20182019学年高中化学选修3练习：第三章　晶体结构与性质答案

第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识1.B2.D解析 晶体的各向异性反映了晶体内部质点排列的高度有序性,主要表现在硬度、导热性、导电性、光学性质等方面。3.A4.D解析 镁原子位于正方体的顶角,由“均摊法”可知其个数为8=1,镍原子位于面心,故其个数为6=3,碳原子位于体心,其个数为1,所以该晶体的化学式为MgCNi3。故选D。5.C6.D解析 依据均摊法,在该晶胞中阳离子个数为1,阴离子个数为8=1,故阴、阳离子个数比为11。7.C解析 胆矾晶体具有自范性,有自发呈现封闭的、规则的多面体外形的性质。由于原溶液为饱和溶液,因此胆矾晶体与饱和硫酸铜溶液间存在着溶解结晶平衡,整个过程中晶体和溶液的质量都不发生变化。8.B解析 晶体和非晶体的本质区别就是粒子(原子、离子或分子)在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。9.A解析 芒硝是晶体,玻璃是非晶体。晶体有固定的熔点,由图所示的a来分析,中间一段温度不变但一直在吸收能量,这段对应的温度就代表芒硝的熔点;由b曲线温度一直在升高,没有一个温度是停留的,所以找不出固定的熔点,为非晶体,应是玻璃的熔化曲线。10.A解析 1个晶胞中有1个Ba2+,Pb4+的个数为8=1,O2-的个数为6=3,故化学式为BaPbO3。11.D解析 根据图像知,每个碳原子被3个六元环占有,利用均摊法知,7个六元环含有碳原子个数为67=14。12.(1)12(2)CuH(3)15解析 (1)铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目=38=12。 (2)该晶胞中,Cu原子个数=3+12+2=6,H原子个数=4+6=6,所以其化学式为CuH。(3)利用均摊法计算可知,晶胞中N(Ca)=8=1,N(Cu)=8+1=5,则该合金中Ca和Cu的原子个数比为15。13.(1)31(2)1(3)29(4)6解析 (1)Xn+位于晶胞的棱上,其数目为12=3(个),N3-位于晶胞的顶角,其数目为8=1(个),故其阳离子、阴离子个数比为31。(2)由晶体的化学式X3N知X所带电荷数为1。(3)因为X+中K、L、M三个电子层全充满,每层电子数分别为2、8、18,所以X的原子序数是29。(4)N3-位于晶胞顶角,故其被6个等距离且最近的Xn+在上、下、左、右、前、后包围。14.(1)1s22s22p5(2)NH3(3)b解析 由信息“A元素基态原子的最外层电子排布式为nsnnpn”可推知ns轨道已经填满电子,所以n=2,故A元素原子的核外电子排布式为1s22s22p2,即A为碳元素;由信息“B的气态氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐”可推知B为氮元素;由“D元素位于元素周期表中第一长周期,是维持青少年骨骼正常生长发育的重要元素之一”可推知D为钙元素;由“A、B原子的最外层电子数之和等于C、D原子的最外层电子数之和”可推知C元素最外层电子数=4+5-2=7,所以与A、B同周期的C为氟元素。(2)A、B形成的含有10个电子的氢化物分子是CH4和NH3,CH4的沸点比NH3的沸点低。(3)C与D形成的离子化合物的化学式是CaF2,a图中Ca2+和F-的个数比为11,b图中Ca2+和F-的个数比为12,故b图表示的是CaF2的结构。15.(1)1s22s22p63s23p63d10(2)sp杂化、sp2杂化3解析 (1)Cu+失去的是4s轨道上的一个电子;(2)形成碳氮三键的碳原子为sp杂化,形成碳碳双键的碳原子为sp2杂化。第二节分子晶体与原子晶体第1课时分子晶体1.A解析 H3PO4为分子晶体,所以H3PO4表示了磷酸分子的组成,SiC与SiO2为原子晶体,只能表示晶体中原子个数比为11与12,C既可表示金刚石又可表示石墨等,是碳单质的实验式,不是分子式。2.B解析 稀有气体分子都属于单原子分子,因此稀有气体形成的晶体属于分子晶体且由原子直接构成。3.C解析 分子晶体熔点较低,中物质熔点高,不是分子晶体,是金属钠的性质。4.B解析 A项和B项分别是结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,B项正确,A项错误;C项,NH3分子间存在氢键,晶体的熔、沸点较高,C项错误;D项可结合实际,CO2在常温下是气体,H2O在常温下是液体,H2O的熔、沸点高一些。