2020版高考化学一轮复习晶体结构与性质作业
第35讲 晶体结构与性质
课时集训
测控导航表
知识点
基础
能力
挑战
晶体与晶胞
1,2
9,10
四类晶体的组成与性质
3,4
6,7,8
12
综合应用
5
11
13
1.(2018·湖南长郡中学高三模拟)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( B )
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:氧化铝的熔点高,属于离子晶体,A正确;BCl3、AlCl3和干冰均是分子晶体,B错误;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,C正确;不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体,如Al2O3和Na2O都是离子晶体。
2.(2018·河北唐山校级期末)有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示,有关说法正确的是( B )
A.①为简单立方堆积,②为六方最密堆积,③为体心立方堆积,④为面心立方最密堆积
B.每个晶胞含有的原子数分别为①1个,②2个,③2个,④4个
C.晶胞中原子的配位数分别为①6,②8,③8,④12
D.空间利用率的大小关系为①<②<③<④
解析:①为简单立方堆积、②为体心立方堆积、③为六方最密堆积、④为面心立方最密堆积,故A错误;①中原子个数为 8×=1、②中原子个数为1+8×=2、③中原子个数为 1+8×=2、④中原子个数为8×+6×=4,故B正确;晶胞中原子的配位数分别为:①6,②8,③12,④12,故C错误;空间利用率③=④,故D错误。
3.下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是( A )
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r(Na+)>r(Mg2+)>r(A),且Na+、Mg2+、A所带电荷依次增大,所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强,晶格能依次增大,故熔点依次升高。r(F-)
Mg2+,离子半径:Mg2+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。
答案:(1)2 体心 顶点 8
(2)2CuH+3Cl22CuCl2+2HCl
(3)F- (4)TiN>MgO>CaO>KCl 12
6.(2018·江苏启东中学高三模拟)下列各组晶体物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是( B )
①SiO2与SO3 ②C3N4(硬度大,熔点高)与SiC ③CO2与SO2 ④晶体氖与晶体氮 ⑤NaCl与AlCl3 ⑥NH4Cl与NaOH ⑦MgCl2与SiCl4
A.①③⑥ B.②③⑥ C.②④⑥ D.⑤⑥⑦
解析:①SiO2为原子晶体,SO3为分子晶体,错误;②C3N4与SiC均是含有共价键的原子晶体,正确;③CO2与SO2分子中都只含极性共价键,都属于分子晶体,正确;④晶体氖与晶体氮都是分子晶体,但晶体氖中不含化学键,晶体氮的分子中含有共价键,错误;⑤NaCl为离子晶体,AlCl3为分子晶体,错误;⑥NH4Cl与NaOH均为离子晶体,均含有离子键和共价键,正确;⑦MgCl2属于离子晶体,SiCl4属于分子晶体,错误。
7.(2018·浙江杭州十四中高三模拟)下列有关说法不正确的是( C )
A.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.金属铜中Cu原子堆积模型如图4,为最密堆积,每个Cu原子的配位数均为12
解析:从图1可以看出水合铜离子中1个铜离子中有4个配位键,A正确;按均摊法,每个晶胞中有Ca2+:8×+6×=4,B正确;H原子只有1个电子,电子云中点的疏密程度表示电子出现的概率密度,C不正确;从图4中可以看出中心的铜原子的配位数为12,D正确。
8.(2018·山西大同一中高三模拟)下列有关晶体结构的叙述中,错误的是( D )
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;原子晶体熔化时,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
解析:A项,根据金刚石的晶胞结构图
,可以看出最小的环上有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,所以只破坏分子间作用力,原子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,电子能定向移动,所以铜能导电,正确;D项,氯化铯晶胞如图所示,由图知,每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有6个,错误。
9.(2018·江西南昌二中高三模拟)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( B )
解析:A项,阳离子数目为8×+6×=4,阴离子数目为1,阳离子和阴离子的数目比为4∶1,化学式为M4N;B项,阳离子数目为4×=,阴离子数目为1,阳离子和阴离子的数目比为∶1=1∶2,化学式为MN2;C项,阳离子数目为3×=,阴离子数目为1,阳离子和阴离子的数目比为∶1=3∶8,化学式为M3N8;D项,阳离子数目为8×=1,阴离子数目为1,阳离子和阴离子的数目比为1∶1,化学式为MN。
10. (2018·河南信阳模拟)已知CsCl晶体的密度为ρ g· cm-3,NA为阿伏加德罗常数,相邻的两个Cs+的核间距为a cm,如图所示,则CsCl的相对分子质量可以表示为( A )
A.NA·a3·ρ B.
