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第 3 讲 晶体结构与性质【考纲点击】(1)了解晶体的类型，了解不同类型晶体中构成微粒及微粒间作用力的区别；(2)了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响；(3)了解分子晶体结构与性质的关系；(4)了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系；(5)理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质，了解金属晶体常见的堆积方式；(6)了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。1.常见晶体模型 晶体 晶体结构 晶体详解 离子晶体 NaCl(型)(1)每个 Na(Cl)周围等距且紧邻的 Cl(Na)有 6 个，每个 Na周围等距且紧邻的 Na有 12 个。(2)每个晶胞中含 4 个Na和 4 个 Cl CsCl(型)(1)每个 Cs周围等距且紧邻的 Cl有 8个，每个 Cs(Cl)周围等距且紧邻的 Cs(Cl)有 6 个。(2)如图为 8 个晶胞，每个晶胞中含 1 个 Cs、1 个 Cl CaF2(型)在晶体中，每个 F吸引 4 个 Ca2，每个Ca2吸引 8 个 F，Ca2的配位数为 8，F的配位数为 4 金属晶体 简单立 方堆积 典型代表 Po，空间利用率 52%，配位数为 6 体心立 方堆积 典型代表 Na、K、Fe，空间利用率 68%，配位数为 8 六方最 密堆积 典型代表 Mg、Zn、Ti，空间利用率 74%，配位数为 12 面心立 方最密 堆积 典型代表 Cu、Ag、Au，空间利用率 74%，配位数为 12 分子晶体 干冰 (1)8 个 CO2分子构成立方体且在 6 个面心又各占据 1 个 CO2分子。(2)每个 CO2分子周围等距紧邻的 CO2分子有 12 个 混合型晶体 石墨 晶体 层与层之间的作用力是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C 采取的杂化方式是 sp2杂化 原子晶体 金刚石 (1)每个碳原子与相邻的 4 个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构。(2)键角均为 10928。(3)最小碳环由 6 个 C 组成且六原子不在同一平面内。(4)每个 C 参与4条CC键的形成，C原子数与CC键数之比为 12 SiO2 (1)每个 Si 与 4 个 O 以共价键结合，形成正四面体结构。(2)每个正四面体占有 1个 Si，4 个“12O”，n(Si)n(O)12。(3)最小环上有 12 个原子，即 6 个 O，6个 Si 2.物质熔沸点高低比较规律(1)不同类型晶体熔沸点高低的比较 一般情况下，不同类型晶体的熔沸点高低规律：原子晶体离子晶体分子晶体，如：金刚石NaClCl2；金属晶体分子晶体，如：NaCl2(金属晶体熔沸点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞等)。(2)同种类型晶体熔沸点高低的比较 原子晶体：如：金刚石石英碳化硅晶体硅。离子晶体：a.衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。b.一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，晶格能越大，熔沸点就越高，如：MgOMgCl2，NaClCsCl。金属晶体：金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其形成的金属键越强，金属单质的熔沸点就越高，如 AlMgNa。分子晶体 a.分子间作用力越大，物质的熔沸点越高；具有分子间氢键的分子晶体熔沸点反常地高。如 H2OH2TeH2SeH2S。b.组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔沸点越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。c.组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔沸点越高，如 CON2。d.在同分异构体中，一般支链越多，熔沸点越低，如正戊烷异戊烷新戊烷。3.