆积，高温下是体心立方堆积。如图所示F晶体的结构中，晶胞参数a=0.295nm，c=0.469nm，则该F晶体的密度为_____________ g· cm-3 (用NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可，不用化简)。  |
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| 12. 综合题 | 详细信息 | ||||||||||||||
有些特殊的钢中含有Fe、C、Mn、V等元素，其中Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据如下表：
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离子所带电荷未标出
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| 13. 综合题 | 详细信息 |
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[化学——选修3：物质结构与性质] 具有自主知识产权、中国制造的C919，是一款与波音737MAX同等体量的民用飞机。制造C919需要大量的合金材料，其中包括钢，钢是现代社会的物质基础，钢中除含有铁外还含有碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫等元素。请回答下列有关问题：  (1)基态Mn2+的价电子排布图为___________。 (2)NO2的立体构型名称为___________，其中心原子的杂化方式为___________。 (3)写出和CN－互为等电子体的一种分子的电子式___________。 (4)铵盐大多易分解，NH4F和NH4Br两种盐中较难分解的是______(填化学式)；理由是_______。 (5) 氧化亚铁晶胞与NaC1的相似，NaCl的晶胞如图所示。由于晶体缺陷，某氧化亚铁晶体的实际组成为Fe0.9O，其中包含有Fe2+和Fe3+，晶胞边长为apm，该晶体的密度ρ=___________________ g·cm－3 (列出计算式即可，用NA表示阿伏加德罗常数的值)。 |
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| 14. 综合题 | 详细信息 |
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镍及其化合物在工业生产和科研领域有重要的用途。请回答下列问题： （1）基态 Ni 原子中，电子填充的能量最高的能级符号为_________，价层电子的轨道表达式为_________。 （2）Ni的两种配合物结构如图所示：  A B ①A 的熔、沸点高于B的原因为_________。 ②A晶体含有化学键的类型为___________（填选项字母）。 A．σ键 B．π键 C．配位键 D．金属键 ③A晶体中N原子的杂化形式是_________。 （3） 人工合成的砷化镍常存在各种缺陷，某缺陷砷化镍的组成为Ni1.2As， 其中 Ni 元素只有＋2 和＋3 两种价态， 两种价态的镍离子数目之比为_________。 （4） NiAs的晶胞结构如图所示：  ①镍离子的配位数为_________。 ②若阿伏加德罗常数的值为NA，晶体密度为 ρ g·cm－3，则该晶胞中最近的砷离子之间的距离为_________pm。 |
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| 15. 综合题 | 详细信息 |
[化学-选修3：物质结构与性质]固体电解质有广泛的用途。研究发现，晶体中有特殊结构为离子(如Li+)提供快速迁移的通道或者有“点缺陷”。都能使其具有导电潜力，比如：图(a)所示的锂超离子导体Li3SBF4和图(b)所示的有“点缺陷”的NaCl。 根据所学知识回答下列问题： (1)在变化“Cl+e-→Cl-”过程中，所得电子填充在基态 Cl的________能级，此过程会________ (填“吸收”或“释放”)能量。 (2)BF4-中B的杂化形式为________________，其等电子体为___________(任写一种)。与其VSEPR模型相同，且有l对孤电子对的相对分子质量最小的分子是___________。 (3)图(a)所示晶胞中Li+位于_____位置；若将晶体中BF4-换成F-，导电能力会明显降低，原因是______________________________。 (4)图(6)中，若缺陷处填充了Na+，则它__________(填“是”或“不是”) NaCl的晶胞，在NaCl晶体中，Na+填充在Cl-堆积而成的__________面体空隙中。 (5)有人认为：高温下有“点缺陷”的NaCl晶伙导电性增照是由于Na+迁移到另一空位而造成。其中Na+经过一个由3个Cl-组成的最小三角形窗孔(如图c所示)。已知晶胞参数a=564 pm，r(Na+)=116pm， r(Cl-)=167 pm，通过计算三角形窗孔半径，判断该认识是否正确。__________。(已知：  ≈1.414， ≈1.732) |
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| 16. 综合题 | 详细信息 |
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钒和镍及其化合物是重要的合金材料和催化剂，其储氢合金可作为一种新型锌离子电池的负极材料，该电池以Zn(CF3SO3)2为电解质，以有缺陷的阳离子型ZnMn2O4为电极，成功获得了稳定的大功率电流。 (1)基态钒原子的价电子排布式为________，其排布时能量最高的电子所占据能级的原子轨道有________个伸展方向。 (2)VO2+与  可形成配合物。 中三种非金属元素的电负性由大到小的顺序为____________(用元素符号表示)。(3)镍形成的配离子[Ni(NH3)6]2+、[Ni(CN)4]2-中，NH3分子的空间构型为____________。CN-中碳原子的杂化类型为____________。 (4)三氟甲磺酸(CF3SO3H)是一种有机强酸，结构式如图1所示，通常以CS2、IF5、H2O2等为主要原料来制取。 ①H2O2分子中O原子的杂化方式为________。 ②三氟甲磺酸能与碘苯反应生成三氟甲磺酸苯酯和碘化氢。1个三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ键的数目为________。  (5)硫化锌晶体的构型有多种，其中一种硫化锌的晶胞如图2所示，该晶胞中S2-的配位数为________。 (6)镧镍合金是重要的储氢材料，其储氢后的晶胞如图3所示。 ①储氢前该镧镍合金的化学式为________。 ②该镧镍合金储氢后氢的密度为________________(用NA表示阿伏加德罗常数的值)g/cm3。 |
