高二化学选修3第三章-晶体结构与性质习题.doc

章末质量检测（三） 晶体结构与性质
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．下列说法正确的是(　　)
A．晶体在受热熔化过程中一定存在化学键的断裂
B．原子晶体的原子间只存在共价键，而分子晶体内只存在范德华力
C．区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X­射线衍射实验
D．非金属元素的原子间只形成共价键，金属元素的原子与非金属元素的原子间只形成离子键
解析：选C　A项，分子晶体受热熔化时破坏的是分子间作用力而不是化学键，错误；B项，有的分子晶体中存在氢键，错误；D项，金属元素原子与非金属元素原子间也可形成共价键，如AlCl3，错误。
2．下列说法中正确的是(　　)
A．离子晶体中每个离子的周围均吸引着6个带相反电荷的离子
B．金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子，电子定向运动
C．分子晶体的熔、沸点低，常温下均呈液态或气态
D．原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合
解析：选D　选项A中离子晶体中每个离子周围吸引带相反电荷的离子数目与离子半径有关，如一个Cs＋可同时吸引8个Cl－；选项B中金属内部的自由电子不是在电场力的作用下产生的；选项C中分子晶体的熔、沸点很低，在常温下也有呈固态的，如S属于分子晶体，它在常温下为固态。
3．下列有关冰和干冰的叙述不正确的是(　　)
A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体
B．冰是由氢键形成的晶体，每个水分子周围有4个紧邻的水分子
C．干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华
D．干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子
解析：选A　干冰晶体中CO2分子间作用力只有范德华力，分子采取紧密堆积，一个分子周围有12个紧邻的分子；冰晶体中水分子间除了范德华力还存在氢键，由于氢键具有方向性，每个水分子周围有4个紧邻的水分子，采取非紧密堆积的方式，空间利用率小，因而密度小。干冰融化只需克服范德华力，冰融化还需要克服氢键，由于氢键比范德华力大，所以干冰比冰的熔点低得多，而且常压下易升华。
4．下表中的数据是对应物质的熔点(℃)。
物　质
NaCl
Na2O
AlF3
AlCl3
BCl3
CO2
SiO2
熔点/℃
801
920
1 291
190
－107
－57
1 723
据此作出的下列判断中，错误的是(　　)
A．铝的化合物的晶体中有离子晶体
B．同族元素中的氧化物可形成不同类型的晶体
C．表中只有BCl3和干冰是分子晶体
D．不同元素的氯化物可形成相同类型的晶体
解析：选C　由表中所给熔点数据可知，BCl3的熔点最低，为分子晶体；SiO2的熔点最高，为原子晶体；AlCl3的熔点较低，为分子晶体；AlF3的熔点较高，为离子晶体。
5．下列各项所述的数字不是6的是(　　)
A．在NaCl晶体中，与一个Na＋最近的且距离相等的Cl－的个数
B．在金刚石晶体中，最小的环上的碳原子个数
C．在二氧化硅晶体中，最小的环上的原子个数
D．在石墨晶体的层状结构中，最小的环上的碳原子个数
解析：选C　二氧化硅晶体中，每个最小的环上有6个O原子和6个Si原子共12个原子。
6．在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是(　　)
A．HF、HCl、HBr、HI的热稳性依次减弱
B．金刚石的硬度大于硅，其熔、沸点也高于硅
C．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
D．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
解析：选D　HF、HCl、HBr、HI热稳定性依次减弱是因为它们的共价键键能逐渐减小，与键能有关；金刚石的硬度大于硅，熔、沸点高于硅是因为C—C键键能大于Si—Si键键能；NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低是它们的离子键键能随离子半径增大逐渐减小；F2、Cl2、Br2、I2为分子晶体，熔、沸点的高低由分子间作用力决定，与键能无关。
7．观察下列模型并结合有关信息，判断有关说法正确的是(　　)

