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1、- 1 -第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质检测(B B)(时间:90 分钟 满分:100 分)一、单项选择题(本题包括 18 小题。每小题 3 分,共 54 分)1 1 下列叙述正确的是( )A.原子晶体中可能存在氢键B.干冰升华时分子内共价键发生断裂C.原子晶体的熔点比分子晶体的熔点高D.离子晶体中只含离子键,不含共价键答案：C解析：A 项中氢键存在于分子间或分子内,原子晶体中不可能存在氢键;B 项中干冰升华时被破坏的是分子间作用力,而分子结构并没有改变,共价键自然也不会断裂;C 项中原子晶体微粒间的作用力是共价键,熔点较高,而分子晶体微粒间的作用力是微弱的范德华力,熔点较低;D
2、项中离子晶体中一定存在离子键,可能存在共价键,如 NH4Cl、NaOH 等。2 2 下列对化学知识概括合理的是( )A.原子晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体中都一定存在化学键B.同素异形体之间的转化都是物理变化C.原子晶体的熔点不一定比金属晶体的高,分子晶体的熔点不一定比金属晶体的低D.一种元素可能有多种氧化物,但同种化合价只对应一种氧化物答案：C解析：稀有气体的晶体中不含有化学键,A 项错;3O22O3是化学变化,B 项错;晶体硅的熔点比钨低,蔗糖的熔点比汞高,C 项正确;氮元素显+4 价的氧化物有 NO2、N2O4,D 项错。3 3 有关晶体的下列说法中正确的是( )A.分子晶体中分子间
3、作用力越大,分子越稳定B.原子晶体中共价键越强,熔点越高C.冰融化时水分子中共价键发生断裂D.氯化钠熔化时离子键未被破坏- 2 -答案：B解析：分子晶体中分子间作用力越大,则分子晶体的熔、沸点越高,分子内共价键键能越大,则分子越稳定;冰中水分子间存在氢键,冰融化时断裂了氢键;NaCl 中 Na+、Cl-之间存在离子键,NaCl熔化成 Na+、Cl-时一定破坏了离子键。4 4 下列说法正确的是( )A.离子晶体的晶格能:MgOKClNaClB.“冰,水为之,而寒于水”说明相同质量的水和冰,冰的能量高C.对于反应 2H2O22H2O+O2,加入 MnO2或升高温度都能加快 O2的生成速率D.对羟基
4、苯甲醛的沸点高于邻羟基苯甲醛的沸点,原因是后者分子之间存在氢键答案：C解析：A 项,离子的半径越小,离子所带的电荷数越多,晶格能越大,故晶格能 MgONaClKCl;B 项,冰变为水,要吸收能量,故相同质量的水的能量高,一般同一物质的能量关系为气体液体固体;C项,升温或使用催化剂 MnO2都可加快 H2O2分解的反应速率;D 项,对羟基苯甲醛易形成分子间氢键,而邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键,前者分子间作用力大,故对羟基苯甲醛沸点高。5 5 金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法中,正确的是( )A.金属晶体和离子晶体都能导电B.在镁晶体中,1 个 Mg2+只与 2 个价电子存在
5、强烈的相互作用C.金属晶体和离子晶体都可采取“紧密堆积”方式D.金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等强烈的相互作用,很难断裂,因而都具有延展性答案：C解析：离子晶体在固态时不导电;在金属晶体中,自由电子为整块金属所有,不专属于某个离子;金属键和离子键均无方向性和饱和性,使两类晶体均采取“紧密堆积”方式;离子晶体无延展性。6 6 如图所示是某无机化合物的二聚分子,该分子中 A、B 两种元素都是第三周期的元素,分子中所有原子的最外层电子数都达到 8 个电子的稳定结构。下列说法不正确的是( )A.该化合物的化学式是 Al2Cl6- 3 -B.该化合物是离子化合物,在熔融状态下能导电C.该化合