5.A解析 A项H2O中,O具有很强的得电子能力,因此与H形成的共价键很稳定,不容易被破坏,这与水中存在氢键无关,氢键影响的是物质的物理性质,则A错;大多数分子晶体中存在共价键,但稀有气体中就无共价键的存在,故D正确。6.B解析 含有氢键的分子晶体不具有分子密堆积的特征,如冰,A项错误;分子晶体的熔沸点高低与分子间作用力的大小有关,与化学键的强弱无关,B项正确、C项错误;分子的稳定性与化学键的强弱有关,与分子间作用力的大小无关,D项错误。7.B解析 由A、B元素都在第三周期,并且所有原子最外层都达到8个电子的稳定结构,可知A为Cl,B为Al,A项正确;该化合物是共价化合物,熔融状态不能导电,B项错误;因是二聚分子,故其固态时所形成的晶体是分子晶体,C项正确;该化合物中不含离子键,只含极性共价键,D项正确。8.D解析 由于C60晶体为分子晶体,而N60结构与之相似,应为分子晶体,A项错误;B项中同位素是质子数相同中子数不同的核素,N60是一种分子而非核素,故B项错误;同素异形体是指同种元素形成的不同的单质,C项错误;D项可由所给信息推出,正确。9.A解析 每个水分子与周围4个水分子形成4个氢键,每个氢键为2个水分子共用,故每个水分子具有的氢键个数为4=2。10.C解析 由图可知,每个水分子(处于四面体的中心)与4个水分子(处于四面体的四个顶点)形成氢键,因为每个氢键都是由2个水分子形成的,所以每个水分子形成氢键的数目为4=2。11.(1)(2)124解析 (1)CO2的相对分子质量小,范德华力CO2小于SO2,所以熔沸点CO2HI。O3的相对分子质量大,所以范德华力O3O2,因此熔沸点O3大于O2。Ne、Ar均为稀有气体、单原子分子,范德华力随相对分子质量的增大而增大,所以Ar的熔沸点高于Ne。(2)取任一顶角的CO2分子,则与之距离最近且等距的是共用该顶角的三个面面心上的CO2分子,共3个;而该顶角上的分子被8个晶胞共用,而面心上的分子被2个晶胞共用,这样符合题意的CO2分子有=12(个)。在此结构中,8个CO2分子处于顶角,被8个相同晶胞共用,6个CO2分子处于面心,被2个相同晶胞共用,所以,该结构单元平均占有的CO2分子数为8+6=4(个)。12.(1)(2)(3)范德华力氢键(4)NCl3KF13.(1)相对分子质量越大,分子间作用力越强(2)KI+IBrKBr+I2向混合液中滴加几滴淀粉溶液,若变蓝,证明能反应,否则不能反应(3)介于Br2的熔点和IBr的熔点之间解析 (1)卤素单质及XX型卤素互化物都是双原子分子,组成和结构相似,其相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高。(2)主要考查学生运用信息、模拟信息的能力,KI+IBrKBr+I2。欲验证反应能否发生,实际上是证明是否有I2生成,检验I2生成的方法是向混合液中滴加几滴淀粉溶液,若变蓝,则反应能发生,否则,反应不能发生。(3)依据图像给出的信息,随着相对分子质量的增大,熔点逐渐升高,计算ICl的相对分子质量,ICl的熔点介于Br2和IBr的熔点之间。14.(1)AB(2)H2O+H2OH3O+OH-H2O2分子之间存在更强烈的氢键作用(3)2015.(1)分子高N60和N2均形成分子晶体,且N60的相对分子质量大,分子间作用力大,故熔、沸点高(2)放出13 230(3)N60可作高能炸药解析 (2)因每个氮原子形成三个NN键,每个NN键被2个N原子共用,故1 mol N60中存在NN键:1 mol603=90 mol。发生的反应为N6030N2H,故H=90167 kJmol-1-30942 kJmol-1=-13 230 kJmol-1N60。(3)由于反应放出大量的热同时生成大量气体,因此N60可用作高能炸药。16.(1)sp2、sp3三聚氰胺分子间能形成氢键,硝基苯分子间不能形成氢键(2)高于(3)Mg2Fe gcm-3(或其他合理形式)解析 (1)三聚氰胺中环上、环外氮原子分别形成了2个键、3个键,均含有1对孤电子对,故价层电子对数分别为3、4,杂化轨道类型分别为sp2、sp3。三聚氰胺中存在NH键,分子间能形成氢键,导致熔点升高,硝基苯分子间不能形成氢键,故熔点较低。(2)因氮的原子半径小于碳的原子半径,故键能CNCC,因而金刚石的熔点较低。(3)依据均摊规则,晶胞中共有4个铁原子,8个镁原子,故化学式为Mg2Fe,一个晶胞中含有4个“Mg2Fe”,其质量为4= g,1 nm=10-7 cm,体积为10-21d3 cm3,由此可求出其密度。