B12结构单元
SF6分子
S8
HCN
结构模型示意图

备注
熔点1 873 K
—
易溶于CS2
—
A.单质硼属于原子晶体
B．SF6是由极性键构成的极性分子
C．固态硫S8属于原子晶体
D．HCN的结构式为HCN
解析：选A　SF6空间结构高度对称，是由极性键构成的非极性分子，B项错误；根据S8易溶于CS2可知，固态硫S8属于分子晶体，C项错误；HCN的结构式应为H—C≡N，D项错误。
8．有关晶体的结构如下图所示，下列说法中不正确的是(　　)

A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－形成正八面体
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋
C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为1∶2
D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE
解析：选D　由于是气态团簇分子，其分子式应为E4F4或F4E4；CaF2晶体中，Ca2＋占据8个顶点和6个面心，故Ca2＋共8×＋6×＝4个；金刚石晶体中，每个C原子与4个C原子相连，而碳碳键为2个碳原子共用，C原子与C—C键个数比为1∶2。
9．氮氧化铝(AlON)属于原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是(　　)
A．AlON和石英的化学键类型相同
B．AlON和石英晶体类型相同
C．AlON和Al2O3的化学键类型不同
D．AlON和Al2O3晶体类型相同
解析：选D　AlON与石英均为原子晶体，所含化学键均为共价键，故A、B项正确；Al2O3为离子晶体，晶体中有离子键，不含共价键，故C项正确，D项错误。
10．下列关于晶体的说法正确的组合是(　　)
①分子晶体中都存在共价键
②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
③金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低
④离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键
⑤CaTiO3晶体中(晶胞结构如图所示)每个Ti4＋和12个O2－相紧邻
⑥SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
⑦晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
⑧氯化钠熔化时离子键被破坏
A．①②③⑥　　　　　　 　B．①②④
C．③⑤⑦ D．③⑤⑧
解析：选D　可用例举法一一排除，若稀有气体的原子构成分子晶体，则晶体中无共价键，①错误；构成离子晶体的微粒是阴阳离子，构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子，②错误；在离子晶体NaOH中既有离子键，又有共价键，④错误；SiO2是原子晶体，形成空间网状结构，每个硅原子与4个氧原子以共价键相结合，⑥错误；分子的稳定性与分子内的共价键有关，与晶体中分子间作用力无关，⑦错误。
11.右图是氯化铵晶体的晶胞，已知晶体中2个最近的NH核间距离为a cm，氯化铵的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铵晶体的密度(单位g·cm－3)为(　　)
A. B.
C. D.
解析：选C　一个晶胞中含NH：8×＝1，含Cl－：1个，即一个晶胞含1个NH4Cl，则有：a3·ρ＝·M，解得：ρ＝。
12．氮化碳结构如下图，其中β氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法错误的是(　　)

A．氮化碳属于原子晶体
B．氮化碳中碳显－4价，氮显＋3价
C．氮化碳的化学式为C3N4
D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连
解析：选B　图示为网状结构，硬度超过金刚石，氮化碳晶体为原子晶体；在晶体中，每个碳原子和4个氮原子形成共价键，每个氮原子与3个碳原子相连，所以氮化碳的化学式为C3N4；由于氮的电负性比碳大，所以氮化碳中碳显＋4价，氮显－3价。
二、非选择题(本题包括3小题，共52分)
13．(16分)下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分：