6、物在固态时所形成的晶体是分子晶体D.该化合物中不存在离子键,也不含有非极性共价键答案：B解析：由题中描述“二聚分子” “该分子中”等词语,知该化合物为共价化合物,形成的晶体为分子晶体,不存在离子键,由图示知,只存在 A、B 之间的极性共价键;所以利用排除法结合题干描述知 A、C、D 项正确。7 7 下列性质适合于分子晶体的是( )熔点 1 070 ,易溶于水,水溶液导电 熔点 10.31 ,液态不导电,水溶液导电 能溶于CS2,熔点 112.8 ,沸点 444.6 熔点 97.81 ,质软,导电,密度为 0.97 gcm-3A.B.C.D.答案：C解析：分子晶体的熔点较低,中物质熔点高,不是分
7、子晶体;是金属钠的性质。8 8 为了确定 SbCl3 、SbCl5 、SnCl4 是否为离子化合物,可以进行下列实验,其中合理、可靠的是( )A.观察常温下的状态,SbCl5 是苍黄色液体,SnCl4 为无色液体。结论:SbCl5 和 SnCl4 都是离子化合物 B.测定 SbCl3 、SbCl5 、SnCl4 的熔点依次为 73.5 、2.8 、-33 。结论:SbCl3 、SbCl5 、SnCl4 都不是离子化合物 C.将 SbCl3 、SbCl5 、SnCl4 溶解于水中,滴入 HNO3 酸化的 AgNO3 溶液,产生白色沉淀。结论:SbCl3 、 SbCl5 、SnCl4 都是离子化合
8、物D.测定 SbCl3 、SbCl5 、SnCl4 的水溶液的导电性,发现它们都可以导电。结论:SbCl3 、SbCl5 、SnCl4 都是离子化合物答案：B解析：离子化合物一般熔、沸点较高,熔融态可导电;分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电,如 HCl 等;HCl 溶于水电离产生 Cl-,也能与 HNO3酸化的 AgNO3溶液反应,产生白色沉淀,故A、C、D 都不可靠。9 9 用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松,同时用射频电火花喷射氮气,此时碳、氮原子- 4 -结合成碳氮化合物薄膜,这种化合物可以比金刚石更坚硬,其原因可能是( )A.碳、氮原子构成空间网状结构的原子晶体B.该晶体为分子晶
9、体C.碳、氮键比金刚石中的碳碳键长D.氮原子最外层电子数比碳原子多答案：A解析：碳氮化合物薄膜比金刚石更坚硬,根据原子晶体的特点可以判断此薄膜属于原子晶体范畴;因为原子半径 NC,故此原子晶体中共价键的键长应该比金刚石中 CC 键的短,而氮原子最外层电子数比碳原子多不是根本原因。1010 某原子晶体 A,其空间结构中的一部分如右图所示。A 与某物质 B 反应生成 C,其实质是在每个 AA 键中插入一个 B 原子,则 C 的化学式为( )A.ABB.A5B4C.AB2D.A2B5答案：C解析：由于处于中心的 A 原子实际结合的 B 原子C 的化学式为 AB2(如图:)。1111 下列说法中,正确
10、的是( )A.构成分子晶体的微粒中一定含有共价键B.在结构相似的情况下,原子晶体中的共价键越强,晶体的熔、沸点越高C.某分子晶体的熔、沸点越高,分子晶体中共价键的键能越大D.分子晶体中只存在分子间作用力而不存在任何化学键,所以其熔、沸点一般较低答案：B解析：构成分子晶体的微粒中不一定含有共价键,如稀有气体元素形成的分子晶体中没有共价键;在结构相似的情况下,原子晶体中的共价键越强,晶体的熔、沸点越高;分子晶体熔、沸点的高低取- 5 -决于分子间作用力的大小,与共价键键能的大小无关;分子晶体中微粒间的相互作用是分子间作用力,多数分子中存在化学键,但化学键不影响分子晶体的熔、沸点。1212 下列关于
11、几种离子晶体的说法不正确的是( )A.由于 NaCl 晶体和 CsCl 晶体中阳离子、阴离子半径比B.CaF2晶体中,Ca2+配位数为 8,F-配位数为 4,两者不相等,主要是由于 F-、Ca2+所带电荷数(绝对值)不相同C.MgO 的熔点比 MgCl2高,主要是因为 MgO 的晶格能比 MgCl2大D.MCO3中 M2+半径越大,MCO3热分解温度越低答案：D解析：碳酸盐受热分解是由于晶体中阳离子结合碳酸根离子中的氧原子,使碳酸根离子分解为二氧化碳分子,故阳离子半径越小,碳酸盐的分解温度越低。1313 已知 X、Y、Z 三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞如图所示,则下面表示该化合物的化学