晶胞求算 晶胞中微粒数目的计算方法均摊法(1)(2)晶体密度的计算 (3)晶体微粒与 M、之间的关系 若 1 个晶胞中含有 x 个微粒，则 1 mol 晶胞中含有 x mol 微粒，其质量为 xM g(M为微粒的摩尔质量)；又 1 个晶胞的质量为a3 g(a3为晶胞的体积，a 为晶胞边长)，则 1 mol 晶胞的质量为 a3 NA g，因此有 xMa3NA。(4)空间利用率的计算 空间利用率：构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间所占的体积百分比，即 V球/V晶胞。计算 a.确定晶胞中的微粒数 b.计算晶胞体积 如简单立方堆积如图所示 立方体的棱长为 2r，球的半径为 r 过程：V(球)43r3 V(晶胞)(2r)38r3 空间利用率V（球）V（晶胞）100%43r38r352%1.(1)2019课标全国，35(3)(4)一些氧化物的熔点如表所示：氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2 熔点/1 570 2 800 23.8 75.5 解释表中氧化物之间熔点差异的原因_ _。图(a)是 MgCu2的拉维斯结构，Mg 以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的 Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu 原子之间最短距离 x_pm，Mg 原子之间最短距离 y_pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是_gcm3(列出计算表达式)。(2)2019课标全国，35(3)(4)比较离子半径：F_O2(填“大于”“等于”或“小于”)。一种四方结构的超导化合物的晶胞如图 1 所示。晶胞中 Sm 和 As 原子的投影位置如图 2 所示。图中F和O2共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1x代表，则该化合物的化学式表示为_；通过测定密度 和晶胞参数，可以计算该物质的 x 值，完成它们关系表达式：_gcm3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图 1 中原子 1 的坐标为(12，12，12)，则原子 2 和 3 的坐标分别为_、_。(3)2019课标全国，35(5)NH4H2PO4和 LiFePO4属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图所示：这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为_(用 n 代表 P 原子数)。解析(1)氧化锂、氧化镁是离子晶体，六氧化四磷和二氧化硫是分子晶体，离子键比分子间作用力强。观察图(a)和图(b)知，4 个铜原子相切并与面对角线平行，有(4x)22a2，x24a。镁原子堆积方式类似金刚石，有 y34a。已知 1 cm1010 pm，晶胞体积为(a1010)3 cm3，代入密度公式计算即可。(2)F与 O2电子层结构相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力越大，离子半径越小，故离子半径 F邻羟基苯甲醛 B.硬度：金刚石碳化硅晶体硅 C.熔点：NaMgAl D.晶格能：NaFNaClNaBrNaI 解析 A 项，能形成分子间氢键的对羟基苯甲醛的熔、沸点大于能形成分子内氢键的邻羟基苯甲醛的熔、沸点；B 项，对于原子晶体，原子半径越小，键长越短，共价键越牢固，硬度越大，键长：CC 键CSi 键碳化硅晶体硅；C 项，金属晶体的熔点取决于原子半径以及价电子数，其规律是原子半径越小，价电子数越多，熔点越高，则熔点：AlMgNa；D 项，离子所带电荷相同时，离子键的强弱与离子半径有关，离子半径越小，离子键越强，晶格能越大。答案 C 2.据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定，其中包含 C60，也有Si60结构。下列叙述正确的是()A.该物质有很高的熔点、很大的硬度 B.该物质形成的晶体属于分子晶体 C.该物质分子中 Si60被包裹在 C60里面 D.该物质的相对分子质量为 1 200 解析 A 项，由分子式及信息可知该物质为分子晶体，分子晶体熔、沸点低；B项，该物质是分子晶体；C 项，Si 的原子半径大于 C，该物质分子中应为 C60被包裹在 Si60里面；D 项，相对分子质量为(1228)602 400。答案 B 3.(1)钛比钢轻，比铝硬，是一种新兴的结构材料。钛硬度比铝大的原因是_。