2021届（鲁科版）高考化学一轮复习物质的聚集状态与物质性质作业

2021届（鲁科版）高考化学一轮复习物质的聚集状态与物质性质作业

物质的聚集状态与物质性质 ‎1.(8分)(2017·全国卷Ⅰ节选)(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为　　　　nm,与K紧邻的O个数为　　　　。 ‎ ‎(2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于　　　　位置,O处于　　　　位置。 ‎ ‎【解析】(1)根据晶胞结构,位于顶角的K和位于相邻面心的O之间的距离最短,且刚好等于晶胞面对角线长度的一半,因此最短距离=≈1.414×≈0.315(nm)。求与K紧邻的O个数,即求顶角周围面心的个数,其实也就是面心立方最密堆积的配位数为12。‎ ‎(2)若将体心的位置设定为顶角,原本顶角的位置变成了体心,面心的位置变成了棱心。因此K位于体心位置,O位于棱心位置。‎ 答案:(1)0.315　12　(2)体心　棱心 ‎2.(6分)(1)GaF3的熔点高于1 000 ℃,GaCl3的熔点为77.9℃,其原因是 ‎ ‎　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于　　　　晶体。 ‎ ‎【解析】(1)GaF3为离子晶体,靠比较强的离子键结合,GaCl3为分子晶体,靠很弱的范德华力结合,所以GaF3的熔点高。(2)因Fe(CO)5 熔、沸点较低,其固体应属于分子晶体。‎ 答案:(1)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体 ‎(2)分子 ‎3.(9分)Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有　　　　个铜原子。Al单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为　　　　　　。列式表示Al单质的密度　　　　g·cm-3(不必计算出结果)。 ‎ ‎【解析】根据分摊原则,Cu2O晶胞中有8个氧原子,则应该有16个铜原子。面心立方最密堆积的配位数为12;面心立方最密堆积的晶胞内有4个铝原子,其质量为 g,体积为(0.405×10-7)3 cm3,所以其密度为。‎ 答案:16　12　‎ ‎4.(6分)用晶体的X -射线衍射法对Cu的测定得到以下结果:Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如图),已知该晶体的密度为9.00 g·cm-3,晶胞中该原子的配位数为　　　　;Cu的原子半径为　　　cm(阿伏加德罗常数为NA,要求列式计算)。  ‎ ‎【解析】设晶胞的边长为a cm,则a3·ρ·NA=4×64。a=,面对角线为a,面对角线的为Cu原子半径r=× cm≈1.28×10-8 cm。‎ 答案:12　× cm≈1.28×10-8‎ ‎5.(9分)(1)(2018·全国卷Ⅰ·T35节选)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为　　　g·cm-3(列出计算式)。  ‎ ‎(2)(2018·全国卷Ⅱ·T35节选)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对分子质量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式 ‎　　　　g·cm-3;晶胞中Fe2+位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为　　　　nm。  ‎ ‎【解析】(1)根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中,共计是8个,根据化学式可知氧原子个数是4个,则Li2O的密度是ρ== g·cm-3。‎ ‎(2)FeS2晶体的晶胞中Fe2+位于立方体的棱上和体心,因此一个晶胞中含有Fe2+为12×+1=4(个),含有为6×+8×=4(个),因此一个晶胞中含有4个FeS2,因此晶体的密度为ρ==g·cm-3=×1021 g·cm-3。形成正八面体,晶胞的边长a nm,即为其中四个形成的正方形的对角线,若正八面体的边长为x,则x=a,因此x= nm= nm。‎ 答案:(1)　(2)　‎ ‎6.(12分)(1)MgH2是金属氢化物储氢材料,其晶胞结构如图所示。