晶胞的计算知识点题库

如下图所示为金属原子的四种基本堆积模型，请回答以下问题：

①以下原子堆积方式中，空间利用率最低的是(在图中选择，填字母)，由非密置层互相错位堆积而成的是。
②金属铜的晶胞模型是，每个晶胞含有个Cu原子，每个Cu原子周围有个紧邻的Cu原子。

最近发现一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为（）

A . Ti₁₄C₁₃ B . TiC C . Ti₄C₄ D . Ti₄C₃

C₆₀、金刚石和石墨的结构模型如图所示（石墨仅表示出其中的一层结构）

（1） C₆₀、金刚石和石墨三者互为．

A . 同分异构体 B . 同素异形体 C . 同系物 D . 同位素
（2）固态时，C₆₀属于晶体（填“离子”、“原子”或“分子”）．
（3）晶体硅的结构跟金刚石相似．晶体硅中1个硅原子与个硅原子通过Si﹣Si直接相连．SiO₂的结构相当于在晶体硅结构中每个Si﹣Si之间插入1个氧原子．SiO₂的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是．
（4）石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是个．

如图1为周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素．

用化学用语回答下列问题：

（1）写出元素f的基态原子核外电子排布式．
（2）在c₆a₆分子中，元素c为杂化，该分子是分子（填“极性”或“非极性”）．
（3） ci₂分子的电子式为，ci₂与ce₂比较，沸点较高的是（写分子式）．
（4）第一电离能：hi；电负性：gb（填“＞”、“＜”或“=”）．
（5）下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的外围电子排布特点的有关叙正确是．

A . j位于元素周期表中第四周期、ⅠB族，属于ds区元素 B . d的基态原子中，2p能级为半充满，属于p区元素 C . 最外层电子排布式为4s¹ ，一定属于ⅠA族 D . 最外层电子排布式为ns²np¹ ，该元素可能是ⅢA族或ⅢB族
（6）将氨水滴入到j的硫酸盐溶液中，先产生蓝色沉淀，然后沉淀逐渐溶解并得到深蓝色溶液，显深蓝色的离子是，写出蓝色沉淀溶解在氨水中的离子方程式．
（7） j的金属晶体的晶胞如图2所示，则一个晶胞中j原子的个数是个．

大型飞机的发动机被誉为航空工业皇冠上的“宝石”．制造过程中通常采用碳化钨做关键部位的材料

（1）钨元素位于周期表的第六周期第VIB族，请写出其外围电子排布式
（2）图为碳化钨晶体的一部分结构，碳原子嵌入金属钨的晶格的间隙，并不破坏原有金属的晶格，形成填隙+固溶体，也称为填隙化合物．在此结构中，其中钨原子有个，1个钨原子周围距离钨原子最近的碳原子有个，下列金属元素的堆积方式与碳化钨晶胞中碳原子和钨原子所处位置类似的是
A．Fe CuB．Ti Au C．Mg Zn D．Cu Ag
（3）假设该部分晶体的体积为Vcm³ ，碳化钨的摩尔质量为M g/mol，密度为b g/cm³ ，则阿伏加德罗常数N_A用上述数据可以表示为．

第四周期中的18种元素具有重要的用途，在现代工业中备受青睐．

（1）铬是一种硬而脆，抗腐蚀性强的金属，常用于电镀和制造特种钢．基态Cr原子中，电子占据最高能层的符号为，该能层上具有的原子轨道数为，电子数为．
（2）第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，₃₀Zn与₃₁Ga的第一电离能是否符合这一规律？（填“是”或“否”），原因是（如果前一问填“是”，此问可以不答）．
（3）镓与第VA族元素可形成多种新型人工半导体材料，砷化镓（GaAs）就是其中一种，其晶体结构如图1所示（白色球代表As原子）．在GaAs晶体中，每个Ga原子与个As原子相连，与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为．
（4）与As同主族的短周期元素是N、P．AsH₃中心原子杂化的类型，一定压强下将AsH₃和NH₃、PH₃的混合气体降温是首先液化的是
（5）铁的多种化合物均为磁性材料，氮化铁是其中一种，某氮化铁的晶胞结构如图2所示，则氮化铁的化学式为；设晶胞边长为acm，阿伏加德罗常数为N_A ，该晶体的密度为 g．cm^﹣³（用含a和N_A的式子表示）

如图是NaCl晶体的一个晶胞结构棋型，KO₂的晶体结构与NaCl的相似，KO₂可以看做是Na⁺的位置被K⁺代替，Cl^﹣的位置被O₂^﹣代替代替．则下列关于KO₂晶体结构的叙述中正确的是（）

A . 与K⁺距离相等且最近的O₂^﹣有8个 B . 与K⁺距离相等且最近的O₂^﹣构成的多面体是六面体 C . 一个KO₂晶胞中的K⁺和O₂^﹣的粒子数都是4个 D . 与K⁺距离相等且最近的K⁺有8个