12、式正确的是( )A.ZXY3B.ZX2Y6C.ZX4Y8D.ZX8Y12答案：A解析：处于立方体顶点的微粒同时为 8 个晶胞所共有,处于立方体面上的微粒同时为 2 个晶胞所共有,处于立方体内部的微粒,完全属于该立方体。故晶胞中 X 原子数为 861,该化合物的化学式为 ZXY3。1414 科学家艾哈迈德泽维尔使“运用激光技术观测化学反应时原子的运动”成为可能。泽维尔研究发现,当激光脉冲照射 NaI 时,Na+和 I-两核间距在 1015 (埃,1 =110-10 m)时呈现离子键;当两核靠近约 2.8 时,呈现共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是( )A.NaI 晶体是离子晶体和分子晶体
13、的混合物- 6 -B.共价键和离子键没有明显的界限C.NaI 晶体中既有离子键,又有共价键D.离子晶体可能含有共价键答案：B解析：NaI 晶体在不同情况下属于不同的晶体类型,不是离子晶体和分子晶体的混合物,并且 NaI晶体中的化学键在 Na+和 I-核间距发生变化时可能是离子键,也可能是共价键,说明共价键和离子键无明显界限;D 项中内容不是根据泽维尔的研究成果得出的结论。1515 氯化硼的熔点为-107 ,沸点为 12.5 ,在其分子中键与键之间的夹角为 120,它能水解,有关叙述正确的是( )A.氯化硼液态时能导电而固态时不导电B.氯化硼中心原子采用 sp 杂化C.氯化硼分子呈正三角形,属非
14、极性分子D.其分子空间结构类似三氯化磷答案：C解析：根据氯化硼的熔、沸点可判断,该化合物形成的晶体是分子晶体。由于中心原子 B 原子没有孤电子对,所以是平面三角形结构,B 原子是 sp2杂化,分子结构对称,是非极性分子。1616 羰基硫(OCS)是一种有臭鸡蛋气味的无色气体,分子结构与 CO2相似,高温下分解为 CO 和S。下列有关说法正确的是( )A.OCS、CO、CO2、S 四种物质的晶体类型相同B.OCS 高温分解时,碳元素化合价升高C.OCS 分子中含有 1 个 键和 1 个 键D.22.4 L OCS 中约含有 36.021023个原子答案：A解析：A 项中四种物质都是分子晶体,A
15、正确;OCS 中 C 为+4 价,生成 CO 时化合价由+4 价降至+2价,B 错误;OCS 的结构式为,含有 2 个 键和 2 个 键,C 错误;D 项未指明温度和压强,D 错误。1717 下列关于晶体的说法中,不正确的是( )晶体中原子呈周期性有序排列,有自范性;而非晶体中原子排列相对无序,无自范性 含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 共价键强弱可决定分子晶体的熔、沸点 MgO 的晶格能远- 7 -比 NaCl 大,这是因为前者离子所带的电荷数多,离子半径小 晶胞是晶体结构的基本单元,晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列 晶体尽可能采取紧密堆积方式,以使其变得比较稳定 干冰晶体中,一个
16、 CO2分子周围有 12 个 CO2分子紧邻;CsCl 和 NaCl 晶体中阴、阳离子的配位数都为 6A.B.C.D.答案：D解析：中含有金属阳离子的晶体可能是离子晶体或金属晶体;中分子晶体的稳定性等化学性质与共价键强弱有关,分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关;中 CsCl 晶体中阴、阳离子的配位数为 8,NaCl 晶体中阴、阳离子的配位数为 6。1818 以色列化学家达尼埃尔谢赫特曼因为发现准晶体而获得诺贝尔化学奖。准晶体原子虽然排列有序,但不具备普通晶体的长程平移对称性,而且原子位置之间有间隙(如下图)。晶体的平移对称性 准晶体的旋转对称性下列说法不正确的是( )A.石墨是原子晶体,0.
