2020版高考化学一轮复习 第十一章 物质结构与性质 第3节 晶体结构与性质课时跟踪练

2020版高考化学一轮复习 第十一章 物质结构与性质 第3节 晶体结构与性质课时跟踪练

第3节 晶体结构与性质 课时跟踪练 一、选择题 ‎1．下列说法中正确的是 (　　)‎ A．离子晶体中每个离子周围均吸引着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：A项，离子晶体中每个离子周围不一定吸引6个带相反电荷的离子，如CsCl晶体中每个Cs＋吸引8个Cl－；B项，金属晶体中的自由电子不是因为外电场作用产生的；C项，分子晶体不一定是液态或气态，可能为固态，如I2、S8等。‎ 答案：D ‎2．下图为碘晶体晶胞结构。有关说法中正确的是(　　)‎ A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构 B．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子 C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体 D．碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力 解析：在立方体的顶面上，有5个I2，4个方向相同，结合其他面考虑可知A选项正确；每个晶胞中有4个碘分子，B选项错误；此晶体是分子晶体，C错误；碘原子间只存在非极性共价键，范德华力存在于分子与分子之间，D错误。‎ 答案：A ‎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 解析：氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等的Na＋共12个。每个Na＋周围距离相等且最近的Cl－共有6个。‎ 答案：B 7‎ ‎4．氮氧化铝(AlON)属原子晶体，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：AlON与石英(SiO2)均为原子晶体，所含化学键均为共价键，故A、B项正确；Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，故C项正确、D项错误。‎ 答案：D ‎5．下列晶体分类中正确的一组是(　　)‎ 选项 离子晶体 原子晶体 分子晶体 A NaOH Ar SO2‎ B H2SO4‎ 石墨 S C CH3COONa 水晶 D Ba(OH)2‎ 金刚石 玻璃 解析：A项中固态Ar为分子晶体；B项中H2SO4为分子晶体、石墨是混合型晶体；D项中玻璃是非晶体。‎ 答案：C ‎6．下列数据是对应物质的熔点(℃)：‎ BCl3‎ Al2O3‎ Na2O NaCl AlF3‎ AlCl3‎ 干冰 SiO2‎ ‎－107‎ ‎2 073‎ ‎920‎ ‎801‎ ‎1 291‎ ‎190‎ ‎－57‎ ‎1 723‎ 据此做出的下列判断中错误的是(　　)‎ 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．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 解析：表中只有BCl3、AlCl3和干冰是分子晶体，B错误。‎ 答案：B ‎7．有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6]，经X射线研究发现，它的结构特征是Fe3＋‎ 7‎ 和Fe2＋互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN－位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．该晶体的化学式为MFe2(CN)6‎ B．该晶体属于离子晶体，M呈＋1价 C．该晶体属于离子晶体，M呈＋2价 D．晶体中与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－为6个 解析：由图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2＋个数：4×＝，同样可推出含Fe3＋个数也为，CN－为12×＝3，因此阴离子为[Fe2(CN)6]－，则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6，由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为＋1价，故A、B两项正确；由图可看出与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－为6个，D正确。‎ 答案：C ‎8．下列关于CaF2的表述不正确的是(　　)‎ A．Ca2＋与F－之间不仅存在静电吸引作用，还存在静电排斥作用 B．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2‎ C．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同 D．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电 解析：Ca2＋与F－之间既有静电引力作用，也有静电排斥作用，A正确；离子所带电荷相同，F－的离子半径小于Cl－，所以CaF晶体的晶格能大，熔点高，B正确；晶体构型还与离子的大小有关，所以阴阳离子比为2∶1的物质，不一定与CaF晶体构型相同，C错误； CaF2中的化学键为离子键，CaF2在熔融状态下发生电离，因此CaF2在熔融状态下能导电，D正确。‎ 答案：C 二、非选择题 ‎9．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：‎ 7‎ ‎(1)图Ⅰ所示的CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的F－数为________，图Ⅲ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Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达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为__________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(4)结合CaF2晶体的晶胞示意图，已知，两个距离最近的Ca2＋核间距离为a×10－‎8 cm，计算CaF2晶体的密度为________g·cm－3。‎ 解析：(1)CaF2晶体中Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4，Ca2＋和F－个数比为1∶2，铜晶体中未标号的铜原子周围最紧邻的铜原子为上层1、2、3，同层的4、5、6、7、8、9，下层的10、11、12，共12个。(2)H3BO3中B原子，最外层共6个电子，H是2电子结构，只有氧原子形成二个键达到8电子稳定结构。H3BO3晶体是分子晶体，相互之间通过氢键相连，每个B原子形成3个B－O极性键，每个O原子形成3个O－H共价键，共6个键。(3)H3BO3晶体是分子晶体，熔点最低，熔化时克服了分子间作用力和氢键。