工业上常利用铜萃取剂，使溶液中的Cu²⁺富集进入有机相，再经过进一步的反萃取实现金属铜的沉积、再生，铜萃取剂富集Cu²⁺的原理如下：

（1）基态铜原子所失去的第一个电子所占据的能层符号是，价铜离子的简化电子排布式为。
（2）铜萃取剂中所含元素的电负性由大到小顺序为，N原子以杂化轨道与O原子形成σ键。
（3）铜萃取剂与 Cu²⁺形成的配合物在水相的溶解度有机相的溶解度(填“>”、“<”、“=”)，该配合物晶体类型为。
（4）某学生用硫酸铜溶液与氨水做了一组实验：CuSO4溶液 $\text{[math]}$ 蓝色沉淀 $\text{[math]}$ 沉淀溶解。写出蓝色沉淀溶于氨水的离子方程式；沉淀溶解后溶液中的阳离子内存在的化学健类型有。
（5）铜的一种氯化物的晶胞如图所示，该氯化物的化学式，Cu 和Cl之间最短距离为460.0pm，则晶体密度为g/cm³。(列式表示)

已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，A元素位于周期表的s区，其原子中电子层数等于未成对电子数；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种原子轨道中的电子总数相同；D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；A、

B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体；A、B两种元素组成的原子个数之比为1∶1的化合物N是常见的有机溶剂；E有“生物金属”之称，E⁴⁺和氩原子的核外电子排布相同。

（1） E的基态原子的价电子排布图为。
（2） B、C、D三种元素的氢化物的沸点高低顺序为(用化学式表示，下同)，稳定性顺序为。
（3）化合物M是同类物质中为数不多的气体，且分子中所有原子共平面，则M中σ键和π键个数比为，B原子的杂化类型为，M能和水以任意比混溶的原因是。
（4） E的一种氧化物Q，其晶胞结构如图1所示，则Q的化学式为。
（5）电镀厂排放的废水中常含有剧毒的BC^- ，可在Q的催化下，先用NaClO将BC^-氧化成BCD^- ，然后在酸性条件下BCD^-可以继续被NaClO氧化成C₂和BD₂。
①与BCD^-互为等电子体的分子是(写出一种即可)；可以推知BCD^-的空间构型为。
②上述反应中后一步反应的离子方程式为。
（6） E内部原子的堆积方式与铜相同，都是面心立方堆积方式，如图2所示，则E晶胞中E的配位数为，若该晶胞的密度为a g·cm^-3 ，阿伏加德罗常数为N_A ， E原子的摩尔质量为M g·mol^-1 ，则E原子的半径为cm。

某硅酸盐研究所在硅酸盐材料和闪烁晶体等领域研究上取得了重大的成就。

（1） [SiO₄]^4-是构成硅酸盐的基本结构单元，通过共用氧相连可形成硅氧组群。
①基态硅原子价电子的轨道表示式是。
②与[SiO₄]^4-互为等电子体的微粒符号是任写一种)。
③下图为一种硅氧组群的结构示意图，其离子符号为，其中Si原子的杂化方式为。
④电负性：Si O （填“>”、 “=”或“<” ）。
（2）钨酸铅（PWO)是一种闪烁晶体，晶胞结构如图所示。
①PWO中钨酸根结构式为，该离子中，σ键和π键的个数比是。
②PWO晶体中含有的微粒间作用力是 (填标号)。
A．范德华力
B.离子键
C.共价键
D.金属键
③已知PWO的摩尔质量为Mg·mol^-1 ，则该晶体的密度d=g·cm^-3。

碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是世界各国研究的热点问题。汽车尾气中含有害的一氧化碳和一氧化氮，利用钯(Pd)等金属作催化剂可以迅速将二者转化为无害的二氧化碳和氮气。

（1）钯与镍位于同列，且在镍的下一周期，钯在元素周期表的位置是，基态镍原子的价电子的电子排布图为。
（2） C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为。
（3） SO₂分子的VSEPR构型为；SO₃分子中心原子的杂化形式为；N₂O与CO₂互为等电子体，且N₂O分子中O只与一个N相连，N₂O的空间构型为，分子中的σ键和π键数目之比是。
（4）大π键是3个或3个以上原子彼此平行的p轨道从侧面相互重叠形成的π键。一氧化氮分子中，氮与氧之间形成一个σ键、一个2电子π键与一个3电子π键，则3电子π键(填“是”或“不是”)大π键；一氧化氮可与Fe²⁺生成棕色[Fe(H₂O)₅NO]²⁺离子，为检验亚铁离子的反应之一，[Fe(H₂O)₅NO]²⁺离子中配位体是。
（5） CO可形成熔点为-20℃，沸点为103℃的配合物Fe(CO)₅ ， Fe(CO)₅分子中铁元素的化合价为，属于晶体。
（6）钯晶体的晶胞如图，晶胞的边长为apm，N_A表示阿伏加德罗常数的值，则钯单质的密度为g/cm³(列出计算式)。

