2021高考化学总复习(江西版)作业本：第12章-课时3-晶体结构与性质.docx

课时3 晶体结构与性质

(时间：45分钟　分值：100分)
一、选择题(本题共7个小题，每题6分，共42分，每个小题只有一个选项符合题意。)
1．下列性质适合于某种原子晶体的是 (　　)。
A．熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液导电
B．熔点10.32 ℃，液态不导电，水溶液导电
C．能溶于CS2，熔点112 ℃，沸点444.6 ℃
D．熔点3 550 ℃，很硬，不溶于水，不导电
解析　由原子晶体所具有的一般特点，熔沸点高，硬度大，不溶于水等性质，可以推断D应当是原子晶体。
答案　D
2．下列叙述正确的是 (　　)。
A．原子晶体中只存在非极性共价键
B．干冰升华时，分子内共价键会发生断裂
C．由原子构成的晶体可以是原子晶体，也可以是分子晶体
D．只要含有金属阳离子的晶体就肯定是离子晶体
解析　原子晶体如SiO2、SiC等含有极性共价键；干冰升华时，破坏的是分子间作用力，分子间共价键没有破坏；原子也可以构成分子晶体，如固态稀有气体晶体，C正确；金属晶体中也含有金属阳离子，D不正确。
答案　C
3．下面的排序不正确的是 (　　)。
A．晶体熔点由低到高：CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4
B．硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
C．熔点由高到低：Na＞Mg＞Al
D．晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI
解析　选项A中晶体熔点与分子间作用力有关，相对分子质量大，分子间作用力大，熔点越高，正确；选项B中，由于碳原子半径小于硅原子半径，则键长lC－C<lC－Si<lSi－Si，所以硬度大小挨次为：金刚石>碳化硅>晶体硅，正确；选项C中，Na、Mg、Al三种金属原子半径渐渐减小，离子所带电荷渐渐增多，则金属键渐渐增加，故熔点渐渐上升，错误；选项D中，rF－<rCl－<rBr－<rI－，所以晶格能大小挨次NaF>NaCl>NaBr>NaI，正确。
答案　C
4．钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的晶胞结构示意图如图所示，它的化学式是 (　　)。
A．BaTi8O12 B．BaTi4O6 C．BaTi2O4 D．BaTiO3
解析　由晶胞结构示意图可知，Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti有属于该晶胞；O处于立方体的12条棱的中点，每个O有属于该晶胞。即晶体中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)＝1∶∶＝1∶1∶3。
答案　D
5．下列说法中正确的是 (　　)。
A．离子晶体中每个离子四周均吸引着6个带相反电荷的离子
B．金属导电的缘由是在外电场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
解析　离子晶体的结构不同，每个离子四周吸引的带相反电荷的离子数目不同，A错；金属是由金属阳离子和自由电子构成的，但自由电子并不是在外加电场的作用下才产生的，B错；分子晶体在常温下也有呈固态的，如硫、白磷等，C错；D正确。
答案　D
6．已知NaCl的摩尔质量为58.5 g·mol－1，其晶体密度为d g·
cm－3，若图中钠离子与最接近的氯离子的核间距离为a cm，那么阿伏加德罗常数的值可表示为 (　　)。
A．117a3d B．58.5/(2a3d)
C．234/(a3d) D．58.5/(4a3d)
解析　a3·dNA＝×58.5，NA＝。
答案　B
7．(2022·内蒙古师大附中模拟)高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为0价，部分为－2价。如右图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞，则下列说法正确的是 (　　)。
A．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有4个
K＋和4个O2－
B．晶体中每个K＋四周有8个O2－，每个O2－四周有
8个K＋
C．晶体中与每个K＋距离最近的K＋有8个
D．晶体中与每个K＋距离最近的K＋有6个
解析　由题中的晶胞结构知：有8个K＋位于顶点，6个K＋位于面心，则晶胞中含有的K＋数为(8×)＋(6×)＝4(个)；有12个O2－位于棱上，1个O2－处于中心，则晶胞中含有O2－数为：12×＋1＝4(个)；所以超氧化钾的化学式为KO2；晶体中每个K＋四周有6个O2－，每个O2－四周有6个K＋，晶体中与每个K＋距离最近的K＋有12个。
答案　C
二、非选择题(本题共4个小题，共58分)
8．(14分)碳元素在生产生活中具有格外重要的作用，在新物质的制备中也发挥了举足轻重的作用。
(1)与碳同周期，且基态原子的核外未成对电子数相等的元素是________(写出元素符号)。
(2)石墨烯是目前人们制造的新物质，该物质是由单层碳原子六边形平铺而成的，像一张纸一样(如图甲)，石墨烯中碳原子的杂化方式为________，每个六元环占有________个碳原子；常温条件下丙烯是气态，而相对分子质量比丙烯小的甲醇，常温条件下却呈液态，消灭这种现象的缘由是____________________________________。

