2020届高考化学一轮复习晶体结构与性质作业(1)

2020届高考化学一轮复习晶体结构与性质作业(1)

‎[A级　全员必做题]‎ ‎1.下列有关晶体结构或性质的描述正确的是(　　)‎ A.冰中存在极性键、范德华力，不存在氢键 B.因金属性K>Na，故金属钾的熔点高于金属钠 C.1 mol的金刚石与1 mol石墨晶体中所含的C—C键的数目相同 D.氧化镁的晶格能大于氯化钠，故其熔点高于氯化钠 解析　冰中存在极性键，范德华力和氢键，A错误；因原子半径：K>Na，故金属钾的熔点低于金属钠，B错误；金刚石中每个C原子形成4个C—C键，1 mol C形成2 mol共价键，石墨中每个C原子与其他3个C原子形成3个C—C键，1 mol C形成1.5 mol共价键，C错误；氧化镁的晶格能大于氯化钠，故其熔点高于氯化钠，D正确。‎ 答案　D ‎2.下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是(　　)‎ A.熔点：NaF＞MgF2＞AlF3‎ B.晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr C.阴离子的配位数：CsCl＞NaCl＞CaF2‎ D.硬度：MgO＞CaO＞BaO 解析　由于Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径依次减小，所带电荷数依次增加，所以NaF、MgF2、AlF3的晶格能依次增大，即熔点依次升高，A错误；F－、Cl－、Br－的半径依次增大，NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小，B正确；CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4，C正确；Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋的半径依次增大，MgO、CaO、BaO的晶格能依次减小，即硬度依次减小，D正确。‎ 答案　A ‎3.下表中是几种物质的熔点。‎ 物质 Na2O NaCl AlF3‎ AlCl3‎ BCl3‎ 熔点/℃‎ ‎920‎ ‎801‎ ‎1 291‎ ‎190‎ ‎－107‎ 物质 Al2O3‎ SiO2‎ CO2‎ 熔点/℃‎ ‎2 073‎ ‎1 723‎ ‎－57‎ 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、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　A项，氧化铝的熔点高，属于离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，正确；B项，BCl3、AlCl3和干冰均是分子晶体，错误；C项，同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，例如CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，正确；D项，Na2O、MgO、Al2O3均为离子晶体，正确。‎ 答案　B ‎4.下列有关性质的比较，不正确的是(　　)‎ A.晶体熔点由高到低：>‎ B.硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅 C.晶体熔点由高到低：Na>Mg>Al D.晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI 解析　A项，形成分子间氢键的物质的熔、沸点要高于形成分子内氢键的物质，正确；B项均为原子晶体，原子半径越小，键长越短共价键越牢固，硬度越大，键长：C—CMg>Na，C不正确；离子键越强，则晶格能越大，阳离子相同时，离子键的强弱与阴离子半径有关，半径越小，则离子键越强，D项正确。‎ 答案　C ‎5.有下列离子晶体空间结构示意图：•为阳离子，为阴离子。以M代表阳离子，N代表阴离子，化学式为MN2的晶体结构为(　　)‎ 解析　A项，M的个数为8×＋6×＝4，N的个数为1，故化学式为M4N；B项，M的个数为4×＝，N的个数为1，故化学式为MN2；C项，M的个数为3×＝，N的个数为1，故化学式为M3N8；D项，M的个数为8×＝1，N的个数为1，故化学式为MN。‎ 答案　B ‎6.(2019·福州模拟)元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A.X元素的原子序数是19‎ B.该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1‎ C.Xn＋中n＝1‎ D.晶体中每个Xn＋周围有2个等距离且最近的N3－‎ 解析　从“元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层”可以看出，Xn＋共有28个电子，A项错误；图中Xn＋位于每条棱的中点，一个晶胞拥有的Xn＋个数为12×＝3，N3－位于顶点，一个晶胞拥有N3－的个数为8×＝1，B项正确；由于该物质的化学式为X3N，故X显＋1价，C项正确；D项正确。‎ 答案　A ‎7.如图所示某硅氧离子的空间结构示意图(虚线不表示共价键)。通过观察分析，下列叙述正确的是(　　)‎ A.键角为120° B.化学组成为SiO C.硅原子采用sp2杂化 D.化学组成为SiO 解析　硅氧离子是以硅原子为中心的正四面体结构，硅氧离子中4个Si—O键完全相同，Si—O键的键角为109°28′，故A错误；硅原子核外最外层为4个电子，根据硅氧离子的空间结构示意图可知：硅氧离子中含有4个Si—O键，其中含1个硅原子和4个氧原子，所以硅的化合价为＋4价，氧为－2价，硅氧离子的组成为SiO，故B错误，D正确；硅原子核外最外层为4个电子，与氧原子形成4个σ键，无孤电子对，价层电子对数＝σ键个数＋孤电子对数＝4＋0＝4，杂化方式为sp3杂化，故C错误。‎ 答案　D ‎8.下列有关说法不正确的是(　　)‎ A.四水合铜离子的模型如图1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2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3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4所示，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12‎ 解析　A项，四水合铜离子中铜离子的配位数为4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，正确；B项，根据均摊法可知，在CaF2晶体的晶胞中，每个CaF2晶胞平均占有Ca2＋个数为8×＋6×＝4，正确；C项，电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多；D 项，在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，其周围的原子有同一层上的六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，正确。