2020版高中化学 第3章 物质的聚集状态与物质性质专项训练 鲁科版选修3
物质的聚集状态与物质性质
专项训练
题组1 晶体的组成及类型判断
1．下列说法中正确的是( )
A．完全由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物
B．构成分子晶体的粒子一定含有共价键
C．分子晶体的熔点一定比金属晶体的熔点低
D．含有金属离子的晶体一定是离子晶体
答案 A
解析 由非金属元素组成的化合物可能是离子化合物，如NH4Cl等，故A正确；稀有气体元素所形成的分子晶体中不含共价键，B不正确；金属汞的熔点低于许多分子晶体，C不正确；金属晶体中也含有金属阳离子，D不正确。
2．下列说法不正确的是( )
①熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体
②水溶液能导电的晶体一定是离子晶体
③熔融状态不能导电的晶体一定是原子晶体
④固态能导电的晶体一定是金属晶体
A．①②③ B．②③④
C．①②④ D．①②③④
答案 D
解析 熔融状态能导电的晶体可能是离子晶体(如K2SO4
8
)，也可能是金属晶体(如Al)，①错；水溶液能导电的晶体可能是离子晶体(如NaCl)，也可能是分子晶体(如HCl)，②错；熔融状态不能导电的晶体可能是原子晶体(如金刚石)，也可能是分子晶体(如SO3)，③错；固态能导电的晶体可能是金属晶体，也可能是原子晶体(如硅)，还有可能是混合键型晶体(如石墨)，④错。
3．下列关于原子晶体的说法中错误的是( )
A．原子晶体中不存在独立的“分子”
B．原子晶体中所有原子之间以共价键结合成空间网状结构
C．金刚石是原子晶体，所以其化学性质稳定，即使在高温下也不与氧气发生反应
D．原子晶体中必须有共价键，不可能存在分子间作用力
答案 C
解析 原子晶体中原子之间以共价键结合形成空间网状结构，故原子晶体中不存在单独的“分子”；由原子晶体的定义可知，原子晶体中只有共价键，不存在分子间作用力。金刚石的化学性质不活泼，但在一定条件下能与O2、CO2等发生反应。故选C。
4．萤石(CaF2)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，但在熔融状态下可以导电
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固体不导电，熔融状态下能导电，故选C。
5．下表给出了几种氯化物的熔、沸点：
NaCl
MgCl2
CaCl2
SiCl4
熔点/℃
801
712
782
－68
沸点/℃
1 465
1 412
1 600
57.6
则下列各项表述与表中数据一致的有( )
①CaCl2属于离子晶体 ②SiCl4是分子晶体 ③1 500 ℃时，NaCl可汽化 ④MgCl2水溶液不能导电
A．① B．② C．①②④ D．①②③
答案 D
解析 由表格中的数据可知CaCl2的熔、沸点较高，则CaCl2属于离子晶体，故①正确；由表格中的数据可知SiCl4的熔、沸点较低，则SiCl4是分子晶体，故②正确；由表格中的数据可知，NaCl的沸点为1 465 ℃，则1 500 ℃时，NaCl可汽化，故③正确；由表格中的数据可知MgCl2
8
的熔、沸点较高，则MgCl2属于离子晶体，所以MgCl2水溶液能导电，故④错误。
题组2 晶体的熔、沸点比较
6．NaF、NaI、MgO均为离子化合物，根据下列数据，判断这三种化合物的熔点的高低顺序是( )
物质
①NaF
②NaI
③MgO
离子所带电荷数
1
1
2
键长(10－10 m)
2.31
3.18
2.10
A.①>②>③ B．③>①>②
C．③>②>① D．②>①>③
答案 B
解析 一般来说，离子半径越小，离子所带电荷数越多，则离子键越强，离子化合物的熔点也越高；同时，所含化学键的键长越短，键能往往越大，破坏化学键所需的能量就越高，离子化合物的熔点也越高。根据表中信息，题给三种化合物的熔点按③①②的顺序逐渐降低。
7．下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列的是( )
①O2、I2、Hg ②CO、KCl、SiO2 ③Na、K、Rb ④Na、Mg、Al
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
答案 D
解析 ①中Hg在常温下为液态，而I2为固态，故①错；②中SiO2为原子晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，故②正确；③中Na、K、Rb价电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，故③错；④中Na、Mg、Al价电子数依次增多，原子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，故④正确。
8．下列物质的沸点高低顺序正确的是( )
A．金刚石>晶体硅>二氧化硅
B．HI>HBr>HCl>HF
C．NaF>NaCl>NaBr