(2)已知MgO与 NiO的晶体结构相同，其中 Mg2和 Ni2的离子半径分别为 66 pm和 69 pm。则 熔 点：MgO_NiO(填“”“”或“”)，理 由 是_ _。(3)砷化镓以第三代半导体著称，熔点为 1 230，具有空间网状结构。已知氮化硼与砷化镓属于同种晶体类型。则两种晶体熔点较高的是_(填化学式)，其理由是 _ _。答案(1)Ti 原子的价电子数比 Al 多，Ti4比 Al3半径小，金属键强(2)Mg2半径比 Ni2小，MgO 的晶格能比 NiO 大(3)BN 两种晶体均为原子晶体，N 与 B 原子半径较小，键能较大，熔点更高 4.(1)ScCl3易溶于水，熔点为 960，熔融状态下能够导电，据此可判断 ScCl3晶体属于_(填晶体类型)。元素 Ce 与 Sc 同族，其与 O 形成的化合物晶体的晶胞结构如图所示，该化合物的化学式为_ _。(2)C60和金刚石都是碳的同素异形体，二者相比较熔点高的是_。超高导热绝缘耐高温纳米氮化铝在绝缘材料中应用广泛，氮化铝晶体与金刚石类似，每个 Al 原子与_个 N 原子相连，与同一个 N 原子相连的 Al 原子构成的空间构型为_。金属镍粉在 CO 气流中轻微加热，生成无色挥发性液态 Ni(CO)4，呈正四面体构型。试推测 Ni(CO)4的晶体类型是_，Ni(CO)4易溶于下列_(填字母)。A.水 B.四氯化碳 C.苯 D.硫酸镍溶液 AlCl3在 177.8 时升华，蒸气或熔融状态以 Al2Cl6形式存在。下列关于 AlCl3的推断错误的是_(填字母)。A.氯化铝为共价化合物 B.氯化铝为离子化合物 C.氯化铝难溶于有机溶剂 D.Al2Cl6中存在配位键 解析(1)根据熔融状态下能够导电，ScCl3属于离子化合物；根据晶胞的结构，O 原子全部在体内，故含有8 个 O 原子，Ce 原子位于顶点和面心，含有 Ce原子的个数8186124，故化学式为 CeO2。(2)C60是分子晶体，金刚石是原子晶体，所以金刚石的熔点远远高于 C60的。由金刚石结构可知每个 C 原子均以sp3杂化与其他四个C原子相连形成四个共价键构成正四面体结构可推测。由挥发性液体可知 Ni(CO)4是分子晶体，由正四面体构型可知 Ni(CO)4是非极性分子。由 AlCl3易升华可知 AlCl3是分子晶体，AlCl 键不属于离子键应该为共价键，Al 原子最外层三个电子全部成键，形成三个 AlCl 键，无孤电子对，是非极性分子，易溶于有机溶剂，Al 有空轨道，与 Cl 的孤电子对能形成配位键，A、D 正确。答案(1)离子晶体 CeO2(2)金刚石 4 正四面体形 分子晶体 BC BC 题组二 晶体结构 5.(1)某钙钛矿型复合氧化物如图甲所示，以 A 原子为晶胞的顶点，A 位可以是Ca、Sr、Ba 或 Pb，当 B 位是 V、Cr、Mn、Fe 等时，这种化合物具有 CMR 效应。用 A、B、O 表示这类特殊晶体的化学式：_。已知 La 为3 价，当被钙等二价元素 A 替代时，可形成复合钙钛化合物 La1xAxMnO3(xSPSi B.共价键的极性：HFHClHBrHI C.晶格能：NaFNaClNaBrNaI D.热稳定性：MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3 答案 BC 4.X、Y、Z、W 是短周期元素，X 元素原子的最外层未达到 8 电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；Y 元素原子的最外电子层上 s、p 电子数相等；Z 元素2 价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W 元素原子的 M 层有 1 个未成对的 p 电子。下列有关这些元素性质的说法一定正确的是()A.X 元素的氢化物的水溶液显碱性 B.Z 元素的离子半径大于 W 元素的离子半径 C.Z 元素的单质在一定条件下能与 X 元素的单质反应 D.Y 元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点 解析 根据题意可推知：X 是 N 或 O；Y 是 C 或 Si；Z 是 Mg；W 是 Al 或 Cl。若 X 是 N，则 NH3的水溶液显碱性；若 X 是 O，则 H2O 显中性，A 错误。若 W是 Al，Al3与 Mg2的电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，则离子半径：Mg2Al3；若 W 是 Cl，则 Cl核外电子层数多于 Mg2，对于电子层数不同的离子，电子层数越多，离子半径越大，则离子半径：ClMg2，B 错误。若 X 是 O，可发生反应：2MgO2=点燃2MgO，若 X 是 N，可发生反应：3MgN2=点燃Mg3N2，C 正确。