（1） ①为了纪念元素周期表诞生150周年，联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”。Fe在元素周期表中的位置为。科学家在研究金属矿物质组分的过程中。发现了Cu－Ni－Fe等多种金属互化物。确定某种金属互化物是晶体还是非晶体的方法是。
②已知：r（Fe²^＋）为61 pm，r（Co²^＋）为65 pm。在隔绝空气条件下分别加热FeCO₃和CoCO₃ ，实验测得FeCO₃的分解温度低于CoCO₃ ，原因是。

③下表是Fe和Cu的部分电离能数据，请解释I₂（Cu）大于I₂（Fe）的主要原因是。

元素

Fe

Cu

第一电离能I1/kJ·mol-1

759

746

第一电离能I2/kJ·mol-1

1561

1958
（2）原子序数依次增大的五种元素A、B、C、D、E分别处于第一至第四周期，A是前四周期中原子半径最小的元素，B原子核外电子有6种不同的运动状态，常温下C的单质是空气中含量最多的成分，D最高价氧化物对应水化物的酸性最强，E的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。请回答下列问题：

①B₂A₂的电子式是，D所在主族的前四种元素分别与A形成的化合物，其共价键的极性由强到弱的顺序是（填化学式）。

②A和C形成的简单化合物遇到D单质出现白烟现象，写出有关反应的化学方程式为。

③向E的硫酸盐溶液中滴加过量氨水，观察到的现象是首先形成蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液，请写出最后－步得到深蓝色透明溶液对应的离子方程式。
（3）铜与氧元素可形成如图所示的晶胞结构，其中Cu均匀地分散在立方体内部，a、b的坐标参数依次为（0，0，0）、（ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ），则d的坐标参数为，已知该品体的密度为ρg/cm³ ， NA是阿伏加德罗常数值，则晶胞参数（晶胞棱长）为cm（列出计算式即可）。

W、M、X、Y、Z是周期表前36号元素中的五种常见元素，其原子序数依次增大。W的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代；M的氧化物是导致酸雨的主要物质之一。X的某一种单质是大气污染物监测物之一；Y的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态；Z能形成红色的Z₂O和黑色的ZO两种氧化物。

（1） Y³⁺基态的电子排布式可表示为。
（2） MX $\text{[math]}$ 的空间构型（用文字描述）。
（3） MH₃极易溶于水的原因是。
（4）根据等电子原理，WX分子的结构式为。
（5） 1molWX₂中含有的σ键数目为。
（6） H₂X分子中X原子轨道的杂化类型为。
（7）向Z²⁺的溶液中加入过量NaOH溶液，可生成Z的配位数为4的配位离子，该配位离子为。

铬及其化合物用途广泛。回答下列问题：

（1）基态Cr原子价电子排布式为，有个未成对电子。
（2）重铬酸铵[(NH₄)₂Cr₂O₇]为桔黄色单斜结晶，常用作有机合成催化剂， $\text{[math]}$ 的结构如图。(NH₄)₂Cr₂O₇中N、O、Cr三种元素第一电离能由大到小的顺序是(填元素符号)，1 mol该物质中含σ键的数目为N_A
（3）铬能形成多种配合物。
①配合物a、b、c的化学式如下：

a， [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl∙2H₂O b. [Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂∙H₂O c. [Cr(H₂O)₆ ]Cl₃

相同物质的量的a、b、c分别与足量AgNO₃溶液反应，生成AgCl的物质的量之比为。

②Reinecke salt的结构如图所示：

其中配位原子为(填元素符号)；阳离子的空间结构为，NCS^-中碳原子杂化方式为。
（4）一种半金属磁体的结构如图所示，其晶胞参数为a pm。

①距离每个Cr最近的Al有个，距离Cr(0，0，0)最近的Co的原子坐标为。

②该晶体的密度为g∙cm^-3(N_A表示阿伏加德罗常数的值)。

铜、镍等金属材料在现代社会中有着重要应用。请回答下列问题：

（1）铜在元素周期表中的位置为，基态镍原子的电子排布式为。
（2）氢氧化镍可生成单质镍的配合物： $\text{[math]}$ 。CH₃NC的结构简式为 $\text{[math]}$ ，1个CH₃NC分子中 $\text{[math]}$ 键的数目为， $\text{[math]}$ 键的数目为。C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为。
（3）据报道，只含镁、镍、碳三种元素的晶体具有超导性。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行面心立方最密堆积，如图所示，晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有个。晶体中镁、镍、碳的原子个数比为。

