1、- 1 -第三章 晶体结构与性质检测(A)(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 下面关于 SiO2晶体网状结构的叙述正确的是( )A.存在四面体结构单元,O 处于中心,Si 处于 4 个顶角B.最小的环上,有 3 个硅原子和 3 个氧原子C.最小的环上,O 和 Si 原子数之比为 12D.最小的环上,有 6 个硅原子和 6 个氧原子答案： D解析： 二氧化硅是原子晶体,结构为空间网状,存在硅氧四面体结构,硅处于中心,氧处于 4 个顶角,A 项错误;在 SiO2晶体中,每 6 个硅原子和 6 个氧原子形成一个 12 元环(最
2、小环),所以 D 项正确,B、C 两项都错误。2 萤石(CaF 2)是一种难溶于水的固体。下列实验事实能说明 CaF2一定是离子晶体的是( )A.CaF2难溶于水,其水溶液的导电性极弱B.CaF2的熔点较高,硬度较大C.CaF2固体不导电,但在熔融状态下导电D.CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小答案： C解析： 化合物中存在离子键则必为离子晶体,而离子晶体区别于其他晶体的突出特点是熔融状态下能导电,故选 C。3 美国科学家用有机分子和球形笼状分子 C60,首次制成了“纳米车”(如图),每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成。下列说法正确的是( )A.我们可以直接用肉
3、眼清晰地看到这种“纳米车”的运动- 2 -B.“纳米车”的诞生,说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段C.“纳米车”是一种分子晶体D.C60熔点比金刚石熔点高答案： B解析： 根据题意,“纳米车”是肉眼看不见的,A 项错误;“纳米车”只是几个分子的“组装”体,并非晶体,C 项错误;C 60属于分子晶体,熔点要比金刚石低得多,D 项错误。4 下列说法中正确的是( )所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理 同一周期的主族元素从左到右,元素的第一电离能、电负性都是逐渐增大的 所有的化学键和氢键都具有相同的特征:方向性和饱和性 所有的配合物都存在配位键,所有含配位键的化合物都是配合物 所有含极性键的分
4、子都是极性分子 所有离子晶体中都含有离子键 所有金属晶体的熔点都高于分子晶体的熔点A. B.C. D.答案： B解析： 中并不是所有原子的核外电子排布都遵循构造原理,因为全充满、半充满或全空状态的能级能量较低,原子较稳定。对于同一周期的主族元素而言,元素的第一电离能从左到右在总体上呈现增大的趋势,但第A 族和第A 族元素最外电子层 p 能级处于全空或半充满状态,较稳定,第一电离能大于同周期的相邻元素。中如金属键不存在方向性和饱和性。配合物中都存在配位键,但存在配位键的化合物不一定是配合物,如 NH4Cl。含有极性键的分子如果立体构型对称,就是非极性分子,如 CO2、CH 4等。含有离子键的晶体
5、就是离子晶体,因此所有离子晶体中都含有离子键,正确。金属晶体的熔点不一定高于分子晶体,如常温下汞为液态,而分子晶体硫则为固态。5 氯化硼的熔点为 10.7 ,沸点为 12.5 。在氯化硼分子中,氯硼氯键角为 120,它可以水解,水解产物之一是氯化氢。下列对氯化硼的叙述中正确的是( )A.氯化硼是原子晶体B.熔化时,氯化硼能导电C.氯化硼分子是一种极性分子D.水解方程式:BCl 3+3H2O H3BO3+3HCl答案： D- 3 -解析： 首先根据性质推导该晶体是分子晶体还是原子晶体,再根据晶体的性质判断选项。因为BCl3的熔沸点较低,故应为分子晶体,分子晶体熔化时不导电,故 A、B 错;又因氯