D．NaCl>Hg>S
答案 C
解析 原子晶体中原子半径越小，键长越短，共价键越强，沸点越高，因键长C—C
二氧化硅>晶体硅，故A错误；氢化物中分子间存在氢键的沸点较高，没有氢键时，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，则沸点为HF>HI>HBr>HCl，故B错误；离子晶体中离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强，沸点越高，NaF、NaCl、NaBr中离子所带电荷相同，离子半径F－NaCl>NaBr，故C正确；一般而言，离子晶体的沸点高于分子晶体，硫常温下呈固体，Hg常温下呈液体，所以沸点：NaCl>S>Hg，故D错误。
题组3 晶胞的分析与计算
9．下列有关晶体的叙述中，不正确的是( )
A．金刚石为立体网状结构，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＋周围紧邻且距离相等的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
答案 B
解析 金刚石中由共价键构成的最小环状结构中有6个碳原子；NaCl晶体中，每个Na＋周围紧邻6个Cl－，每个Na＋周围紧邻12个Na＋；氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－，每个Cs＋周围紧邻6个Cs＋；干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子。
10．《X射线金相学》中记载关于铜与金可形成两种有序的金属互化物，其结构如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．图Ⅰ、Ⅱ中物质的化学式相同
B．图Ⅱ中物质的化学式为CuAu3
C．图Ⅱ中与每个铜原子紧邻的铜原子有3个
D．设图Ⅰ中晶胞的边长为a cm，则图Ⅰ中合金的密度为 g·cm－3
答案 B
解析 图Ⅰ结构中实际占有的铜原子的个数为8×＋2×＝2，金原子的个数为4×＝2，故化学式为CuAu；图Ⅱ结构中实际占有的铜原子的个数为8×＝1，金原子的个数为6×＝3，故化学式为CuAu3；图Ⅱ中，铜原子位于立方体的顶点，故紧邻的铜原子有6个；图Ⅰ中，铜原子、金原子各为2个，晶胞的体积为a3 cm3，故密度ρ＝m/V＝[×(64＋197)÷a3] g·cm－3＝ g·cm－3。
题组4 晶体结构与性质的综合
11．根据下表的数据，判断下列说法正确的是( )
离子化合物
离子电荷数
键长/ pm
晶格能/ kJ·mol－1
熔点/℃
摩氏硬度
8
NaF
1
231
923
993
3.2
NaCl
1
282
786
801
2.5
MgO
2
210
3 791
2 852
6.5
CaO
2
240
3 401
2 614
4.5
A．晶格能的大小与阴、阳离子电荷数和距离成正比
B．晶格能越大，即阴、阳离子间的静电引力越强，晶体的熔点就越高，硬度就越大
C．NaF晶体比NaCl晶体稳定
D．表中物质CaO的晶体最稳定
答案 C
解析 A项，根据表中的数据可知，晶格能的大小与阴、阳离子之间的距离成反比；B项，离子键本质是阴、阳离子间的静电作用，不只是引力，还有斥力等，晶格能越大，即正负离子间的静电作用力越强，晶体的熔点就越高，硬度就越大；C项，晶格能：NaF＞NaCl，故NaF晶体比NaCl晶体稳定；D项，晶格能越大，晶体越稳定，表中所列物质中MgO的晶体最稳定。
12．下列关于晶体的说法一定正确的是( )
A．分子晶体中都存在共价键
B．如图是CaTiO3的晶体结构模型，其中每个Ti4＋和12个O2－相紧邻
C．SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
D．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
答案 B
解析 稀有气体都是单原子分子，无共价键，故A错误；CaTiO3晶体中，每个Ti4＋和12个O2－相紧邻，故B正确；在SiO2晶体中Si、O以单键相结合，每个硅原子与4个氧原子结合，故C错误；金属汞的熔点比I2、蔗糖等的熔点都低，故D错误。
题组5 综合应用
13．(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：________________________________________________________________________
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________________________________________________________________________。
(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________________________。