C. D.
解析:该立方体中含1个Cl-,Cs+个数=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ρa3NA。
11.(2018·湖南株洲联考)如图为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 。
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1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)3×6.02×1023mol-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) g· cm-3
12.(2018·华师大附中高三模拟)以NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( C )
A.18 g冰(图1)中含O—H键数目为2NA
B.28 g晶体硅(图2)中含有Si—Si键数目为2NA
C.44 g干冰(图3)中含有NA个晶胞结构单元
D.石墨烯(图4)是碳原子单层片状新材料,12 g石墨烯中含 C—C 键数目为1.5NA
解析:1个水分子中含有2个O—H 键,18 g冰的物质的量为1 mol,含O—H 键数目为2NA,A项正确;28 g晶体硅中含有1 mol Si原子,每个硅原子与其他4个Si形成4个Si—Si 键,每个硅原子形成的共价键为×4=2,则1 mol单质硅含有2 mol Si—Si键,B项正确;1个晶胞结构单元含有4个二氧化碳分子,44 g干冰中含有晶胞结构单元个数小于NA个,C项错误;在石墨烯中,每个碳原子形成3个共价键,所以每个碳原子实际占化学键为1.5个,12 g石墨烯即1 mol所含碳碳键数目为 1.5NA,D项正确。
13.(2018·河北衡水中学高三模拟)第四周期的元素,如:钛(22Ti)、铁(26Fe)、砷、硒、锌等及其相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)基态Ti原子中,最高能层电子的电子云轮廓形状为 ,与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同的元素有 种。
(2)琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物,临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收,避免生成Fe3+,从结构角度来看,Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是 。
(3)SCN-可用于Fe3+的检验,其对应的酸有两种,分别为硫氰酸(H—S—C≡N)和异硫氰酸(H—NCS)。
①写出与SCN-互为等电子体的一种微粒 (分子或离子);
②硫氰酸分子中π键和σ键的个数之比为 ;
③异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高的原因是 。
(4) 成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为As2S3,分子结构如图,As原子的杂化方式为 ,雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雄黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体,写出该反应方程式: 。SnCl4分子的立体构型为 。
(5)离子化合物CaC2的一种晶体结构如图所示。该物质的电子式: 。一个晶胞含有的π键平均有 个。
(6) 硒化锌的晶胞结构如图所示,图中x和y点所堆积的原子均 为 (填元素符号);若该晶胞密度为ρ g· cm-3,硒化锌的摩尔质量为M g·mol-1。用NA代表阿伏加德罗常数的值,则晶胞参数a为 nm。
解析:(1)基态Ti原子的价层电子排布式为3d24s2,最高能层为第四能层,s电子云轮廓形状为球形;与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同的元素有Cr 3d54s1,Cu 3d104s1,共两种。
(2)从结构角度来看,Fe2+的价电子排布式是3d6,再失一个电子形成3d5半充满稳定结构,故易被氧化成Fe3+。
(3)①与SCN-互为等电子体的微粒有N2O、CO2、CS2、OCN-等;
②硫氰酸(H—S—C≡N)中π键和σ键的个数之比为2∶3;
③异硫氰酸分子间可以形成氢键,故其沸点比硫氰酸沸点高。
(4)雌黄分子式为As2S3,As有四对价层电子对,As原子的杂化方式为sp3;雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雄黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体,故其反应方程式为2As2S3+2SnCl2+4HClAs4S4+2SnCl4+
2H2S↑;SnCl4分子的立体构型为正四面体形。
(5)CaC2为离子化合物,电子式为Ca2+C︙︙]2-;一个晶胞含有4个Ca2+,4个,一个中有两个π键,一个晶胞含有的π键平均有8个。
(6)硒化锌的晶胞结构中x和y点所堆积的原子均为Zn,若该晶胞密度为ρ g· cm-3,硒化锌的摩尔质量为M g·mol-1。用NA代表阿伏加德罗常数的值,则晶胞参数a为×107 nm。
答案:(1)球形 2 (2)Fe3+的3d5半满状态更稳定 (3)①N2O(或CO2、CS2、OCN-) ②2∶3 ③异硫氰酸分子间含有氢键 (4)sp3 2As2S3+2SnCl2+4HClAs4S4+2SnCl4+2H2S↑ 正四面体形
(5)Ca2+C︙︙]2- 8 (6)Zn ×107
