2021新高考化学鲁科版一轮复习突破精练：第5章 第18讲 晶体结构与性质
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一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．下列关于晶体的结构和性质的叙述正确的是( )
A．分子晶体中一定含有共价键
B．共价晶体中共价键越强，熔点越高
C．离子晶体中含有离子键，不含有共价键
D．金属阳离子只能存在于离子晶体中
答案 B
解析 稀有气体晶体为分子晶体，不含共价键，A项错误；共价晶体中共价键越强，熔点越高，B项正确；离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键，C项错误；金属阳离子也可以存在于金属晶体中，D项错误。
2．(2020·成都月考)下列有关晶体结构的叙述中错误的是( )
A．金刚石的网状结构中，最小的环上有6个碳原子
B．分子晶体熔化时，不破坏共价键；共价晶体熔化时，破坏共价键
C．在金属铜的晶体中，由于存在自由电子，因此铜能导电
D．在氯化铯晶体中，每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有8个
答案 D
解析 A项，根据金刚石的晶胞结构图可知，最小的环上有6个碳原子，正确；B项，分子晶体熔化时只是状态发生变化，没有化学键的断裂，只破坏分子间作用力，共价晶体的构成微粒是原子，熔化时化学键被破坏，正确；C项，金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，在通电条件下，自由电子的定向移动使得金属晶体能导电，正确；D项，氯化铯晶体的晶胞结构如图所示，由图可知，每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有6个，错误。
3．已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合，下列关于C3N4晶体的说法错误的是( )
A．该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固
B．该晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子
C．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构
D．该晶体的结构与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构
答案 D
4．下列物质性质的变化规律与共价键的键能大小有关的是( )
A．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
B．HF、HCl、HBr、HI的熔、沸点顺序为HF>HI>HBr>HCl
C．金刚石的硬度、熔、沸点都高于晶体硅
D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
答案 C
5．(2020·重庆质检)下列排序不正确的是( )
A．熔点由高到低：Na>Mg>Al
B．硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅
C．晶体熔点由低到高：CO
NaCl>NaBr>NaI
答案 A
解析 金属离子的电荷越多，半径越小，其熔点越高，则熔点由高到低的顺序为Al>Mg>Na，A项错误；键长越短，共价键越强，硬度越大，键长C—C碳化硅>晶体硅，B项正确；一般情况下，晶体熔点的高低顺序为分子晶体<离子晶体<原子晶体，故熔点CO(分子晶体)NaCl>NaBr>NaI，D点正确
6．某物质的晶体中含有A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面面心中的B元素的原子未画出)。则晶体中A、B、C的原子个数之比为( )
A．1∶3∶1 B．2∶3∶1 C．2∶2∶1 D．1∶3∶3
答案 A
解析 利用切割法计算。据图知，该正方体中A原子个数为8×＝1，B原子个数为6×＝3，C原子个数为1，所以晶体中A、B、C的原子个数之比为1∶3∶1。
7．某离子晶体的结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点的面心，则该晶体的化学式为( )
A．B2A B．BA2
C．B7A4 D．B4A7
答案 B
解析 A在正方体内，晶胞中A离子的个数为8；B在顶点和面心，所以1个晶胞中B离子的个数为8×＋6×＝4，则该晶体的化学式为BA2。
8．已知CsCl晶体的密度为ρ g·cm－3，NA为阿伏加德罗常数的值，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如图表示，则CsCl的相对分子质量可以表示为( )
A．NAa3ρ B.
