备战2021 高考化学 加餐练35 晶体结构与性质

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加餐练 35 晶体结构与性质 基础题 1.根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法中，错误的是( ) 物质 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 单质 B 熔点/℃ 810 710 190 －68 2 300 沸点/℃ 1 465 1 418 182.7 57 2 500 注：AlCl3 熔点在 2.5×105 Pa 条件下测定。 A．SiCl4 是分子晶体 B．单质 B 是原子晶体 C．AlCl3 加热能升华 D．MgCl2 所含离子键的强度比 NaCl 大 2．离子晶体熔点的高低取决于晶体中晶格能的大小。判断 KCl、NaCl、CaO、BaO 四 种晶体熔点的高低顺序是( ) A．KCl>NaCl>BaO>CaO B．NaCl>KCl>CaO>BaO C．CaO>BaO>NaCl>KCl D．CaO>BaO>KCl>NaCl 3．下面有关晶体的叙述中，不正确的是( ) A．金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有 6 个碳原子 B．氯化钠晶体中，每个 Na＋周围距离相等且紧邻的 Na＋共有 6 个 C．氯化铯晶体中，每个 Cs＋周围紧邻 8 个 Cl－ D．干冰晶体中，每个 CO2 分子周围紧邻 12 个 CO2 分子 4．现有四种晶体，其离子排列方式如图所示，其中化学式正确的是( ) 5.磁光存储的研究是 Williams 等在 1957 年使 Mn 和 Bi 形成的晶体薄膜磁化并用光读取 之后开始的。如图是 Mn 和 Bi 形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体 物质的化学式可表示为( ) A．Mn2Bi B．MnBi C．MnBi3 D．Mn4Bi3 6．下列有关说法不正确的是( ) A．水合铜离子的模型如图甲所示，1 个水合铜离子中有 4 个配位键 B．CaF2 晶体的晶胞如图乙所示，每个 CaF2 晶胞平均占有 4 个 Ca2＋ C．H 原子的电子云图如图丙所示，H 原子核外大多数电子在原子核附近运动 D．金属 Cu 中 Cu 原子堆积模型如图丁所示，为最密堆积，每个 Cu 原子的配位数为 12 7．某晶体的一部分如图所示，这种晶体中 A、B、C 三种粒子数之比为( ) A．3:9:4 B．1:4:2 C．2:9v4 D．3:8:4 能力题 8.镧镍合金、铜钙合金及铈钴合金都具有相同类型的晶胞结构 XYn 及很强的储氢能力， 其中铜钙合金的晶胞结构如图所示。试回答下列问题： (1)在元素周期表中 Ca 位于________区。 (2)铜原子的基态原子核外电子排布式为 ________________________________________________________________________。 (3)已知镧镍合金 LaNin 晶胞体积为 9.0×10－23 cm3，储氢后形成 LaNinH4.5 的合金(氢进入 晶胞空隙，体积不变)，则 LaNin 中，n＝________(填数值)；氢在合金中的密度为 ________________。 9．(1)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题： ①NiO、FeO 的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2＋和 Fe2＋的离子半径分别为 69 pm 和 78 pm，则熔点 FeO________NiO(填“<”或“>”)； ②铁有δ、γ、α三种同素异形体，各晶胞如下图，则δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之 比为________。 (2)某钙钛型复合氧化物如图 1 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。 ①用 A、B、O 表示这类特殊晶体的化学式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②已知 La 为＋3 价，当被钙等二价元素 A 替代时，可形成复合钙钛矿化合物 La1－ xAxMnO3(x<0.1)，此时一部分锰转变为＋4 价。