17、12 g 石墨中约含 6.021021个碳原子B.与类似普通晶体比较,准晶体延展性较低C.与类似普通晶体比较,准晶体密度较小D.普通玻璃属于非晶体,其成分中存在共价键答案：A解析：石墨晶体内存在共价键、金属键,层间以范德华力结合,兼具有原子晶体、金属晶体、分子晶体的特征,0.12 g 石墨中约含 6.021021个碳原子,故 A 项错误;由于准晶体不具备普通晶体的长程平移对称性,故与类似普通晶体比较,准晶体延展性较低;由于准晶体原子位置之间有间隙,故与类似普通晶体比较,准晶体密度较小;普通玻璃属于非晶体,其成分中存在硅氧共价键。二、非选择题(本题包括 6 小题,共 46 分)- 8 -1919
18、(6 分)铜在我国有色金属材料的消费中被广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题:(1)铜原子基态电子排布式为 ; (2)用晶体的 X 射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为 36110-10 cm。又知铜的密度为 9.00 gcm-3,则铜晶胞的体积是 cm3、晶胞的质量是 g,阿伏加德罗常数为 列式计算,已知Ar(Cu)=63.6。 答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s1(2)4.710-23 4.2310-22NA解析：(1)铜是 29 号元素,其基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d
19、104s1。(2)铜的晶胞为面心立方最密堆积,一个晶胞能分摊到 4 个 Cu 原子;故一个晶胞的体积为(36110-10 cm)3=4.710-23 cm3;一个晶胞的质量为 4.710-23 cm39.00 gcm-3=4.2310-22 g;由 63.6 gmol-1NAmol-1。2020(5 分)Al 和 Si、Ge 和 As 在元素周期表的金属和非金属分界线位置上,其单质和化合物在建筑业、电子工业和石油化工等方面应用广泛。请回答下列问题:(1)As 的价电子排布式为 。 (2)AlCl3 是化工生产中的常用催化剂,熔点为 192.6 ,熔融状态以二聚体 Al2Cl6形式存在,其中铝原
20、子与氯原子的成键类型是 。 (3)超高导热绝缘耐高温纳米材料氮化铝(AlN)在绝缘材料中的应用广泛,AlN 晶体与金刚石类似。在四大晶体类型中,AlN 属于 晶体。 (4)SiCl4常用作烟雾剂,因为 Si 存在 3d 空轨道,能同 H2O 发生反应而剧烈水解,在潮湿的空气中发烟,试用化学方程式表示其反应原理 。 答案：(1)4s24p3(2)共价键(或 键) (3)原子- 9 -(4)SiCl4+3H2OH2SiO3+4HCl解析：砷在第四周期第A 族,价电子排布式为 4s24p3;氯化铝熔点低,是分子晶体;氮化铝与金刚石类似,是原子晶体;四氯化硅在潮湿的空气中发烟是由于生成了固态小颗粒的硅
21、酸。2121(7 分)氮化硼(BN)晶体有多种结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。六方相氮化硼(1)基态硼原子的电子排布式为 。 (2)关于这两种晶体的说法,正确的是 (填序号)。 a.立方相氮化硼含有 键和 键,所以硬度大b.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软c.两种晶体中的 BN 键均为共价键d.两种晶体均为分子晶体(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的立体构型为 ,其结构与石墨相似却不导电,原因是 。 (4)立方相氮化硼晶体中,硼原子的杂化轨道类型为 。该晶体的天
22、然矿物在青藏高原地下约 300 km 的古地壳中被发现。根据形成这一矿物的事实,推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是 。 (5)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有 mol 配位键。 - 10 -答案：(1)1s22s22p1 (2)bc (3)平面三角形 层状结构中没有自由移动的电子 (4)sp3 高温高压 (5)2解析：(1)硼原子核外有 5 个电子,电子排布式为 1s22s22p1;(2)六方相氮化硼与石墨相似,层间是分子间作用力;立方相氮化硼中都是单键,无 键,二者均不是分子晶体,b、c 正确;(3)六方相氮化硼晶体层内一
23、个硼原子与 3 个氮原子形成平面三角形结构,最外层电子全部成键,没有自由移动的电子存在,故不能导电;(4)立方相氮化硼晶体中,每个硼原子与 4 个氮原子形成 4 个 键,因此为 sp3杂化,根据其存在的环境可知反应条件为高温高压;(5)在 1 mol NH4BF4中含有 1 mol NH 配位键和 1 mol BF 配位键。2222(8 分)(1)Cu 位于元素周期表第B 族。Cu2+的核外电子排布式为 。 (2)下图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图,可确定该晶胞中阴离子的个数为 。 (3)Cu2O 的熔点比 Cu2S 的 (填“高”或“低”),请解释原因 。 答案：(1)1s22s22p63