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| 17. 综合题 | 详细信息 |
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金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。试回答下列问题： （1）Ni2+电子排布中，电子填充的能量最高的能级符号为______。 （2）金属Ni能与CO形成配合物Ni（CO）4．与CO互为等电子体的一种分子为______（写化学式，下同），与CO互为等电子体的一种离子为______。 （3）丁二酮肟（  ）是检验Ni2+的灵敏试剂。丁二酮肟分子中C原子轨道杂化类型为______，2mol丁二酮肟分子中所含σ键的数目为______。（4）丁二酮肟常与NI2+形成图A所示的配合物，图B是硫代氧的结果：  ①A的熔、沸点高于B的原因为______。 ②B晶体含有化学键的类型为______（填选项字母）。 A．σ键 B．金属键 C．配位键 D．π键 （5）人工合成的氧化镍往往存在缺陷，某缺陷氧化银的组成为Ni0.97O，其中Ni元素只有+2和+3两种价态，两种价态的镍离子数目之比为______。 （6）Ni2+与Mg2+、O2-形成晶体的晶胞结构如图所示（Ni2+未画出），则该晶体的化学式为______。  |
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| 18. 综合题 | 详细信息 |
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[化学-选修3：物质结构与性质]固体电解质有广泛的用途。研究发现，晶体中有特殊结构为离子(如Li+)提供快速迁移的通道或者有“点缺陷”。都能使其具有导电潜力，比如：图(a)所示的锂超离子导体Li3SBF4和图(b)所示的有“点缺陷”的NaCl。 根据所学知识回答下列问题： (1)在变化“Cl+e-→Cl-”过程中，所得电子填充在基态 Cl的________能级，此过程会________ (填“吸收”或“释放”)能量。 (2)BF4-中B的杂化形式为________________，其等电子体为___________(任写一种)。与其VSEPR模型相同，且有l对孤电子对的相对分子质量最小的分子是___________。 (3)图(a)所示晶胞中Li+位于_____位置；若将晶体中BF4-换成F-，导电能力会明显降低，原因是______________________________。 (4)图(6)中，若缺陷处填充了Na+，则它__________(填“是”或“不是”) NaCl的晶胞，在NaCl晶体中，Na+填充在Cl-堆积而成的__________面体空隙中。 (5)有人认为：高温下有“点缺陷”的NaCl晶伙导电性增照是由于Na+迁移到另一空位而造成。其中Na+经过一个由3个Cl-组成的最小三角形窗孔(如图c所示)。已知晶胞参数a=564 pm，r(Na+)=116pm， r(Cl-)=167 pm，通过计算三角形窗孔半径，判断该认识是否正确。__________。(已知： ≈1.414，≈1.732) |
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| 19. 综合题 | 详细信息 |
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铬镍基合金的性质稳定，抗高温燃气腐蚀能力强，广泛应用于舰船和工业的燃气轮机。某种铬镍基合金由Fe、Cr、Ni、C四种元素组成。 (1)Fe、Cr、Ni的基态原子核外电子占据的最高能层为________(填符号)。 (2)基态Cr原子价层电子的电子排布式为________，与Cr同周期且基态原子最外层电子数相同的元素，位于周期表的________区。 (3)Fe3+与SCN-反应生成红色的K3Fe(SCN)6，K3Fe(SCN)6内部的作用力有________。写出一种与SCN-互为等电子体的分子的化学式________。 (4)已知FeO、NiO的晶体结构均为NaCl型，且NiO的熔点高于FeO，其理由是________。 (5)由于晶体缺陷，Ni的某种氧化物的化学式为Ni0.88O，则该晶体中Ni2+和Ni3+最简整数比为________。 (6)C60分子结构及其晶胞结构如图1和图2所示。若在C60晶体的空隙中插入K+，该晶体在一定条件下具有超导能力，其结构如图3所示。  ①C60分子中碳原子的杂化方式为________。 ②该超导体晶胞中，K+填充在由C60围成的________空隙和________空隙中。 ③若晶胞中A的坐标参数为(0，0，0)，B的坐标为(1，1，1)，则与A距离最近的K+的坐标参数为________。 |
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| 20. 综合题 | 详细信息 |
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金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。试回答下列问题： （1）Ni2+电子排布中，电子填充的能量最高的能级符号为______。 （2）金属Ni能与CO形成配合物Ni（CO）4．与CO互为等电子体的一种分子为______（写化学式，下同），与CO互为等电子体的一种离子为______。 （3）丁二酮肟（ ）是检验Ni2+的灵敏试剂。丁二酮肟分子中C原子轨道杂化类型为______，2mol丁二酮肟分子中所含σ键的数目为______。（4）丁二酮肟常与NI2+形成图A所示的配合物，图B是硫代氧的结果： ①A的熔、沸点高于B的原因为______。 ②B晶体含有化学键的类型为______（填选项字母）。 A．σ键 B．金属键 C．配位键 D．π键 （5）人工合成的氧化镍往往存在缺陷，某缺陷氧化银的组成为Ni0.97O，其中Ni元素只有+2和+3两种价态，两种价态的镍离子数目之比为______。 （6）Ni2+与Mg2+、O2-形成晶体的晶胞结构如图所示（Ni2+未画出），则该晶体的化学式为______。 |
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