第IVA元素在地壳中含量丰富，在人类生活各方面都有广泛的应用。回答下列问题。

（1）基态C原子中填充了电子的原子轨道共有个，基态Si原子的价电子电子排布式为，第一电离能C Ge (填“大于”、“小于”或“等于”)。
（2） X是碳的一种氧化物，X的五聚合体结构如图1所示。则X的分子式为； X分子中每个原子都满足最外层8电子结构，X分子的电子式为。X的沸点CO₂的沸点(填“大于”、“小于” 或“等于”)
（3） C₂₀分子是由许多正五边形构成的空心笼状结构如图2所示，分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键。则C₂₀分子中含个 σ键，请你大胆猜测：C₂₀分子中碳原子的杂化轨道为
（4） β-SiC晶胞如图3所示，若碳和硅的原子半径分别为a pm和b pm，密度为 $\text{[math]}$ g/cm³ ，其原子的空间利用率( 即晶胞中原子体积占空间体积的百分率)为(用含a、b、p、N_A的代数式表示，N_A表示阿伏加德罗常数的值)。

AA705合金(含 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ )几乎与钢一样坚固，但重量仅为钢的三分之一，已被用于飞机机身和机翼、智能手机外壳上等。回答下列问题：

（1） $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 中阳离子基态核外电子排布式为， $\text{[math]}$ 三种元素的第一电离能由大到小为；
（2）以 $\text{[math]}$ 和抗坏血酸为原料，可制备 $\text{[math]}$ 。抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为，推测抗坏血酸在水中的溶解性：（填“难溶于水”或“易溶于水”），一个 $\text{[math]}$ 晶胞（见图2）中， $\text{[math]}$ 原子的数目为；
（3） $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 等配体都能与 $\text{[math]}$ 形成配离子。 $\text{[math]}$ 含 $\text{[math]}$ 键，中心离子的配位数为；
（4） $\text{[math]}$ 因杀虫效率高、廉价易得而被广泛应用。已知 $\text{[math]}$ 的熔点为2000℃，其晶胞结构如图所示。

①磷化铝的晶体类型为，

②A、B点的原子坐标如图所示，则C点的原子坐标为，

③磷化铝的晶胞参数 $\text{[math]}$ ，其密度为 $\text{[math]}$ (列出计算式即可，用 $\text{[math]}$ 表示阿伏加德罗常数的值)；
（5） $\text{[math]}$ 具有对称的立体构型， $\text{[math]}$ 中的两个 $\text{[math]}$ 被两个 $\text{[math]}$ 取代，能得到两种不同结构的产物，则 $\text{[math]}$ 的空间构型为。

下列是典型晶体的结构示意图，从①到⑥对应正确的是（）

A . CsCl 金刚石 CaF₂ Cu CO₂Fe B . CaF₂ SiC 金刚石 Cu CO₂ CsCl C . NaCl 单质硅 CaF₂ Au CO₂ K D . NaCl BN Au CaF₂ CO₂ Na

如图所示，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na⁺或Cl^-所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。

（1）请将其中代表Na⁺的圆圈涂黑(不必考虑离子体积大小)，以完成NaCl晶体的晶胞结构示意图。
（2）晶体中，在每个Na⁺的周围与它最近且距离相等的Na⁺共有个。
（3）在NaCl晶胞的顶点上、面上、棱上的Na⁺或Cl^-为该晶胞和与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Cl^-的个数等于，即(填计算式)；Na⁺的个数等于。即(填计算式)。
（4）设NaCl的摩尔质量为Mg·mol^-¹ ，食盐晶体的密度为ρg·cm^-³ ，阿伏加德罗常数的值为N_A。则食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为cm。

铝、铁、铜等金属在日常生活中应用广泛，钛由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。其单质及化合物在化工、医药、材料等领域具有广泛应用。回答下列问题：

（1）基态Cu原子的价电子轨道表示式为； $\text{[math]}$ 的空间构型为。
（2） 1mol配合物 $\text{[math]}$ 中 $\text{[math]}$ 键的数目为，其组成元素的电负性大小顺序是。
（3） $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 形成配位键的能力(填“强于”或“弱于”) $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 形成配位键的能力，请用实验事实加以说明：。
（4） TiN具有高硬度和优良的耐磨损性，用Al部分代替TiN中Ti后可以提升耐磨性5倍以上。其晶胞结构如下图所示，掺杂Al后的晶体密度是TiN晶体的倍(精确到小数点后第2位)，设原子①的原子坐标为(0，0，0)，则原子②的原子坐标为，已知相邻的Ti-N原子距离为anm，则晶胞中原子①与②距离为nm。

元素	Fe	Cu
第一电离能I1/kJ·mol-1	759	746
第一电离能I2/kJ·mol-1	1561	1958

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