若 Y 是 C，则 CO2的晶体是分子晶体，熔、沸点较低，D 错误。答案 C 5.由短周期前 10 号元素组成的物质 T 和 X，存在如图所示的转化关系，X 不稳定，易分解。下列有关说法正确的是()A.为使该转化成功进行，Y 可以是酸性 KMnO4溶液 B.等物质的量的 T、X 分子中含有 键的数目均为 NA C.T、X 分子中的“”原子分别采用 sp2杂化和 sp3杂化 D.T 分子中只含有极性键，X 分子中既含有极性键又含有非极性键 解析 由球棍模型可知，T 为 HCHO，X 不稳定，易分解，则 X 为 H2CO3，则 Y为氧化剂。酸性 KMnO4溶液能氧化 HCHO 生成 H2CO3，A 正确；等物质的量的HCHO、H2CO3分子中含有 键的数目相等，但物质的量未定，含有 键数目不一定为 NA，B 错误；T、X 分子中的均为碳原子，均形成 3 个 键，无孤对电子，采取 sp2杂化，C 错误；H2CO3分子中只有极性键，无非极性键，D 错误。答案 A 6.图 1 表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内 4 个氮原子分别位于正四面体的 4 个顶点(见图 2)，分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成 4 个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是()A.CF4 B.CH4 C.NH4 D.H2O 解析 只有 NH4空间构型为正四面体，4 个 H 原子位于四个顶点，恰好对应该有机化合物的 4 个 N 原子，形成 4 个氢键。故选 C。答案 C 7.(2019山东济宁二模)2019 年 1 月 3 日上午，嫦娥四号探测器翩然落月，首次实现人类飞行器在月球背面的软着陆。所搭载的“玉兔二号”月球车，通过砷化镓(GaAs)太阳能电池提供能量进行工作。回答下列问题：(1)基态 As 原子的核外价电子排布图为_，基态 Ga 原子核外有_个未成对电子。(2)镓失去电子的逐级电离能(单位：kJmol1)的数值依次为 577、1 985、2 962、6 192，由此可推知镓的主要化合价为_和3，砷的电负性比镓_(填“大”或“小”)。(3)1918 年美国人通过反应：HCCHAsCl3 AlCl3CHCl=CHAsCl2制造出路易斯毒气。在 HCCH 分子中 键与 键数目之比为_；AsCl3分子的空间构型为_。(4)砷化镓可由(CH3)3Ga 和 AsH3在 700 制得，(CH3)3Ga 中碳原子的杂化方式为_。(5)GaAs 为原子晶体，密度为 gcm3，其晶胞结构如图所示，Ga 与 As 以_键键合。Ga 和 As 的原子半径分别为 a pm 和 b pm，设阿伏加德罗常数的值为 NA，则GaAs晶 胞 中 原 子 的 体 积 占 晶 胞 体 积 的 百 分 率 为_(列出计算式，可不化简)。解析(1)基态 Ga 原子价电子排布图为，故未成对电子数为1。(2)由逐级电离能数值 5771 9852 9626 192 知 Ga 的主要化合价为1 和3。同一周期元素电负性随原子序数增大而增大，砷的电负性大于镓。(3)HCCH中 键数目为 3，键数目为 2；AsCl3中 As 为 sp3杂化，As 原子有一对孤对电子，故分子空间构型为三角锥形。(4)(CH3)3Ga 中 C 原子形成 4 个 键，故为 sp3杂化。(5)GaAs 为原子晶体，故 Ga 与 As 之间以共价键结合。GaAs 晶胞中含 Ga 原子个数为 414，As 原子个数为 8186124，V球443a3443b31030，V晶胞4MGaAsNA4（7075）NA，故 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为V球V晶胞100%443a343b310304（7075）NA100%4NA（a3b3）10303（7075）100%。答案(1)(2)1 大(3)32 三角锥形(4)sp3(5)共价 41030NA（a3b3）3（7075）100%8.(2019山东烟台一模)微量元素硼对植物的生长和人体骨骼的健康有着十分重要的作用。请回答下列问题：(1)区分晶体硼和无定形硼科学的方法为_ _。(2)下列 B 原子基态的价层电子排布图中正确的是_。(3)NaBH4是 重 要 的 储 氢 载 体，阴 离 子 的 立 体 构 型 为_。(4)三硫化四磷分子(结构如下图 1 所示)是_分子(填“极性”或“非极性”)。(5)图2表示多硼酸根离子的一种无限长的链式结构，其化学式可表示为 _。(6)硼酸晶体是片层结构，其中一层的结构如图 3 所示。