导致材料在某一温度附近有反铁磁—铁磁、 铁磁—顺磁及金属—半导体的转变，则 La1－xAxMnO3 中三价锰与四价锰的物质的量之比为 ________。 ③下列有关说法正确的是________。 A．镧、锰、氧分别位于周期表 f、d、p 区 B．氧的第一电离能比氮的第一电离能大 C．锰的电负性为 1.59，Cr 的电负性为 1.66，说明锰的金属性比铬强 D．铬的堆积方式与钾相同，则其堆积方式如图 2 所示 10．元素周期表中第三周期包括 Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar 8 种元素。请回答下 列问题： (1)基态磷原子核外有________种运动状态不同的电子。 (2)第三周期 8 种元素按单质熔点(℃)大小顺序绘制的柱形图(已知柱形“1”代表 Ar)如下 所示，则其中“2”原子的结构示意图为________，“8”原子的电子排布式为________。 (3)氢化镁储氢材料的晶胞结构如图所示，已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，则该晶体的化 学式为________，晶胞的体积为________cm3(用ρ、NA 表示，其中 NA 表示阿伏加德罗常数 的值)。 (4)实验证明：KCl、MgO、CaO 三种晶体的结构与 NaCl 晶体的结构相似，已知 NaCl、 KCl、CaO 晶体的晶格能数据如下表： 晶体 NaCl KCl CaO 晶格能/(kJ·mol－1) 786 715 3401 则 KCl、MgO、CaO 三种晶体的熔点从高到低的顺序是________。其中 MgO 晶体中一 个 Mg2＋周围和它最近且等距离的 Mg2＋有________个。 11．(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方，则该晶胞中属于 1 个体 心立方晶胞的金属原子数目是________。氯化铯晶体的晶胞如图 1，则 Cs＋位于该晶胞的 ________，而 Cl－位于该晶胞的________，Cs＋的配位数是________。 (2)铜的氢化物的晶体结构如图 2 所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)图3为F－与Mg2＋、K＋形成的某种离子晶体的晶胞，其中“○”表示的离子是________(填 离子符号)。 (4)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN 这 4 种晶体的结构与 NaCl 晶体结构相似(如图 4 所示)，已知 3 种离子晶体的晶格能数据如下表： 离子晶体 NaCl KCl CaO 晶格能/kJ·mol－1 786 715 3 401 则这 4 种离子晶体(不包括 NaCl)熔点从高到低的顺序是________________________。 加餐练 35 晶体结构与性质 1．解析：三类不同的晶体由于形成晶体的粒子和粒子间的作用力不同，因而表现出不 同的性质。原子晶体具有高的熔、沸点，硬度大、不能导电；而离子晶体也具有较高的熔、 沸点、较大的硬度，在溶液中或熔化状态下能导电；分子晶体熔、沸点低，硬度小、不导电， 熔化时无化学键断裂，据这些性质可确定晶体类型。根据上述性质特点及表中数据进行分析， NaCl 的熔、沸点均比 MgCl2 高，所以 NaCl 晶体中的离子键应比 MgCl2 强，故 D 不正确。 答案：D 2．解析：离子晶体中，晶格能越大，晶体熔、沸点越高；离子所带电荷总数越多，半 径越小，晶格能越大。 答案：C 3．解析：氯化钠晶体中每个 Na＋周围距离相等且紧邻的 Na＋共有 12 个，B 项错误。 答案：B 4．解析：A.A 离子个数是 1，B 离子个数＝1/8×8＝1，所以其化学式为 AB，故 A 错误； B.E 离子个数＝1/8×4＝1/2，F 离子个数＝1/8×4＝1/2，E、F 离子个数比为 1:1，所以其化学 式为 EF，故 B 错误；C.X 离子个数是 1，Y 离子个数＝1/2×6＝3，Z 离子个数＝1/8×8＝1， 所以其化学式为 XY3Z，故 C 正确；D.A 离子个数＝1/8×8＋1/2×6＝4，B 离子个数＝12×1/4 ＋1＝4，A、B 离子个数比 1:1，所以其化学式为 AB，故 D 错误。 答案：C 5．解析：由晶体的结构示意图可知：白球代表 Bi 原子，且均在六棱柱内，所以 Bi 为 6 个。