第2课时原子晶体1.A解析 稀有气体形成的晶体只存在范德华力,A项错误;晶胞是描述晶体结构的基本单元,通过晶胞的组成可推知晶体的组成,B项正确;分子晶体在固态和熔融态下均不能电离出离子,不导电,C项正确;原子间通过共价键形成的空间网状结构的晶体属于原子晶体,原子晶体只存在共价键,不存在其他类型的化学键,D项正确。2.B解析 因N原子半径比C原子半径小,则C3N4晶体中,CN键的键长比金刚石中CC键的键长要短,A项错误;由信息可知,C3N4晶体很可能具有比金刚石还大的硬度,且原子间均以单键结合,所以C3N4为原子晶体,与二氧化硅的晶体类型相同,B项正确;原子间均以单键结合,则C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子,而每个N原子连接3个C原子,C项错误;C3N4晶体是原子晶体,不存在范德华力,D项错误。3.A解析 由二氧化硅晶体的空间结构图可以看出,1个硅原子与周围4个氧原子形成了4个SiO键,其中有一半SiO键(2个SiO键)属于该硅原子,而1个氧原子能形成2个SiO键,其中有一半SiO键(1个SiO键)属于该氧原子,1 mol SiO2含有1 mol硅原子和2 mol氧原子, 故1 mol SiO2晶体中含有的SiO键为4 mol,A项错误;SiO2晶体中,硅原子与氧原子的个数比为12,B项正确;通过上面的分析可知,在SiO2晶体中,硅原子与氧原子最外层都达到了8电子稳定结构,C项正确;由结构图可以看出,晶体中最小环上的原子数为12,其中包括6个硅原子和6个氧原子,D项正确。4.B解析 在一定条件下,CO2由分子晶体变为原子晶体,其成键情况发生了变化,由原来的碳氧双键变为碳氧单键,但化学键依然为极性共价键,A项正确;由于晶体类型及分子结构发生变化,物质的熔、沸点等性质也发生了变化,原子晶体CO2具有高硬度、高熔沸点等特点,C、D项正确,B项错误。5.C6.D解析 SiCl4、AlCl3的熔、沸点低,都是分子晶体,AlCl3的沸点低于其熔点,即在未熔化的温度下它就能气化,故AlCl3加热能升华,A、C项正确;晶体硼的熔、沸点高,所以晶体硼是原子晶体,B项正确;碳原子的半径比硅原子的半径小,金刚石中的CC键键长比晶体硅中的SiSi 键键长短,金刚石中的CC键键能比晶体硅中的SiSi键键能大,金刚石中的CC键比晶体硅中的SiSi键强,D项错误。7.B8.D9.B解析 冰为分子晶体,融化时破坏的是分子间作用力,与HO键无关,A项错误;原子晶体熔点的高低取决于共价键的强弱,共价键越强,熔点越高,B项正确;分子晶体熔沸点的高低取决于分子间作用力的大小,而共价键的强弱决定了分子的稳定性大小,C、D项错误。10.B解析 原子晶体的熔点和硬度与构成原子晶体的原子间的共价键键能有关,而原子间的共价键键能与原子半径的大小有关。11.C解析 由于处于中心的A原子实际结合的B原子为4=2个,故C的化学式为AB2(如图)。12.(1)44(2)氮化硼解析 (1)晶胞中N原子数目为4,B原子数目为8+6=4。(2)立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体结构类似,均属于原子晶体,原子半径:NAs、BK+Ca2+Na+;阴离子半径大小顺序为Cl-O2-,比较可得只有D项是正确的。11.C解析 1个氯化铯晶胞有1个Cs+和1个Cl-,1 mol氯化铯的体积为NAa3 cm3,故氯化铯晶体的密度为 g/cm3。12.(1)AAEHE(2)BFDE(3)CFBD13.(1)48(2)面心立方846解析 (1)Ca2+占据晶胞中8个顶点、6个面心的位置,故Ca2+的个数为8+6=4,F-全部在晶胞内,完全属于该晶胞,含有8个F-。(2)由晶胞的结构可知,每个Ca2+周围有8个F-,而每个F-周围有4个Ca2+,在每个F-的前后、上下、左右有6个F-与其距离最近。14.(1)(答案不唯一,合理即可)(2)12(3)412+1=448+6=4答案不唯一,只要与第(1)问对应即可(4)解析 (2)从体心Na+看,与它最接近的且距离相等的Na+共有12个。(4)设Cl-与Na+的最近距离为a cm,则两个最近的Na+间的距离为a cm,又NA=Mr,即a=。所以Na+间的最近距离为 cm。15.(1)1s22s22p63s23p63d54s1(或Ar3d54s1)AlMgSKClO3I2(2)(3)CO2H2H2、CO2、HFHF(NH4)2SO4SiCSiC(NH4)2SO4HFCO2H2(4)大氧化镁晶体中阴、阳离子的电荷数的绝对值大,并且半径小14.