‎ 答案　C ‎9.太阳能电池板材料除单晶硅外，还有氮、硼、硒、钛、钴、钙等化学物质。‎ ‎(1)基态钙原子的电子排布式为________，‎ 金属钴的堆积方式与镁相似，都属于六方最密堆积，其配位数是________。‎ ‎(2)晶体硼的结构单元是正二十面体，每个单元中有12个硼原子，其中有两个原子为10B，其余为11B，则该结构单元有________种不同的结构类型，该结构单元含有________个B—B键。‎ ‎(3)六方相氮化硼的结构与石墨相似，B的杂化方式是________，其不导电的原因是__________________________________________________________________。‎ ‎(4)人工氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如图所示。‎ ‎①该晶体中与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有________个，与Ti原子距离最近且相等的N原子有________个，这几个N原子形成的空间形状是________。‎ ‎②该晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点，其原因是____________________________________________________________________。‎ ‎(5)钴晶体的一种晶胞是一种体心立方堆积(如图所示)，若该晶胞的边长为a nm，密度为ρ g·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则钴的相对原子质量可表示为 ‎________。‎ 解析　(1)基态钙原子核外有20个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2。镁、钴是六方最密堆积，其配位数为12。(2)晶体硼的结构类型取决于两个10B原子的相对位置，两个10B相邻、相间或相对，所以共有3种结构类型；1个硼原子形成5根B—B键，则1个硼原子占有的B—B键为5×＝2.5，该结构单元含有B—B键的数目为2.5×12＝30。(3)六方相氮化硼中1个硼与3个氮原子结合，硼原子的杂化类型为sp2杂化；六方相氮化硼不导电的原因是层状结构中没有自由移动的电子。(4)①与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有12个，与Ti原子距离最近且相等的N原子有6个(在Ti原子的上、下、左、右、前、后)。②氮化钛晶体中阴阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴阳离子的电荷数，氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能，因此氮化钛晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点。(5)该晶胞中Co的个数为8×＋1＝2，则该晶胞的质量为g＝ρ g·cm－3×(a×10－7cm)3，M＝5a3ρNA×10－22。‎ 答案　(1)1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2　12‎ ‎(2)3　30‎ ‎(3)sp2杂化　层状结构中没有自由移动的电子 ‎(4)①12　6　正八面体　②氮化钛晶体中阴阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴阳离子的电荷数，氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能 ‎(5)5a3ρNA×10－22‎ ‎10.现有A、X、Y、Z、W五种元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期数相同；X基态原子的L层中有3个未成对电子；Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反；Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子；W基态原子的最外层电子数为1，其余各电子层均充满电子。请回答下列问题：‎ ‎(1)这五种元素中，电负性最大的元素基态原子的电子排布式是________，W位于周期表的________(填“s”、“p”、“d”或“ds”)区。‎ ‎(2)已知X2Y分子中Y原子只与一个X原子相连，请根据等电子原理，写出X2Y的电子式：________________________________________________________，‎ 其中心原子的杂化轨道类型是________，1 mol X2Y含有的π键数目为________。‎ ‎(3)W可以形成配合物。A、X、Y、Z、W五种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈正四面体结构，该阴离子的化学式为________；其阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图1所示)，该阳离子的化学式为________；该化合物加热时首先失去的成分是________，判断理由是________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(4)W、X形成的某种化合物的晶胞结构为如图2所示的立方晶胞(其中X显－3价)，则其化学式为__________________________________________________。‎ 设阿伏加德罗常数的值为NA，距离最近的两个W的核间距为a cm，则该晶体的密度为________g·cm－3。(用含有a和NA的代数式表示)‎ 解析　A、X、Y、Z、W五种元素的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期数相同，故A为H；X基态原子的L层中有3个未成对电子，故X为N；Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反，故Y为O；Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子，故Z为S；W基态原子的最外层电子数为1，其余各电子层均充满电子，故W为Cu。(1)电负性最大的元素为O，其基态原子的电子排布式为1s22s22p4。Cu为29号元素，在元素周期表中属于ds区。(2)N2O分子中O原子只与一个N原子相连，N2O与CO2互为等电子体，故N2O的电子式为；中心原子N的杂化类型为sp，1分子N2O中的π键数目为2，故1 mol N2O中含有的π键数目为2NA。