硼酸在冷水中溶解度很小，但在热水中较大，原因是_ _。(7)立方氮化硼(BN)是新型高强度耐磨材料，可作为金属表面的保护层，其晶胞结构(如右图)与金刚石类似。已知该晶体密度为 a g/cm3，则晶体中两个 N 原子间的最小距离为_pm。(用含 a 的代数式表示，NA表示阿伏加德罗常数)解析(3)BH4中心原子为 sp3杂化，故其空间构型为正四面体。(4)P4S3中 PS为极性键，PP 为非极性键，且空间结构不对称，故为极性分子。(5)当链式结构中含1个B原子时，O原子个数为12122，离子所带电子数为22311。故其化学式可表示为BO2或(BO2)nn。(6)由图可知，硼酸分子间存在氢键，与溶剂水分子间无法形成氢键，难以溶解，加热时，晶体中部分氢键被破坏，从而与水分子间形成氢键，溶解度增大。(7)由 BN 晶胞可知 1 个晶胞中含 B：8186124，N：414，故 4(1114)V晶胞NAa，晶胞参数为100aNA13，晶胞中两个 N 原子间的最小距离为面对角线的12，为12 2100aNA13。答案(1)X射线衍射实验(2)A(3)正四面体(4)极性(5)BO2或(BO2)nn或 BnOn2n(6)晶体中硼酸分子间以氢键缔合在一起，难以溶解；加热时，晶体中部分氢键被破坏，硼酸分子与水分子形成氢键，溶解度增大(7)223100aNA1010 9.(2019山东潍坊一模)铜及其化合物在生产生活中用途广泛。回答下列问题：(1)目前，低压甲醇铜基催化剂的主要组分是 CuO、ZnO 和 Al2O3，下列氧原子电子排布图表示的状态中，能量最高的是_(填序号)。(2)铜离子是人体内多种酶的辅因子，某化合物与 Cu结合形成如图所示的离子。该离子中含有化学键的类型有_(填序号)。A.极性键 B.离子键 C.非极性键 D.配位键 该离子中碳原子的杂化方式有_。H、N、Cu 三种元素的电负性由大到小的顺序是_。(3)甲醇(CH3OH)在 Cu 催化作用下被氧化成甲醛(HCHO)。甲醛分子内 键与 键个数之比为_。甲醇分子内的 OCH 键角_(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的OCH 键角。(4)某磷青铜晶胞结构如下图所示：其中原子坐标参数 A 为(0，0，0)；B 为0，12，12。则 P 原子的坐标参数为_。该晶体中距离 Cu 原子最近的 Sn 原子有_个，这些 Sn 原子所呈现的构型为_。若晶体密度为 a gcm3，最近的 Cu 原子核间距为_pm(用含 NA和 a 的代数式表示)。解析(2)由离子结构示意图知其中含配位键、极性键与非极性键。由知碳原子的杂化方式为 sp2、sp3。(3)由甲醛的结构式知 键个数为 3，键个数为 1，二者个数比为 31，甲醇分子中 C 原子为 sp3杂化，键角约为 10928，甲醛分子中 C 原子为 sp2杂化，键角约为 120，故甲醇中 OCH 键角小于甲醛中 OCH 键角。(4)由 A 为(0，0，0)，B 为0，12，12可知 P 为12，12，12，由晶胞图示知距离 Cu 原子最近的 Sn 原子有 4个，这 4 个 Sn 原子形成平面正方形。由晶胞图示知一个晶胞中含 Sn 原子个数为 8181，Cu 原子个数为 6123，P：111，故(1119364131)V晶胞NAa，晶胞参数为342aNA13，最近两个 Cu 原子核间距为 212342aNA13。答案(1)D(2)ACD sp2、sp3 NHCu(3)31 小于(4)12，12，12 4 平面正方形 223342aNA1010 10.(2019山东青岛一模)氧、硫形成的化合物种类繁多，日常生活中应用广泛。如硫代硫酸钠(Na2S2O3)可作为照相业的定影剂，反应的化学方程式如下：AgBr2Na2S2O3=Na3Ag(S2O3)2NaBr。回答下列问题：(1)已知银(Ag)位于元素周期表第五周期，与 Cu 同族，则基态 Ag 的价电子排布式为_。(2)下列关于物质结构与性质的说法，正确的是_。A.玻尔原子结构模型能够成功地解释各种原子光谱 B.Br、S、O 三种元素的电负性顺序为 OBrS C.Na 的第一电离能小于 Mg，但其第二电离能却远大于 Mg D.水分子间存在氢键，故 H2O 的熔沸点及稳定性均大于 H2S(3)依据 VSEPR 理论推测 S2O23的空间构型为_，中心原子 S 的杂化方式为_。Ag(S2O3)23中存在的化学键有_(填字母序号)。A.离子键 B.极性键 C.非极性键 D.金属键 E.配位键(4)第一电子亲和能(E1)是指元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量(单位为 kJmol1)，电子亲和能越大，该元素原子越易得电子。