(1)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5(2)CO分子(3)8(4)sp2、sp366.021023或6NA(5)6解析 (1)Fe的原子序数为26,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,故Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5。(2)Fe(CO)5的配位体为CO,Fe(CO)5的熔沸点低,易溶于非极性溶剂,故其为分子晶体。(3)钾型堆积为体心立方堆积,故Fe的配位数为8。(4)CH3CHO中甲基碳原子为sp3杂化,而醛基碳原子为sp2杂化。CH3CHO的结构式为,单键为键,1个双键中含1个键、1个键,故1 mol CH3CHO中含有6 mol 键,即键的数目为6NA。(5)该晶胞中Fe2+周围最近等距离的O2-有6个,则Fe2+的配位数为6。该晶胞中含有4个Fe2+、4个O2-,则晶体密度为= gcm-3。单元测评(三)B1.B2.B解析 六方最密堆积和面心立方最密堆积是空间利用率最高的结构,A项错误;SiO2晶体属于原子晶体,由原子构成,不存在单个“SiO2”分子,B项正确;CO2晶体中,每个CO2周围有12个CO2分子紧邻且等距,C项错误;31 g P4(即0.25 mol),1个分子中含6个PP键,31 g(0.25 mol)P4含有PP键的数目为1.5NA,D项错误。3.B解析 A、D两项所述变化属于物理变化,故化学键未被破坏,所以A、D两项错误;C选项中,Na2O只含离子键,Na2O2既有离子键又有非极性键,所以C项错误,故选B。4.C解析 由题意可知,该晶体具有立体网状结构,是原子晶体,一个Si原子与4个O原子形成4个SiO键,一个O原子与2个Si原子形成2个SiO键,所以在晶体中硅原子与氧原子数目比是12。5.A解析 B项第A族元素气态氢化物中的NH3分子之间有氢键,沸点高于AsH3;C项金属晶体只有阳离子,没有阴离子;D项SiO2为原子晶体。6.A解析 碱金属元素的硬度随着原子序数的增大而减小,即硬度为LiNaK,A项正确;原子晶体的键长越长键能越小,晶体的熔点越低,键能大小顺序是CC键CSi键SiSi键,即熔点顺序为金刚石碳化硅晶体硅,B项错误;同周期元素第一电离能随着原子序数的增大而增大,但第A族、第A族的元素第一电离能大于相邻主族的元素,第一电离能:MgAlNa,C项错误;空间利用率:六方最密堆积=面心立方最密堆积体心立方堆积,D项错误。7.D解析 7号氮元素的核外电子数为7,5个原子核外电子总数为35,失去1个电子变成,其核外电子数为34,A项错误;中氮原子间只能以共价键结合,B项错误;由于F在化合物中只有-1价,由5个氮原子形成的的总化合价为+1价,结合化合价代数和为0,可知砷元素的化合价为+5价,C项错误;化合物N5AsF6由和As构成,该化合物是离子化合物,D项正确。8.D解析 钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高,硬度逐渐增大,这是因为它们中的金属键逐渐增强,与化学键的强弱有关;金刚石的硬度大于晶体硅的硬度,其熔点也高于晶体硅的熔点,这是因为CC键的键长比SiSi键的键长短,CC键的键能比SiSi键的键能大,也与化学键的强弱有关;KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低,这是因为它们中的离子键的强度逐渐减弱,与化学键的强弱有关;F2、Cl2、Br2、I2的熔点和沸点逐渐升高,这是因为分子间作用力随相对分子质量的增大而增大,与化学键的强弱无关。9.B解析 晶胞中钡原子个数为2个,铜原子个数为8+8=3个,钇原子个数为1个,则Y2O3、BaCO3、CuO物质的量之比为23=146。10.D解析 CsCl晶体中,Cs+周围距离最近的Cl-有8个,A项错误;CaF2晶体中,Ca2+周围距离最近的F-有8个,B项错误;二氧化硅晶胞中有8个硅原子位于立方晶胞的8个顶角,有6个硅原子位于晶胞的6个面心,还有4个硅原子与16个氧原子在晶胞内构成4个硅氧四面体,所以每个晶胞中含有8个Si原子和16个O原子,C项错误;SiO2晶体中,最小环上有6个Si和6个O,D项正确。11.(1)原子共价键(2)(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要