(4)一个晶胞中实际拥有的Ca2＋为8×＋6×＝4，F－为8个，晶胞顶点及六个面上的离子为Ca2＋，晶胞内部的离子为F－，1个晶胞实际拥有4个“CaF2”。则CaF2晶体的密度：4×‎78 g·mol－1÷[(a×10－‎8 cm)3×6.02×1023 mol－1]＝ g·cm－3。‎ 答案：(1)8　12　(2)O　1∶6　(3)H3BO3　分子间作用力和氢键　(4) ‎10．(2016·全国卷Ⅲ)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)GaF3的熔点高于1 ‎000 ℃‎，GaCl3的熔点为‎77.9 ℃‎，其原因 ‎_____________________________________________________。‎ ‎(2)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 7‎ ‎ 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)GaF3的熔点高于1 ‎000 ℃‎，GaCl3的熔点为‎77.9 ℃‎，其原因是GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，而离子晶体的熔点高于分子晶体。‎ ‎(2)GaAs的熔点为1 ‎238 ℃‎，其熔点较高，据此推知GaAs为原子晶体，Ga与As原子之间以共价键键合。分析GaAs的晶胞结构，4个Ga原子处于晶胞体内，8个As原子处于晶胞的顶点、6个As原子处于晶胞的面心，结合“均摊法”计算可知，每个晶胞中含有4个Ga原子，含有As原子个数为8×1/8＋6×1/2＝4(个)，Ga和As的原子半径分别为rGapm＝rGa×10－‎10cm，rAspm＝rAs×10－‎10 cm，则原子的总体积为V原子＝4×π×[(rGa×‎1010cm)3＋(rAs×10－‎10cm)3]＝×10－30(r＋r)cm3。又知Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，晶胞的密度为ρ g·cm－3，则晶胞的体积为V晶胞＝4(MGa＋MAs)/ρNA cm3，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%＝×100%＝×100%。‎ 答案：(1)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体 ‎(2)原子晶体　共价　×100%‎ ‎11．锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。‎ ‎(1)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因 ‎_______________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ 项目 GeCl4‎ GeBr4‎ GeI4‎ 熔点/℃‎ ‎－49.5‎ ‎26‎ ‎146‎ 沸点/℃‎ ‎83.1‎ ‎186‎ 约400‎ ‎(2)晶胞有两个基本要素：‎ ‎①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。‎ 7‎ 下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为；C为。则D原子的坐标参数为________。‎ ‎②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度为_____________________________________‎ g·cm－3(列出计算式即可)。‎ 解析：(1)由锗卤化物的熔、沸点由Cl到I呈增大的趋势且它们的熔、沸点较低，可判断它们均为分子晶体，而相同类型的分子晶体，其熔、沸点取决于相对分子质量的大小，因为相对分子质量越大，分子间的作用力就越大，熔、沸点就越高。‎ ‎(2)①根据题给图示可知，D原子的坐标参数为。‎ ‎②每个晶胞中含有锗原子8×1/8＋6×1/2＋4＝8(个)，每个晶胞的质量为，晶胞的体积为(565.76×10－‎10 cm)3，所以晶胞的密度为。‎ 答案：(1)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，分子量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强　(2)①　②×107‎ ‎12．(2017·海南卷)ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题：‎ ‎(1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。该单质的晶体类型为________，原子间存在的共价键类型有________，碳原子的杂化轨道类型为________。‎ ‎(2)SiCl4分子的中心原子的价层电子对数为________，分子的立体构型为________，属于________分子(填“极性”或“非极性”)。‎ ‎(3)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图(b)所示。‎ 7‎ ‎①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是______________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎②结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律，可推断：依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化学键的离子性________、共价性________(填“增强”“不变”或“减弱”)。‎ ‎(4)碳的另一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物，晶体结构如图(c)所示。K位于立方体的棱上和立方体的内部，此化合物的化学式为________________；其晶胞参数为1.4 nm，晶体密度为________g·cm－3。‎ 解析：(1)该单质为石墨，石墨属于混合型晶体，层内碳原子之间形成σ键和π键；石墨中碳原子有3个σ键，无孤电子对，因此杂化类型为sp2；(2)SiCl4中心原子是Si，有4个σ键，孤电子对数为(4－4×1)/2＝0，价层电子对数为4，空间构型为正四面体形；属于非极性分子；(3)①SiX4属于分子晶体，不含分子间氢键，范德华力越大，熔、沸点越高，范德华力随着相对分子质量的增大而增大，即熔、沸点增高；②同主族从上到下非金属性减弱，得电子能力减弱，因此PbX2中化学键的离子性减弱，共价性增强；(4)根据晶胞的结构，C60位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，K位于棱上和内部，个数为12×＋9＝12，因此化学式为K‎3C60，晶胞的质量为 g，晶胞的体积为(1.4×10－7)‎3cm3，根据密度的定义，则晶胞的密度为‎2.0 g·cm－3。‎ 答案：(1)混合型晶体　σ键、π键　sp2　(2)4　正四面体形　非极性　(3)①均为分子晶体，范德华力随分子相对质量增大而增大　②减弱　增强　(4)K‎3C60　2.0‎ 7‎