已知该晶体的密度为a g·cm-3,则该晶胞的体积为　　　　cm3[用a、NA表示(NA为阿伏加德罗常数的值)]。 ‎ ‎(2)NaH具有NaCl型晶体结构,已知NaH晶体的晶胞参数a=488 pm(棱长)。则NaH的理论密度是　　　　g·cm-3(只列算式,不必计算出数值,阿伏加德罗常数为NA)。 ‎ ‎(3)氨硼烷(NH3BH3)与镧镍合金(LaNix)都是优良的储氢材料。‎ ‎①NH3BH3的等电子体的化学式为　　　　。 ‎ ‎②镧镍合金的晶胞结构示意图如图所示(只有1个原子位于晶胞内部),则x=　　　　。氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体,具有类似金刚石的结构,硬度略小于金刚石。则在下列各项中,立方氮化硼晶体不可用作　　　　(填字母)。 ‎ a.耐磨材料　　　　b.切削工具 c.导电材料 d.钻探钻头 ‎【解析】(1)每个晶胞中含有Mg的数目为8×+1=2,含有H的数目为4×+2=4,所以晶胞的体积为= cm3。‎ ‎(3)①用2个C原子替换B和N原子即可得其等电子体为C2H6。②每个晶胞中含有La的数目为8×=1,Ni的数目为8×+1=5,则x=5。立方氮化硼为原子晶体,不导电,故选c。‎ 答案:(1)　(2)‎ ‎(3)①C2H6　②5　c ‎1.(6分)如图是氮化镓的晶胞模型。其中镓原子的杂化方式为　　　　杂化,N、Ga原子之间存在配位键,该配位键中提供孤电子对的原子是　　　　　　 。氮化镓为立方晶胞,晶胞边长为a pm,若氮化镓的密度为ρ g·cm-3,则氮化镓晶胞边长的表达式a=　　　　　pm(设NA表示阿伏加德罗常数的值)。 ‎ ‎【解析】根据晶胞可知,镓有4个共价键,因此镓的杂化类型为sp3,形成配位键,金属提供空轨道,非金属提供孤电子对,因此提供孤电子对的原子是N;根据晶胞的结构,Ga的个数为8×+1=2,晶胞的质量为g,设晶胞的边长为a pm,晶胞的体积为(a×10-10)3 cm3,根据密度的定义,即a=×1010。‎ 答案:sp3　N　×1010‎ ‎2.(2分)(2016·全国卷Ⅱ·T37改编)Cu与F形成的化合物的晶胞结构如图所示,若晶体密度为a g·cm-3,则Cu与F最近距离为　　　　 pm。(阿伏加德罗常数用NA表示,列出计算表达式,不用化简;图中为Cu,为F)  ‎ ‎【解析】设晶胞的棱长为x cm,在晶胞中,Cu:8×+6×=4;F:4,其化学式为CuF。a·x3·NA=4M(CuF),x==×1010 pm。最短距离为小立方体对角线的一半,小立方体的体对角线为=x。所以最短距离为x·=·×1010 pm。‎ 答案:××1010‎ ‎3.(10分)(1)储氢材料氢化镁的晶胞结构如图所示,已知该晶体的密度为ρ g·cm-3,则该晶体的化学式为　　　　,晶胞的体积为　　　　cm3(用ρ、NA表示,其中NA表示阿伏加德罗常数的值)。 ‎ ‎(2)实验证明:KCl、MgO、CaO三种晶体的结构与NaCl晶体的结构相似,已知NaCl、KCl、CaO晶体的晶格能数据如下表: ‎ 晶体 NaCl KCl CaO 晶格能/(kJ·mol-1)‎ ‎786‎ ‎715‎ ‎3 401‎ 则KCl、MgO、CaO三种晶体的熔点从高到低的顺序是　　　　　　　　。其中MgO晶体中一个Mg2+周围和它最近且等距离的Mg2+有　　　　个。 ‎ ‎(3)Si、C和O的成键情况如下:‎ 化学键 C—O CO Si—O SiO 键能/‎ ‎(kJ·mol-1)‎ ‎360‎ ‎803‎ ‎464‎ ‎640‎ C和O之间易形成含有双键的CO2分子晶体,而Si和O之间则易形成含有单键的SiO2原子晶体,请结合数据分析其原因: 　　　　　 　　　　　 　　　。 ‎ ‎【解析】(1)该晶体的晶胞中含有2个“MgH2”,则晶胞的体积为÷ρ=(cm3)。(2)晶格能越大,离子晶体的熔点越高,而晶格能与离子的电荷和半径有关,可以判断晶格能:MgO>CaO>KCl,则熔点:MgO>CaO>KCl。(3)碳与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(803 kJ·mol-1×2=1 606 kJ·mol-1)大于形成含单键的原子晶体放出的能量(360 kJ·mol-1×4=1 440 kJ·mol-1),故碳与氧之间易形成含双键的CO2分子晶体;硅与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(640 kJ·mol-1×2=1 280 kJ·mol-1)小于形成含单键的原子晶体放出的能量(464 kJ·mol-1×4=1 856 kJ·mol-1),故硅与氧之间易形成含单键的SiO2原子晶体。