6、硼氯键角为120,则可确定 BCl3为非极性分子,C 错。6 下列性质适合于离子晶体的是( )A.熔点-218 ,难溶于水B.熔点 3 900 ,硬度很大,不导电C.难溶于水,固体时导电,升温时导电能力减弱D.难溶于水,熔点高,固体不导电,熔化时导电答案： D解析： 离子晶体液态时能导电,难溶于非极性溶剂,熔点较高、质硬而脆,固体不导电,故 A、C 均不符合离子晶体的特点;B 中所述物质熔点达 3 900 ,硬度很大,不导电,应是原子晶体,故只有D 符合题意。7 如图所示为甲烷晶体的晶胞结构,下列有关说法正确的是( )A.甲烷晶胞中的球体只代表一个碳原子B.晶体中 1 个 CH4分子有 12
7、个紧邻的 CH4分子C.CH4晶体熔化时需克服共价键D.一个甲烷晶胞中含有 8 个 CH4分子答案： B解析： 甲烷是分子晶体,熔化时需克服范德华力;晶胞中的球体代表的是甲烷分子,并不是碳原子;以该甲烷晶胞为单元,处于顶点的某一个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有 3 个,而这 3 个甲烷分子在面上,因此每个面上的甲烷分子都被共用 2 次,故与 1 个甲烷分子紧邻的甲烷分子有 38;甲烷晶胞属于面心立方晶胞,既然甲烷晶胞中的球体代表甲烷分子,故该晶胞中含有甲烷的分子个数为 8 ,只有 B 项正确。8 氮化铝(AlN)具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质,被广泛用于电子工业、陶瓷工业- 4 -等
8、领域。在一定条件下,氮化铝可通过如下反应合成:Al 2O3+N2+3C 2AlN+3CO。下列叙述正确的是( )A.在氮化铝的合成反应中,N 2是还原剂,Al 2O3是氧化剂B.上述反应中每生成 2 mol AlN,N2就得到 3 mol 电子C.氮化铝中氮元素的化合价为-3 价D.氮化铝晶体属于分子晶体答案： C解析： 由反应方程式看出,反应中 N 元素由零价降为-3 价,Al 和 O 元素价态未变,C 元素由零价升高为+2 价,因此反应中 N2为氧化剂,Al 2O3既不是氧化剂也不是还原剂,碳为还原剂,A 错;生成 2 mol AlN,N2应得 6 mol 电子,B 错;根据题设条件“氮化
9、铝(AlN)具有耐高温、抗冲击等优良性质”可知 AlN 不属于分子晶体,应属于原子晶体,D 错。9 下列说法中正确的是( )A.离子晶体中每个离子周围均吸引着 6 个带相反电荷的离子B.金属导电的原因是在外加电场作用下金属产生自由电子,电子定向移动C.分子晶体的熔、沸点很低,常温下都呈液态或气态D.原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合答案： D解析： A 项,CsCl 晶体中每个离子都吸引 8 个带相反电荷的离子;B 项,金属晶体内部本身就存在自由电子,外加电场仅能使其产生定向移动;C 项中如 P、S 等分子晶体常温下呈固态。10 下列叙述正确的是( )A.晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
10、B.PCl3和 BCl3分子中所有原子的最外层都达到 8 电子稳定结构C.H2S 和 CS2分子都是含极性键的极性分子D.熔点由高到低的顺序是金刚石碳化硅晶体硅答案： D解析： A 项中分子间作用力的大小决定分子的物理性质,而分子的稳定性取决于化学键的强弱;B项中硼元素的原子最外层只有 3 个电子,在 BCl3分子中硼原子最外层只有 6 个电子;C 项中 CS2是直线形分子,分子无极性;D 项中三种晶体均属于原子晶体且结构相似,熔点的高低取决于原子间共价键的强弱,三种共价键强度为 CCCSiSiSi,故 D 项正确。- 5 -11 硼和镁形成的化合物具有超导性。如图所示的是该化合物的晶体结构单