(1)代表金刚石的是(填编号字母，下同)________，其中每个碳原子与________个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于________晶体。
(2)代表石墨的是________，每个正六边形占有的碳原子数平均为________个。
(3)代表NaCl的是________，每个Na＋周围与它最接近且距离相等的Na＋有________个。
(4)代表CsCl的是________，它属于________晶体，每个Cs＋与________个Cl－紧邻。
(5)代表干冰的是________，它属于________晶体，每个CO2分子与________个CO2分子紧邻。
解析：根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl晶体是简单立方单元，每个Na＋与6个Cl－紧邻，每个Cl－又与6个Na＋紧邻，但观察Na＋与最近距离等距离的Na＋数时要抛开Cl－，从空间结构上看是12个Na＋。即x轴面上、y轴面上、z轴面上各4个。CsCl晶体由Cs＋、Cl－分别构成立方结构，但Cs＋组成立方的中心有一个Cl－，Cl－组成的立方中心又镶入一个Cs＋，可称为“体心立方”结构，Cl－组成紧邻8个Cs＋，Cs＋紧邻8个Cl－。干冰也是立方体结构，但在立方体每个正方形面的中央都有一个CO2分子，称为“面心立方”。实际上各面中央的CO2分子也组成立方结构，彼此相互套入面的中心。所以每个CO2分子在三维空间里x、y、z三个面各紧邻4个CO2分子，共12个CO2分子。金刚石的基本单元是正四面体，每个碳原子紧邻4个其他碳原子，石墨的片层由正六边形结构组成，每个碳原子紧邻另外3个碳原子，即每个六边形占有1个碳原子的各，所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是6×＝2个。
答案：(1)D　4　原子　(2)E　2　(3)A　12
(4)C　离子　8　(5)B　分子　12
14．(18分)(全国甲卷)东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：
(1)镍元素基态原子的电子排布式为______，3d能级上的未成对电子数为_______。
(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是________。
②在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为________，提供孤电子对的成键原子是________。
③氨的沸点_______(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是______________；氨是______分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为_______。
(3)单质铜及镍都是由______键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu＝1 958 kJ·mol－1、INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu>INi的原因是________________________。
(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
②若合金的密度为d g·cm－3，晶胞参数a＝______nm。
解析：(1)镍是28号元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，其3d能级电子排布情况为，所以未成对的电子数为2。
(2)①根据价层电子对互斥理论，SO的σ键电子对数等于4，孤电子对数(6＋2)－4＝0，则阴离子的立体构型是正四面体形。②在[Ni(NH3)6]2＋中，Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为配位键，提供孤电子对的成键原子是N。③氨分子间存在氢键，分子间作用力强，所以氨的沸点高于膦(PH3)；氨分子中，N原子的价层电子对数为(5＋3)＝4，则N原子为sp3杂化，氨分子是极性分子。
(3)铜和镍属于金属，则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体；铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子，所以ICu>INi。
(4)①晶胞中铜原子个数为6×＝3，镍原子个数为8×＝1，铜和镍的数量比为3∶1。②由①知，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为d g·cm－3，根据ρ＝m÷V，得d＝，a3＝，
a＝ cm，则晶胞参数
a＝×107 nm。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d84s2或([Ar]3d84s2)　2　(2)①正四面体　　②配位键　 N　③高于　NH3分子间可形成氢键　极性　sp3　(3)金属　铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子　(4)①3∶1　②×107
15．(18分)(全国丙卷)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：
(1)写出基态As原子的核外电子排布式___________________________________。
(2)根据元素周期律，原子半径Ga________As，第一电离能Ga________As。(填“大于”或“小于”)
(3)AsCl3分子的立体构型为________________，其中As的杂化轨道类型为________。
(4)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是________________________________________________________________________。
(5)GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________，Ga与As以______________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________________。
解析：(1)As的原子序数是33，则基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)。
(2)同周期自左向右原子半径逐渐减小，则原子半径Ga大于As，由于As的4p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，所以第一电离能Ga小于As。
(3)AsCl3分子中As原子的价层电子对数＝(5＋3)＝4，孤电子对数4－3＝1，所以其立体构型为三角锥形，其中As的杂化轨道类型为sp3。
(4)由于GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，所以离子晶体GaF3的熔沸点高。
(5)GaAs的熔点为1 238 ℃，熔点很高，为原子晶体，其中Ga与As以共价键键合。根据晶胞可知晶胞中Ga和As的个数均是4个，所以晶胞的体积是。二者的原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为
×100%＝
×100%。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)
(2)大于　小于
(3)三角锥形　sp3
(4)GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体
(5)原子晶体　共价
×100%