黑球代表 Mn 原子，个数为：12×1 6 ＋2×1 2 ＋1＋6×1 3 ＝6(个)，则二者的原子个数比为 6:6 ＝1:1。 答案：B 6．解析：电子云是用来表示电子出现的概率，但不代表有一个电子在那里，C 项错。 答案：C 7．解析：A 粒子数为 6× 1 12 ＝1 2 ；B 粒子数为 6×1 4 ＋3×1 6 ＝2；C 粒子数为 1；故 A、B、C 粒子数之比为1 2:2:1＝1:4:2。 答案：B 8．解析：(3)由铜钙合金的晶胞结构图知，铜、钙合金中，N(Cu)＝12×1 2 ＋6×1 2 ＋6＝15， N(Ca)＝12×1 6 ＋2×1 2 ＝3，N Ca N Cu ＝ 3 15 ＝1 5 ，因镧镍合金与铜钙合金的晶胞结构相同，则在 LaNin 中1 n ＝1 5 ，n＝5。1 mol 合金中含有 NA 个该合金的晶胞，则ρ·9.0×10－23 cm3·NA＝M，ρ ＝ 4.5 g 9.0×10－23 cm3×6.02×1023≈0.083 g·cm－3。 答案：(1)s (2)1s22s22p63s23p63d104s1 或[Ar]3d104s1 (3)5 0.083 g·cm－3 9．解析：(1)①NiO、FeO 的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体， 离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强， 熔点越高。由于 Ni2＋的离子半径小于 Fe2＋的离子半径，则熔点 NiO>FeO。②δ、α两种晶胞 中铁原子的配位数分别是 8 个和 6 个，所以δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比是 4:3。 (2)①由图 1 可知，晶胞中 A 位于顶点，晶胞中含有 A 为 8×1 8 ＝1 个，B 位于晶胞的体 心，含有 1 个，O 位于面心，晶胞中含有 O 的个数为 6×1 2 ＝3，则化学式为 ABO3。 ②设 La1－xAxMnO3 中三价锰与四价锰的物质的量分别为 m 和 n，则有 3(1－x)＋2x＋3m ＋4n＝6、m＋n＝1，解之得 m＝1－x，n＝x，则 La1－xAxMnO3 中三价锰与四价锰的物质的 量之比为(1－x) :x。 ③A.由金属在周期表中的位置可知镧、锰、氧分别位于周期表 f、d、p 区，故 A 正确； B.氮元素的 2p 轨道电子处于半充满状态，稳定性强，因此氮元素的第一电离能大于氧元素 的第一电离能，故 B 错误；C.元素的电负性越强，金属性越弱，故 C 正确；D.图中堆积方 式为镁型，故 D 错误。 答案： (1)①< ②4:3 (2)①ABO3 ②(1－x) :x ③A、C 10．解析：(1)P 的核外有 15 个电子，每个电子的运动状态均不同。 (2)第三周期元素的单质，除 Ar 外，只有 Cl2 为气体，熔点较低，单质硅为原子晶体， 熔点最高。 (3)该晶体的晶胞中含有 2 个“MgH2”，则晶胞的体积为2×26 NA ÷ρ＝ 52 ρ·NA (cm3)。 (4)晶格能越大，离子晶体的熔点越高，而晶格能与离子的电荷和半径有关，可以判断 晶格能：MgO>CaO>KCl，则熔点：MgO>CaO>KCl。 答案：(1)15 (2) 1s22s22p63s23p2 或[Ne]3s23p2 (3)MgH2 52 ρ·NA (4)MgO>CaO>KCl 12 11．解析：(1)体心立方晶胞中，1 个原子位于体心，8 个原子位于立方体的顶点，故 1 个晶胞中金属原子数为 8×1 8 ＋1＝2；氯化铯晶胞中，Cs＋位于体心，Cl－位于顶点，Cs＋的配 位数为 8。(2)由晶胞可知，粒子个数比为 1:1(铜为 8×1 8 ＋6×1 2 ＝4，H 为 4)，化学式为 CuH， ＋1 价的铜与－1 价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为 CuCl2 和 HCl。 (3)由晶胞结构可知，黑球有 1 个，灰球有 1 个，白球有 3 个，由电荷守恒可知 n(Mg2＋) :n(K ＋) :n(F－)＝1:1:3，故白球为 F－。(4)从 3 种离子晶体的晶格能数据可知，离子所带电荷越大、 离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti3＋>Mg2＋，离子半径：Mg2＋MgO>CaO>KCl。 答案： (1)2 体心 顶点 8 (2)2CuH＋3Cl2===== 点燃 2CuCl2＋2HCl (3)F－ (4)TiN>MgO>CaO>KCl