11、元:镁原子间形成正六棱柱,且棱柱的上下底面各有一个镁原子,6 个硼原子位于棱柱内,则该化合物的化学式可表示为( )A.MgB B.MgB2 C.Mg2B D.Mg3B2答案： B解析： 位于顶点的镁原子为 6 个六棱柱共有,位于面心的镁原子为 2 个六棱柱共有,故含镁 12,只为一个晶胞共有,所以镁原子数与硼原子数之比为 12,即化学式为 MgB2。12 现有四种晶体,其构成粒子(均为单原子核粒子)排列方式如下图所示,其化学式正确的是( )答案： C13 下列说法中正确的是( )A.金刚石晶体中的最小碳原子环由 6 个碳原子构成B.Na2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为 11C.1 mol
12、SiO2晶体中含 2 mol SiO 键D.金刚石化学性质稳定,即使在高温下也不会与 O2反应答案： A解析： Na2O2的电子式为 Na+ ;1 mol SiO2晶体中含有 4 - 6 -mol SiO 键,C 项错误;金刚石高温下可与 O2反应生成 CO2,D 项错误。14 用烧热的钢针去接触涂有薄薄一层石蜡的云母片的反面,熔化了的石蜡成椭圆形,这是因为( )A.云母是热的不良导体,传热不均匀B.石蜡是热的不良导体,传热不均匀C.石蜡具有各向异性,不同方向导热性能不同D.云母具有各向异性,不同方向导热性能不同答案： D解析： 云母是晶体,具有各向异性,在不同方向的导热性能不同,使得熔化的石
13、蜡成椭圆形。15 观察下列模型并结合有关信息进行判断,下列说法错误的是( )HCN S8 SF6B12结构单元结构模型示意图备注易溶于CS2熔点 1 873 KA.HCN 的结构式为 HCN,分子中“CN”键含有 1 个 键和 2 个 键B.固态硫 S8属于原子晶体C.SF6是由极性键构成的非极性分子D.单质硼属于原子晶体答案： B16 下列有关数据的比较中,不正确的是( )- 7 -A.元素的价电子数和所在族的族序数相等B.NaOH 晶体中的阳离子和阴离子数目相等C.CsCl 晶体中每个 Cs+周围紧邻的 Cl-和每个 Cl-周围紧邻的 Cs+个数相等D.Co(NH3)63+中的配体数与配位
14、键数相等答案： A解析： 所有主族元素及BB 族元素的价电子数一般与族序数相等,而B、B、第族元素价电子数则与族序数不相等,故 A 项错误。17 下列有关金属的说法不正确的是( )A.金属的导电性、导热性、延展性都与自由电子有关B.六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高C.钠晶胞结构如图 ,钠晶胞中每个钠原子的配位数为 6D.温度升高,金属的导电性将变差答案： C解析： 金属键是金属阳离子和自由电子之间的相互作用,接通电源后,自由电子会定向移动形成电流;自由电子与金属阳离子通过碰撞传递能量;金属发生形变,自由电子和金属阳离子之间的作用力不消失,不会破坏金属键,故 A 项正确。金属的四种
15、堆积分别为简单立方堆积、体心立方堆积、面心立方最密堆积和六方最密堆积,其中简单立方堆积利用率最低,六方最密堆积和面心立方最密堆积空间利用率一样高,故 B 项正确。钠晶胞中每个钠原子的配位数为 8,故 C 项错误。温度升高,金属阳离子与自由电子之间碰撞加剧,金属导电性变差,故 D 项正确。18 最近科学家在实验室里成功地将 CO2在高压下转化为类似 SiO2的原子晶体。下列关于该CO2晶体的晶胞的叙述中,不正确的是( )A.该晶体中 C、O 原子个数比为 12B.该晶体中 OCO 的键角为 180C.该晶体的熔、沸点高,硬度大D.该晶体中 C、O 原子最外层都满足 8 电子稳定结构答案： B解析