C. D.
答案 A
解析 该立方体中含1个Cl－，Cs＋个数为8×＝1，根据ρV＝知，M＝ρVNA＝ρa3NA，摩尔质量在数值上等于其相对分子质量，所以其相对分子质量是ρ a3NA。
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
9．(2019·连云港质检)下表是对应物质的熔点(℃)：
BCl3
Al2O3
Na2O
NaCl
AlF3
AlCl3
干冰
SiO2
－107
2 073
920
801
1 291
190
－57
1 723
下列判断错误的是( )
A．铝的化合物的晶体中有的是离子晶体
B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C．同族元素的氧化物只能形成相同类型的晶体
D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
答案 BC
解析 氧化铝的熔点高，属于离子晶体，A项正确；表中BCl3、AlCl3和干冰均是分子晶体，B项错误；同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，如CO2是分子晶体，二氧化硅是原子
晶体，C项错误；表中Al2O3与Na2O均是离子晶体，Na与Al位于不同主族，D项正确。
10．硅酸盐与二氧化硅一样，都以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以表示成，其中○表示氧原子，表示硅原子。硅氧四面体通过不同方式的连接可以组成不同的多聚硅酸根离子。如图所示为某无限长单链的多聚硅酸根离子的结构，试确定该阴离子中硅原子与氧原子的个数之比为( )
A．1∶2 B．1∶3
C．1∶4 D．2∶5
答案 B
解析 由无限长单链的多聚硅酸根离子的结构图可知，重复结构单元为，○表示氧原子，中心黑点表示硅原子，则结构单元中硅原子个数为1，氧原子个数为2＋2×＝3，所以该阴离子中硅原子与氧原子的个数之比为1∶3。
三、非选择题
11．MnO2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。
(1)写出基态Mn原子的核外电子排布式___________________________________________。
(2)CoTiO3晶体结构模型如图1所示。在CoTiO3晶体中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________个、________个。
(3)三聚氰胺是一种含氮化合物，其结构简式如图2所示。
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 σ键的数目为________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2)
(2)6 12 (3)sp2、sp3 15NA
解析 (2)采用沿x、y、z三轴切割的方法确定个数，所以分别是6和12。
(3)根据价层电子对数判断杂化类型，环上的N原子含有2个σ 键，氨基含有3个σ 键和一个孤电子对，所以分别为sp2、sp3杂化；一个分子中含有15个σ 键，所以1 mol三聚氰胺分子中含有σ键的数目为15NA。
12．碳元素的单质有多种形式，如图所示，依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题：
(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为________。
(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。
(3)C60属于________晶体，石墨属于________晶体。
(4)石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的________共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在________共价键，还有________键。
(5)金刚石晶胞含有________个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝________a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率________(不要求计算结果)。
答案 (1)同素异形体 (2)sp3 sp2 (3)分子 混合 (4)σ σ π(或大π或p-p π)
(5)8
解析 (1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管都是由同种元素形成的不同单质，故它们互为同素异形体。(2)在金刚石中，每个碳原子都形成四个共价单键，故碳原子的杂化方式为sp3；石墨烯中碳原子采用sp2杂化。(3)一个“C60”就是一个分子，故C60属于分子晶体；石墨层与层之间是范德华力，而同一层中碳原子之间是共价键，故形成的晶体为混合晶体。(4)在金刚石晶体中，碳原子之间只形成共价单键，全部为σ键；在石墨层内的碳原子之间既有σ键又有π键。(5)晶胞中顶点微粒数为：8×＝1，面心微粒数为：6×＝3，体内微粒数为4，共含有8个碳原子；晶胞内含有四个碳原子，则晶胞体对角线长度与四个碳原子直径相同，即
a＝8r，r＝a；碳原子的体积为：8××π×r3，晶胞体积为：a3，碳原子的空间利用率为：＝＝＝。