(3)二氧化硅结构跟金刚石结构相像，即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子。观看图乙中金刚石的结构，分析二氧化硅的空间网状结构中，Si、O形成的最小环上O原子数目是________。
(4)图丙是C60的晶胞模型(一个小黑点代表一个C60分子)，图中显示出的C60分子数为14个。实际上一个C60晶胞中含有________个C60分子。
解析　(1)C元素和O元素基态原子的核外未成对电子数都是2。(3)金刚石空间结构中数目最少的环中有6个原子，即六元环，共有6个C—C键，而二氧化硅中的硅原子相当于金刚石中的碳原子，氧原子在硅硅键之间，故二氧化硅中氧原子的数目与金刚石中C—C键的数目相同。(4)晶胞中粒子个数的计算公式＝体内×1＋面上×1/2＋棱上×1/4＋顶角×1/8。C60晶胞模型中显示出的14个C60分子，8个在晶胞顶角上，6个在面上，故一个晶胞中含有的C60分子数目为8×1/8＋6×1/2＝4。
答案　(1)O　(2)sp2杂化　2　甲醇分子间存在氢键，而丙烯分子间只有范德华力　(3)6　(4)4
9．(15分)(2021·扬州模拟)原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多的元素之一，Y的基态原子最外层电子数是其内层电子总数的2倍，Z的基态原子2p轨道上有3个未成对电子，W的原子序数为29。
回答下列问题：
(1)上述元素能形成原子晶体单质的是________(填元素符号，下同)，能形成金属晶体的是________。
(2)元素Y、Z组成的晶体具有空间网状结构，其化学式为________，其硬度比晶体硅________(填“大”或“小”)。
(3)一种由元素W与Au组成的合金晶体具有立方最密积累结构。其晶胞中W原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中W原子与Au原子数目之比为________，W原子的配位数为________；该晶体中，原子之间的作用力是________。
该晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由W原子与Au原子构成的四周体空隙中。若将W原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相像(如图所示)，该晶体储氢后的化学式应为______________。
解析　X是形成化合物种类最多的元素之一，则X是碳或氢；由题意知Y是碳，Z是氮，W是铜，则X是氢。(1)碳元素可形成金刚石，铜元素可形成金属晶体。(2)依据“晶体具有空间网状结构”及元素组成可知，Y、Z组成的晶体为原子晶体，碳氮键强于硅硅键，故Y、Z组成的晶体硬度比晶体硅大；结合化合价可知，该晶体的化学式为C3N4。(3)由题意知晶胞中Cu原子的个数为6×＝3，Au原子的个数为8×＝1。结合CaF2的结构可知氢原子在晶胞内有8个，故储氢后的化学式为H8AuCu3。
答案　(1)C　Cu　(2)C3N4　大　(3)3∶1　4　金属键　H8AuCu3
10．(14分)(2021·福州一中模拟)下图为几种晶体或晶胞的示意图：

请回答下列问题：
(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是________。
(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的挨次为________________________。
(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能______(填“大于”或“小于”)MgO晶体，缘由是__________________________________________。
(4)每个Cu晶胞中实际占有________个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为________。
(5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的缘由是____________________________________。
解析　(1)冰晶体、干冰晶体均为分子晶体，粒子间通过分子间作用力结合成晶体。(2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷有关，离子半径越小，离子所带电荷越大，则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体，熔点最高，冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。(4)铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析：8×＋6×＝4，氯化钙类似于氟化钙，Ca2＋的配位数为8，Cl－配位数为4。
答案　(1)金刚石晶体
(2)金刚石、MgO、CaCl2、冰、干冰
(3)小于　MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；且r(Mg2＋)＜r(Na＋)、r(O2－)＜r(Cl－)
(4)4　8　(5)H2O分子之间能形成氢键
11．(15分)有a、b、c、d、f五种前四周期元素，原子序数依次增大，a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，I1(a)＜I1(c)＜I1(b)且其中基态b原子的2p轨道处于半布满状态，已知bc2＋与ac2互为等电子体，d为周期表前四周期中电负性最小的元素，f原子序数为29。
请回答下列问题(如需表示具体元素请用相应的元素符号)。
(1)基态f原子的核外电子排布式为________。
(2)b的简洁氢化物极易溶于c的简洁氢化物，其主要缘由有两个：
一是_____________________________________________________________；
二是____________________________________________________________。
(3)化合物甲由c、d两种元素组成，其晶胞如图(a)，甲的化学式为________。
(4)化合物乙的部分结构如图(b)，乙由a、b两元素组成，硬度超过金刚石。
①乙的晶体类型为________，其硬度超过金刚石的缘由是__________________________。
②乙的晶体中a、b两种元素原子的杂化方式均为________。
解析　由题知b为N，依据a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，I1(a)＜I1(c)＜I1(b)，知a为碳、c为氧；d为周期表前四周期中电负性最小的元素，是钾；f为铜。(3)依据晶胞的粒子个数求算方法知甲的化学式为KO2；乙为C3N4，为原子晶体，碳原子半径比氮原子半径大即C—N键的键长小于C—C，C—N键的键能大于C—C键，所以硬度超过金刚石。由(b)图知a、b两种元素原子的杂化方式均为sp3杂化。
答案　(1)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(2)两种氢化物都是极性分子　分子间都能形成氢键
(3)KO2
(4)①原子晶体　C—N键的键长小于C—C，C—N键的键能大于C—C键　②sp3杂化