16、： 由 SiO2原子晶体的结构,可以得出 CO2原子晶体的结构。将 CO2由分子晶体转化为原子晶- 8 -体,其 C、O 组成比不变,只是原子排列发生变化,故 A 项正确;该晶体是以 C 原子为中心的四面体结构,故 OCO 键角不可能为 180,B 项错误;由于晶体中 CO 键的键长比 SiO 键的键长短,故该晶体熔、沸点高,硬度大,C 项正确;晶体中每个 C 原子通过 4 个单键与 O 原子相连达到 8 电子稳定结构,而每个 O 原子也通过 2 个单键与 C 原子相连达到 8 电子稳定结构,故 D 项正确。二、非选择题(本题包括 6 小题,共 46 分)19(4 分)现有甲、乙、丙三种离子晶
17、体的晶胞(晶体中最小的重复单元),在甲晶体中 X 离子处于晶胞中心,乙中 A 离子处于晶胞中心。请推断:甲晶体中 X 离子与 Y 离子的个数比是 。乙晶体中 A 离子与 B 离子的个数比是 。丙晶体的一个晶胞中有 个 C 离子,有 个 D 离子。 答案： 21 11 4 4解析： 求离子晶体的晶胞中阴、阳离子个数比的方法:(1)处于顶点的离子,同时为 8 个晶胞共有,每个离子 (2)处于棱上的离子,同时为 4 个晶胞共有,每个离子 (3)处于面上的离子,同时为 2 个晶胞共有,每个离子 (4)处于内部的离子则完全属于该晶胞。甲中: N(X 离子) N(Y 离子)=1(4乙中: N(A 离子)
18、N(B 离子)=1(8丙中:C 离子个数:12D 离子个数:8丙晶体的一个晶胞中有 4 个 C 离子,4 个 D 离子。20(6 分)(1)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是 Pb4+处于立方晶胞顶点,Ba 2+处于晶胞中心,O 2-处于晶胞棱边中心,该化合物化学式为 ,每个 Ba2+与 个 O2-配位。 - 9 -(2)CaC2晶体的晶胞结构与 NaCl 晶体的相似(如图所示),但 CaC2晶体中含有哑铃答案： (1)BaPbO3 12(2)4解析： (1)每个晶胞含有 Pb4+:8 ,Ba2+:1 个,O 2-:12 ,故化学式为 BaPbO3。Ba 2+处于晶胞中心,只有 1 个,O
19、2-处于晶胞棱边中心,共 12 个,故每个 Ba2+与 12 个 O2-配位。(2)从晶胞结构图中可以看出,1 个 Ca2+周围距离最近 4 个,而不是 6 个,要特别注意题给的信息。21(10 分)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献之一。在制取合成氨原料气的过程中,常混有一些杂质,如 CO 会使催化剂中毒。除去 CO 的化学反应方程式(HAc 表示醋酸)为:Cu(NH 3)2Ac+CO+NH3 Cu(NH3)3(CO)Ac。请回答下列问题:(1)C、N、O 的第一电离能由大到小的顺序为 。 (2)配合物Cu(NH 3)3(CO)Ac 中心原子的配位数
20、为 。 (3)写出与 CO 互为等电子体的离子 。(任写一个) (4)在一定条件下 NH3与 CO2能合成化肥尿素CO(NH 2)2,尿素中,C 原子轨道的杂化类型为 ;1 mol 尿素分子中, 键的数目为 。 答案： (1)NOC (2)4 (3)CN -解析： 氮原子的 p 能级处于半充满状态,较稳定,因此其第一电离能反常,大于氧。配合物Cu(NH3)3(CO)Ac 中心原子 Cu 的配位数为 4,配体有 NH3、CO。原子个数相同、价电子数相同的粒子互为等电子体,与 CO 互为等电子体的离子有 CN-,因此碳原子采取 sp2杂化,该双键中一个是 键,另一个是 键;尿素分子中的单键均为 键