(3)五种元素形成的1∶1型离子化合物中，阴离子呈正四面体结构，则阴离子为SO，结合题图可知该阳离子结构中含有1个Cu2＋、4个NH3、2个H2O，故阳离子的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋‎ ‎。加热化合物时根据配位键强弱来确定首先失去的成分。(4)由题图的晶胞结构可知N原子的数目为8×＝1，Cu原子的数目为12×＝3，所以其化学式为Cu3N。设晶胞边长为b cm，则2×()2＝a2，b＝a，故该晶体的密度ρ＝g·cm－3。‎ 答案　(1)1s22s22p4　ds ‎(2) sp 2NA ‎(3)SO　[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋　H2O H2O与Cu2＋配位键比NH3与Cu2＋配位键弱 ‎(4)Cu3N　g·cm－3‎ ‎[B级　拔高选做题]‎ ‎11.铁、钴、镍并称铁系元素，性质具有相似性。‎ ‎(1)基态钴原子的核外电子排布式为________。‎ ‎(2)铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液可以检验Fe2＋。1 mol CN－中含有π键的数目为________，与CN－互为等电子体的分子有________，铁氰化钾晶体中各种微粒间的相互作用不包括________。‎ a.离子键　b.共价键　c.配位键　d.金属键　e.氢键　f.范德华力 ‎(3)纳米结构氧化钴可在室温下将甲醛(HCHO)完全催化氧化。甲醛分子的立体构型为________，碳原子的杂化类型为________。‎ ‎(4)NiO、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NiO________FeO(填“<”或“>”)，判断依据是______________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(5)某氮化铁的晶胞结构如图所示：‎ ‎①原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中，原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，，)；C为(0，1，1)。则D原子的坐标参数为________。‎ ‎②若该晶体的密度是ρ g·cm－3，则晶胞中两个最近的Fe的核间距为________cm。(用含ρ的代数式表示，不必化简)‎ 解析　(1)基态钴原子核外有27个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。(2)CN－中C、N之间为叁键，根据1个叁键中含有1个σ键和2个π键知，1 mol CN－含有2NA个π键。K＋、[Fe(CN)6]3－之间为离子键，Fe3＋与CN－之间为配位键，CN－中C、N之间为共价键。(3)HCHO的结构式为，C无孤电子对，立体构型为平面三角形，C的杂化轨道数为3，杂化类型为sp2杂化。(4)NiO、FeO都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni2＋半径比Fe2＋小，半径越小离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高，故熔点：NiO>FeO。(5)①D位于该晶胞侧面的面心，可知其坐标参数为(1，，)。②该晶胞中Fe的个数为8×＋6×＝4，N的个数为1。设两个最近的Fe核间距为x cm，晶胞的边长为a cm，则a＝2x，故a＝x。则ρ g·cm－3×(x cm)3＝，x＝。‎ 答案　(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2‎ ‎(2)2NA　CO、N2　def ‎(3)平面三角形　sp2杂化 ‎(4)>　NiO、FeO都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni2＋半径比Fe2＋小，半径越小离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高 ‎(5)①(1，，)　② ‎12.磁性材料氮化铁镍合金可用Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、丁二酮肟、氨气、氮气、氢氧化钠、盐酸等物质在一定条件下反应制得。‎ ‎(1)Fe3＋的电子排布式是____________________________________________。‎ ‎(2)NO和NH3中氮原子的杂化方式为________________________________‎ ‎_________________________________________________________________。‎ ‎(3)NH3的沸点高于PH3，其主要原因是_____________________________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ ‎(4)与N3－具有相同电子数的三原子分子的空间构型是________。‎ ‎(5)向Ni(NO3)2溶液中滴加氨水，刚开始时生成绿色Ni(OH)2沉淀，当氨水过量时，沉淀会溶解，生成[Ni(NH3)6]2＋蓝色溶液，则1 mol [Ni(NH3)6]2＋含有的σ键的物质的量为________ mol。‎ ‎(6)铁元素对应的单质在形成晶体时，采用如图所示的堆积方式。则这种堆积模型的配位数为________，如果Fe的原子半径为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则计算此单质的密度表达式为________g·cm－3(不必化简)。‎ 解析　(1)Fe为26号元素，则Fe3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。‎ ‎(2)NO为平面三角形，氮原子为sp2杂化；NH3为三角锥形的分子，氮原子为sp3杂化。‎ ‎(4)N3－电子数为10，与N3－具有相同电子数的三原子分子为H2O，分子的空间构型为V形。‎ ‎(5)在[Ni(NH3)6]2＋中，每个氮原子与3个氢原子形成σ键，同时还与镍原子形成配位键，也是σ键，因此1 mol [Ni(NH3)6]2＋含有的σ键为4 mol×6＝24 mol。‎ ‎(6)铁元素对应的单质在形成晶体时，采用如图所示的堆积方式，则这种堆积模型为体心立方堆积，即在立方体的中心有一个铁原子，与这个铁原子距离最近的原子位于立方体的8个顶点，所以铁的配位数为8，每个立方体中含有的铁原子数为8×＋1＝2，如果Fe的原子半径为a cm，则立方体的边长为 cm，对应的体积为( cm)3，阿伏加德罗常数的值为NA，所以铁单质的密度表达式为 g·cm－3。‎ 答案　(1)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5‎ ‎(2)sp2、sp3　(3)NH3分子间存在氢键　(4)V形 ‎(5)24　(6)8