其中MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最邻近且等距离的Mg2＋有________个。
答案 (1)2 体心 顶点 8
(2)2CuH＋3Cl22CuCl2＋2HCl
(3)F－
(4)TiN>MgO>CaO>KCl 12
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＝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)由晶胞结构可知，粒子个数比为1∶1(白球为8×＋6×＝4，黑球为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知道，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＋＜Ca2＋，所以熔点：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最邻近且等距离的Mg2＋有12个。
8
14．下图为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体的结构示意图，请回答下列问题。
(1)图1所示的CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的F－数为________，图3中未标号的铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为________。
(2)图2所示的物质结构中最外层已达8电子结构的原子是__________。H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数比为______________。
(3)三种晶体中熔点最低的是________，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用力为________________________________________________________________________。
答案 (1)8 12 (2)O 1∶6 (3)H3BO3 分子间作用力
解析 本题考查了离子晶体、分子晶体和金属晶体三种不同的晶体类型，涉及配位数、化学键的破坏等知识点。(1)从图1面心上的一个Ca2＋可看出连接4个F－，若将旁边的晶胞画出，也应连4个F－，则一个Ca2＋连有8个F－。铜属于面心立方最密堆积，配位数为12。(2)H是两电子，B从图2看，只形成三个共价键，应为6个电子，只有氧为8电子。H3BO3属于分子晶体，一个B连有3个O,3个O又连有3个H，所以一个B对应6个极性键。(3)熔点大小一般规律：原子晶体>离子晶体>分子晶体，金属晶体看具体情况，此题H3BO3为分子晶体，熔点最低，熔化时破坏分子间作用力。
15．(1)下图为固态CO2的晶胞结构示意图：
①通过观察分析，可得出每个CO2分子周围有________个与之紧密相邻且等距的CO2分子。
②试判断：SiO2、CO2、CS2，这些晶体的熔点由高到低排列的顺序是____________________。
③在一定温度下，用X射线衍射法测得干冰晶胞的边长a＝5.72×10－8 cm，则该温度下干冰的密度为________。
(2)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
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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。
答案 (1)①12 ②SiO2>CS2>CO2 ③1.56 g·cm－3
(2)①3∶1 ②×107
解析 (1)观察CO2晶胞结构示意图，以某一个CO2分子为中心，在三维空间中找出与之紧密相邻且等距离的CO2分子。如以立方体的顶点为例，与之紧密相邻且等距离的CO2分子应为每一平面面心的CO2分子，在三维空间延伸共有12个。比较SiO2、CO2、CS2三种物质熔点的高低顺序有多种方法，例如可利用常温下三种物质的状态判断，其熔点高低顺序为SiO2>CS2>CO2。利用切割法计算每个晶胞中平均拥有CO2的个数为8×＋6×＝4，根据密度的定义得：≈1.56 g·cm－3。(2)①由晶胞结构Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为6×＝3，含有Ni原子的个数为8×＝1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。②根据m＝ρV可得，1 mol晶胞的质量为(64×3＋59) g＝a3d g·cm－3NA，则a＝ cm＝×107 nm。
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