已知第三周期部分元素第一电子亲和能如下表：元素 Al Si P S Cl E1(kJmol1)42.5 134 72.0 200 349 表中元素的 E1自左而右呈增大趋势，试分析 P 元素呈现异常的原因_ _。(5)某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由 A、B 组成。则该氧化物的化学式为_；已知该晶体的晶胞参数为 a nm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则密度 为_gcm3(用含 a 和 NA的代数式表示)。解析(2)A 项，玻尔原子结构模型不能解释各种原子光谱，错误；B 项，结合元素电负性的周期性变化规律可知三者电负性的大小顺序为 OBrS，正确；C 项，Na、Mg 的价电子排布式分别为 3s1、3s2，Mg 的 3p 轨道全空状态，故第一电离能大于 Na 的第一电离能，而 NaNa后，Na的电子排布式为 1s22s22p6，为全满状态，故 Na 的第二电离能远大于 Mg 的第二电离能，正确；D 项，水分子间存在氢键，影响 H2O 的熔沸点，而 H2O 的稳定性取决于 OH 键的键能，与氢键无关，错误。(3)由 VSEPR 理论知624220，故 S2O23的空间构型为四面体形，中心 S 原子的杂化方式为 sp3杂化。(4)P 原子价电子排布式为 3s23p3，为半满状态，相对稳定，不易得电子，故第一电子亲和能小。(5)A 中含 Fe2：418132 O2：414 B 中含 Fe2：41812 Fe3：414 O2：414，故一个晶胞中含 Fe2 3241248 Fe3：4416 O2：444432，故该氧化物的化学式为 Fe3O4，晶胞的体积为(a107)3 cm3，1 个晶胞的质量为8232NAg，故密度为 2328（a107）3NA gcm3。答案(1)4d105s1(2)BC(3)四面体形 sp3 BCE(4)P 的价电子排布式为 3s23p3，3p 能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子(5)Fe3O4 2328（a107）3NA 11.(2019山东潍坊二模)日华子本草中已有关于雄黄的记载“雄黄，通赤亮者为上，验之可以虫死者为真。”雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料，二者在自然界中共生。回答下列问题：(1)基态砷原子的价电子轨道排布图为_，核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图形状为_。(2)S、P 和 N 三种元素第一电离能由大到小的顺序是_。(3)雄黄(As4S4)的结构如图 1 所示，S 原子的杂化形式为_。(4)SO2分子中的 键数为_个，分子的空间构型为_。分子中的大 键可用符号 nm表示，其中 m 代表参与形成大 键的原子数，n 代表参与形成大 键的电子数(如苯分子中的大 键可表示为 66)，则 SO2中的大 键应表示为_。SO2分子中 SO 键的键角_NO3中 NO 键的键角(填“”、“”或“”)。(5)砷化镓是优良的半导体材料，密度为 gcm3，其晶胞结构如图 2 所示。Ga和 As 原子半径分别为 r1 pm 和 r2 pm，阿伏加德罗常数值为 NA，则砷化镓晶体的空间利用率为_。解析(1)基态砷原子价电子排布图为，故其最高能级电子云轮廓图形为哑铃形。(2)N、P 同族，故第一电离能 NP，P、S 同周期且相邻，P为半满状态，其第一电离能大于相邻元素，故第一电离能大小顺序为 NPS。(3)由 S 价电子排布式 3s23p4结合图 1 知 S 原子的孤电子对数为 2，故 S 原子的杂化形式为 sp3杂化。(4)SO2中 S 原子的孤电子对数为62221，故 S 原子杂化方式为 sp2杂化，分子中 键数为 2 个，空间构型为 V 形，形成的大 键可表示为 43，由于孤电子对的排斥作用，SO 键的键角小于同样为 sp2杂化的 NO3中NO 键的键角。(5)由晶胞结构图示 2 知 1 个晶胞中含 Ga：4 个 As：8186124 个，故 V球443(r11010)3 cm3443(r21010)3 cm3，又 V晶胞NA gcm34 mol(7075)gmol1，V晶胞4（7075）NA，故砷化镓晶体中的空间利用率为V球V晶胞100%443（r31r32）10304（7075）NA100%4NA（r31r32）10303（7075）100%。答案(1)哑铃形(2)NPS(3)sp3(4)2 V 形 43 (5)4NA（r31r32）1030435100%