‎ 答案:(1)MgH2　　(2)MgO>CaO>KCl　12‎ ‎(3)碳与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(803 kJ·mol-1×2=1 606 kJ·mol-1)大于形成含单键的原子晶体放出的能量(360 kJ·mol-1×4=1 440 kJ·mol-1),故碳与氧之间易形成含双键的CO2分子晶体;硅与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(640 kJ·mol-1×2=1 280 kJ·mol-1)小于形成含单键的原子晶体放出的能量(464 kJ·mol-1×4=1 856 kJ·mol-1),故硅与氧之间易形成含单键的SiO2原子晶体 ‎4.(10分)(1)Ti的氧化物和CaO相互作用形成钛酸盐,其晶胞结构如图所示。该晶胞中Ca2+的配位数是　　　　,该晶胞的化学式为　　　　。 ‎ ‎(2)Fe能形成多种氧化物,其中FeO晶胞结构为NaCl型。晶体中实际上存在空位、错位、杂质原子等缺陷,‎ 晶体的缺陷对晶体的性质会产生重大影响。由于晶体缺陷,在晶体中Fe和O的个数比发生了变化,变为FexO(x<1),若测得某FexO晶体的密度为5.71 g·cm-3,晶体边长为4.28×10-10 m,则FexO中x=　　　　。(结果保留两位有效数字) ‎ ‎【解析】(1)Ca2+周围有12个O2-,Ca2+的配位数为12。Ca2+位于体内,个数为1,T位于顶点,个数为8×=1,O2-位于棱上,个数为12×=3,故化学式为CaTiO3。‎ ‎(2)FexO晶体的晶胞结构为NaCl型,则每个晶胞中含有4个FexO,根据m=ρV得:‎ ‎ g=5.71 g·cm-3×(4.28×10-8 cm)3,解得:x≈0.92。‎ 答案:(1)12　CaTiO3　(2)0.92‎ ‎5.(14分)(1)晶体硼有多种变体,但其基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体(如图),每个顶点为一个硼原子,每个三角形均为等边三角形。若此结构单元为1个分子,则其分子式为　　　　。 ‎ ‎(2)冰晶石(Na3AlF6)由两种微粒构成,冰晶石的晶胞结构如图甲所示,位于大立方体的顶点和面心,位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心,那么大立方体的体心处所代表的微粒是　　　　 (填微粒符号)。 ‎ ‎(3)Al单质的晶体中原子的堆积方式如图乙所示,其晶胞特征如图丙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丁所示:‎ 若已知Al的原子半径为d nm,NA代表阿伏加德罗常数,Al的相对原子质量为M,则一个晶胞中铝原子的数目为　　　　个;Al晶体的密度为　　　　g·cm-3(用字母表示)。 ‎ ‎【解析】(1) 根据晶胞的结构图可知,每个硼原子被5个正三角形共用,每个正三角形上有三个硼原子,所以这个基本结构单元含有硼原子的个数为=12;若此结构单元为1个分子,则其分子式为B12。‎ ‎(2)该晶胞中的个数=8×+6×=4,的个数=12×+8=11,根据化学式知,冰晶石中阳离子和阴离子个数之比为3∶1,要使阳离子、阴离子个数之比为3∶1,则大立方体的体心处▽所代表的微粒是Na+。‎ ‎(3)该晶胞中铝原子个数=8×+6×=4,该晶胞棱长:4d×=2d,所以晶胞体积=(2d)3×10-21 cm3,ρ===(g·cm-3)。‎ 答案:(1)B12　(2)Na+　(3)4　‎ ‎6.(8分)(2019·伊犁模拟)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)从图Ⅰ可看出面心上的一个C连接4个F-,若将紧邻的晶胞画出,也应连4个F-,则一个C连有8个F-。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极性键,共6个极性键。‎ ‎(3)H3BO3晶体是分子晶体,熔点最低,熔化时克服了范德华力和氢键。‎ ‎(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 范德华力和氢键　(4) g·cm-3‎