24、s23p63d9或 Ar3d9(2)4(3)高 Cu2O 与 Cu2S 相比,阳离子相同、阴离子所带电荷也相同,但 O2-的半径比 S2-的小,所以 Cu2O 的晶格能较大,熔点较高解析：(1)Cu 为 29 号元素,位于元素周期表的 ds 区,故其价电子排布式为 3d104s1,则 Cu2+的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9;(2)由铜的氧化物的晶胞结构可知,氧离子有 8 个处于顶点位置,4 个处于棱上,2 个处于面上,1 个处于体心,故一个晶胞中实际拥有的氧离子个数为:8Cu2S 相比,阳离子相同、阴离子所带电荷也相同,但 O2-的半径比 S2-的小,所以
25、 Cu2O 的晶格能较大,熔点较高。 2323(8 分)A、B、C、D 为原子序数依次增大的四种元素,A2-和 B+具有相同的电子构型;C、D 为同周期元素,C 核外电子总数是最外层电子数的 3 倍;D 元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:(1)四种元素中电负性最大的是 (填元素符号),其中 C 原子的核外电子排布式为 。 - 11 -(2)单质 A 有两种同素异形体,其中沸点高的是 (填分子式),原因是 ;A和 B 的氢化物所属的晶体类型分别为 和 。 (3)C 和 D 反应可生成组成比为 13 的化合物 E,E 的立体构型为 ,中心原子的杂化轨道类型为 。 (4)化合物 D2A 的立
26、体构型为 ,中心原子的价层电子对数为 ,单质 D 与湿润的Na2CO3反应可制备 D2A,其化学方程式为 。 (5)A 和 B 能够形成化合物 F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,F 的化学式为 ;晶胞中 A 原子的配位数为 ;列式计算晶体 F 的密度(gcm-3) 。 答案：(1)O 1s22s22p63s23p3(或Ne3s23p3)(2)O3 O3相对分子质量较大,范德华力大 分子晶体 离子晶体(3)三角锥形 sp3(4)V 形 4 2Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl(或 2Cl2+Na2CO3Cl2O+CO2+2NaCl)(5)Na2
27、O 8cm-3解析：根据题目条件,可推出 A、B、C、D 分别为 O、Na、P、Cl。(1)电负性最大的为 O,P 的核外电子排布为 1s22s22p63s23p3。(2)单质 A 有 O2、O3两种同素异形体,相对分子质量大的,分子间作用力也大,沸点高。A、B 的氢化物分别为 H2O、NaH,晶体类型分别为分子晶体、离子晶体。(3)E 为 PCl3,P 含有一对孤电子对,价层电子对数为 4,立体构型为三角锥形,中心原子 P 的杂化类型为 sp3杂化。(4)Cl2O 中的中心原子为 O,O 有 2 对 键电子对,孤电子对4,分子的立体构型为 V 形。根据得失电子守恒配平化学方- 12 -程式,
28、得 2Cl2+Na2CO3Cl2O+2NaCl+CO2或 2Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl。(5)晶胞中 O2-为 88 个,则化学式为 Na2O。以顶点氧离子为中心,与氧离子距离相等且最近的钠离子的个数为 8,则氧离子的配位数为 8。晶体 F 的密度为gcm-3。2424(12 分)早期发现的一种天然二十四面准晶颗粒由 Al、Cu、Fe 三种金属元素组成。回答下列问题:(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 方法区分晶体、准晶体和非晶体。 (2)基态 Fe 原子有 个未成对电子,Fe3+的电子排布式为 。可用硫氰化钾检验 Fe
29、3+,形成的配合物的颜色为 。 (3)新制备的 Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成 Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为 ,1 mol 乙醛分子中含有的 键的数目为 。乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是 。 Cu2O 为半导体材料,在其立方晶胞内部有 4 个氧离子,其余氧离子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个 Cu+。 (4)Al 单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为 。列式表示 Al 单质的密度 gcm-3(不必计算出结果)。 答案：(1)X-射线衍射(2)4 1s22s22p63s23p63d5 红色(3)sp3、sp2
30、6NA CH3COOH 存在分子间氢键 16(4)12解析：(2)Fe 为 26 号元素,从第四周期第A 族的 K 开始数,数到第 8 个即为 Fe,所以 Fe 的核外电子排布式为Ar3d64s2,3d 能级中有 4 个未成对电子;(3)乙醛的结构式为,号碳原子形成 4 个 键,为 sp3杂化,号碳原子形成 3 个 键,无孤电子对,杂化类型为 sp2;利用- 13 -均摊法得氧离子的个数为:4+6Cu2O 可知 Cu+数为 16;(4)面心立方晶体结构如图,选择顶点上一个 Al 原子为中心原子,在此晶胞中与其最近的 Al 原子为三 个面心上的 Al 原子,中心原子周围共有 8 个晶胞,且面心上的 Al 原子被 2 个晶胞共用,所以配位数=384 个 Al 原子,所以一个晶胞的质量g,一个晶胞的体积为a3,依据密