21、,因此 1 mol 尿素分子中, 键的数目为 7NA。- 10 -22(10 分)已知:A、B、C、D、E、F 是周期表中前 36 号的元素,A 是原子半径最小的元素,B 元素基态原子的 2p 轨道上只有两个电子,C 元素的基态原子 L 层只有 2 对成对电子,D 是元素周期表中电负性最大的元素,E 2+的核外电子排布与 Ar 原子相同,F 的核电荷数是 D 和 E 的核电荷数之和。请回答下列问题:(1)分子式为 BC2的立体构型为 ;F 2+的核外电子排布式为 。 (2)A 分别与 B、C 形成的最简单化合物的稳定性:B (填“大于”或“小于”)C;A、C 两元素可组成原子个数比为 11 的
22、化合物,C 元素的杂化类型为 。 (3)A2C 所形成的晶体类型为 ;F 单质形成的晶体类型为 ,其采用的堆积方式为 。 (4)D 与 E 可形成离子化合物,其晶胞结构如图。该离子化合物晶体的密度为 gcm-3,则晶胞的体积是 。(用含 的代数式表示) 答案： (1)直线形 1s 22s22p63s23p63d9(2)小于 sp 3杂化(3)分子晶体 金属晶体 面心立方最密堆积(4解析： 由题意可以判断出 A 为 H 元素,根据电子排布特点可以得出 B 为 C 元素,C 为 O 元素。电负性最大的是非金属性最强的 F 元素,E 为 Ca 元素,F 应该是 29 号元素 Cu。(1)CO 2的立
23、体构型为直线形,Cu 2+电子排布式为 1s22s22p63s23p63d9。(2)通过非金属性强弱可知稳定性 CH4H2O,H2O2中氧原子的杂化方式为 sp3杂化。(3)冰为分子晶体,Cu 为金属晶体,堆积方式为面心立方最密堆积。(4)根据晶胞结构可以知道 1 mol CaF2晶胞中有 4 mol CaF2,氟化钙的摩尔质量为 78 gmol-1,一个晶胞的质量为 4 g,由密度可求得晶胞的体积 cm3。23(10 分)MnO 2是碱锰电池材料中最普通的正极材料之一,在活性材料 MnO2中加入 CoTiO3纳米粉体,可以提高其利用率,优化碱锰电池的性能。- 11 -(1)写出基态 Mn 原
24、子的核外电子排布式 。 (2)CoTiO3晶体结构模型如图。在 CoTiO3晶体中与 1 个 Ti 原子、1 个 Co 原子周围距离最近的 O原子数目分别为 、 。 (3)三聚氰胺是一种含氮化合物,其结构简式如图。三聚氰胺分子中氮原子轨道杂化类型是 ;1 mol 三聚氰胺分子中 键的数目为 。 答案： (1)1s22s22p63s23p63d54s2(2)6 12(3)sp2、sp 3杂化 15 NA解析： (2)从图可知,Ti 处于 6 个氧原子组成的正八面体中心。(3)六元环中的氮原子为 sp2杂化、侧链氨基中的氮原子为 sp3杂化。24(6 分)(1)下图为离子晶体立体构型示意图(“”为
25、阳离子,“”为阴离子),以 M 代表阳离子,以N 代表阴离子,写出各离子晶体的组成表达式:A ;B ;C ;D 。 (2)下面是从 NaCl 或 CsCl 晶体结构中分割出来的部分结构图,其中属于从 NaCl 晶体中分割出来的结构图是 。 - 12 -答案： (1)MN MN 2 MN 2 MN(2)解析： (1)在 A 中 M、N 都在立方体的顶点且个数相等,故化学式为 MN;在 B 中,含 M,含 N )=4 个;在 C 中,含 M ,含 N 1 个;在 D 中,含 M,含 N 1 个(体心)。(2)NaCl 晶体是简单立方体结构,每个 Na+周围有 6 个 Cl-,每个 Cl-周围有 6 个 Na+;与每个Na+等距离的 Cl-有 6 个,且构成正八面体,同理,与每个 Cl-等距离的 6 个 Na+也构成正八面体,由此可知图和是属于 NaCl 晶体的。
