Question

【化学――选修3物质结构与性质】

物质的结构决定性质，性质反映其结构特点。

（1）金刚石和石墨是碳元素的两种常见单质，下列叙述中正确的有          

a．金刚石中碳原子的杂化类型为sp³杂化，石墨中碳原子的杂化类型为sp²杂化

b．晶体中共价键的键长：金刚石中C－C＜石墨中C－C

c．晶体的熔点：金刚石＜石墨

d．晶体中共价键的键角：金刚石＞石墨

（2）某石蕊的分子结构如右图所示。

①石蕊分子所含元素中，第一电离能由小到大的顺序是           ，基态原子2p轨道有两个成单电子的是         （填元素符号）；由其中两种元素形成的三角锥构型的一价阳离子是         （填化学式）；

②该石蕊易溶解于水，分析可能的原因是               ；

（3）铜及其合金是人类最早使用的金属材料。

①NF₃可由NH₃和F₂在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH₃＋3F₂NF₃＋3NH₄F

上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有_______（填序号）。

a．离子晶体  b．分子晶体 c．原子晶体  d．金属晶体,

②NF₃与NH₃均为三角锥形，但前者键角小于后者，原因是                

③周期表中铜的相邻元素的晶体结构如图甲，则其一个晶胞中含有          个该元素，金属铜采取如图乙所示堆积方式，可称为            堆积。

Answer

（1）a c（2）①C＜H＜O＜N C O H3O+②该石蕊分子中含有—OH和—NH2，均能与H2O形成氢键；由结构知，该分子为极性分子，根据相似相溶原理，易溶于水。（3） ① abd ② 电负性：氟>氮>氢，NF3中共用电子对更偏向氟，排斥力小于NH3③6 面心立方最密

【解析】

试题分析：（1）a．金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体，碳原子的杂化类型为sp3杂化；石墨中的碳原子与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成平面正六边形结构，碳原子的杂化类型为sp2杂化，a正确；b．sp2杂化中，s轨道的成分比sp3杂化更多，而且石墨的碳原子还有大π键所以形成的共价键更短，更牢固，即石墨的层内共价键键长比金刚石的键长短，b错误；c．石墨的层内共价键键长比金刚石的键长短，作用力更大，破坏化学键需要更大能量，所以晶体的熔点金刚石＜石墨，c正确；d．金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体，键角为109°28′，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构，键角为120°，d错误，答案选ac；

（2）①石蕊分子所含元素N、O、C、H，根据元素周期律，同周期元素从左向右第一电离能增大，但第ⅤA族的元素由于最外层处于半满状态，是一种稳定结构，另外氢元素的1s轨道也处于半充满状态，所以第一电离能高于相邻的同周期其它元素，所以N、O、C、H第一电离能由小到大的顺序是C＜H＜O＜N；石蕊分子所含元素中，基态碳原子和氧原子的核外电子排布式分别为1s22s22p2、1s22s22p4，2p轨道有两个成单电子的是C、O；由其中两种元素形成的三角锥构型的一价阳离子是H3O+；

②该石蕊易溶解于水，可能的原因是该石蕊分子中含有—OH和—NH2，均能与H2O形成氢键；由结构知，该分子为极性分子，根据相似相溶原理，易溶于水；

（3）①NF3、NH3和F2属于分子晶体，Cu属于金属晶体，NH4F属于离子晶体，答案选abd；

②由于电负性：氟＞氮＞氢，NF3中共用电子对更偏向氟，排斥力小于NH3，因此前者键角小于后者；

③根据甲晶胞的结构图，利用均摊法可知晶胞所含原子数为12×1/6+2×1/2+3=6；根据金属铜晶胞的结构图可知，铜原子分布在晶胞立方体的顶点和面心上，所以堆积方式为面心立方最密堆积。

【考点定位】本题主要是考查了晶胞的计算、晶体类型的判断、氢键、核外电子排布、杂化方式的判断、晶体结构与性质等知识点

【名师点晴】本题考查的知识点较多，浓度中等。根据物质的构成微粒确定晶体类型，知道相似相溶原理及氢键对物质性质的影响等知识点是答题的关键。在对物质性质进行解释时，是用化学键知识解释，还是用范德华力或氢键的知识解释，要根据物质的具体结构决定。难点是晶胞结构分析与计算，答题时注意依据晶胞的实际结构特点，利用均摊法灵活应用。