13．有A、B、C、D、E、F六种元素，A是周期表中原子半径最小的元素，B是电负性最大的元素，C的2p轨道中有三个未成对的单电子，F原子核外电子数是B与C核外电子数之和，D是主族元素且与E同周期，E能形成红色(或砖红色)的E2O和黑色的EO两种氧化物，D与B可形成离子化合物，其晶胞结构如图所示。
请回答下列问题。
(1)E元素原子基态时的电子排布式为____________________________________________。
(2)A2F分子中F原子的杂化类型是________，F的氧化物FO3分子空间构型为________。
(3)CA3极易溶于水，其原因主要是______________________________________________，
试判断CA3溶于水后，形成CA3·H2O的合理结构：________(填字母代号)，推理依据是
____________________________________________________________________________。
(4)从图中可以看出，D跟B形成的离子化合物的化学式为________；该离子化合物晶体的密度为a g·cm－3，则晶胞的体积是________________________________(写出表达式即可)。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(2)sp3 平面正三角形
(3)与水分子间形成氢键 (b) 一水合氨电离产生铵根离子和氢氧根离子
(4)CaF2
解析 由题意可知A、B、C分别为H、F、N，故推出F是S，由题意推出E是Cu，由晶胞的结构用切割法计算出一个晶胞中含有8个F－，同时含有4个D离子，故可判断D是第4周期＋2价的金属元素，故D是钙元素。NH3极易溶于水的原因是能与水分子间形成氢键，根据氢键的表示方法可知(b)是合理的；根据密度ρ＝进行计算，应注意一个晶胞中含有4个CaF2。
14．金属元素Fe、Ni、Pt均为周期表中同族元素，该族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。
(1)Fe是常见的金属，生活中用途广泛。请回答下列问题：
①Fe在元素周期表中的位置为____________。
②Fe的一种晶胞结构如图所示，测得晶胞边长为a pm，则Fe原子半径为____________。
③已知：FeO晶体晶胞结构为NaCl型，与O2－距离最近且等距离的亚铁离子围成的空间构型为________。
(2)铂可与不同的配体形成多种配合物，分子式为[Pt(NH3)2Cl4]的配合物的配体是________
；该配合物有两种不同的颜色，其中橙黄色比较不稳定，在水中的溶解度大；呈亮黄色的物质在水中的溶解度小，如下图所示的结构示意图中呈亮黄色的是______(填“A”或“B”)，理由是________________________________________________________________________。
(3)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如图。
①测知镧镍合金晶胞体积为9.0×10－23cm3，则镧镍合金的晶体密度为____(不必计算结果) 。
②储氢原理为：镧镍合金吸附H2，H2解离为原子，H原子储存在其中形成化合物。若储氢后，氢原子占据晶胞中上下底面的棱和面心，则形成的储氢化合物的化学式为________________。
(4)已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”(或大π键)。大π键可用π表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的电子数和原子个数，如苯分子中大π键表示为π。下列微粒中存在“离域π键”的是________(填字母)。
a．O3 b．SO c．H2S d．NO
答案 (1)①第4周期Ⅷ族 ②pm ③正八面体形
(2)NH3、Cl－ A B和水均为极性分子，相似相溶，A为非极性分子在水中的溶解度小
(3)①g·cm－3 ②LaNi5H3 (4)ad
解析 (1)①铁是26号元素，位于第4周期Ⅷ族。
②根据晶胞结构知，面对角线为铁原子半径的4倍，面对角线长度＝a pm，则Fe原子半径＝pm。③FeO晶体晶胞结构为NaCl型，与O2－距离最近且等距离的亚铁离子为六个面的面心上的离子，与O2－等距离且最近的Fe2＋围成的空间构型为正八面体。 (2)根据结构图，[Pt(NH3)2Cl4]的配体为NH3和Cl－；橙黄色物质在水中的溶解度较大，水为极性分子，根据相似相溶，橙黄色物质也为极性分子，A为对称结构，属于非极性分子，B为非对称结构，属于极性分子，则橙黄色的配合物为B；亮黄色的为A。 (3)①根据晶胞结构图，La的个数为8×＝1，Ni的个数为8×＋1＝5，晶胞的质量为g，密度＝＝g·cm－3＝g·cm－3。
②根据晶胞结构图，La的个数为8×＝1，Ni的个数为8×＋1＝5，氢原子占据晶胞中上下底面的棱和面心，则H的个数为8×＋2×＝3，其化学式为LaNi5H3。 (4)形成离域π键的形成条件是“原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道” ，O3为V形结构，有相互平行的p轨道，可以形成离域π键；硫酸根离子是正四面体结构，原子不处于同一平面内，不能形成离域π键；硫化氢中H原子和S原子没有平行的p轨道，不能形成离域π键；NO为平面三角形，有相互平行的p轨道，可以形成离域π键。
