《晶体结构与性质》综合训练题.doc

晶体结构与性质综合训练题 1.碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物，而且还能形成多种无机化合物，同时自身可以形成多种单质，碳及其化合物的用途广泛。(1)C60分子能与F2发生加成反应，其加成产物为_，C60分子的晶体中，在晶胞的顶点和面心均含有一个C60分子，则一个C60晶胞的质量为_。(2)干冰和冰是两种常见的分子晶体，下列关于两种晶体的比较中正确的是_(填字母)。a晶体的密度：干冰冰b晶体的熔点：干冰冰c晶体中的空间利用率：干冰冰d晶体中分子间相互作用力类型相同(3)金刚石和石墨是碳元素形成的两种常见单质，下列关于这两种单质的叙述中正确的是_(填字母)。a金刚石中碳原子的杂化类型为sp3杂化，石墨中碳原子的杂化类型为sp2杂化b晶体中共价键的键长：金刚石中CC石墨中CCc晶体的熔点：金刚石石墨d晶体中共价键的键角：金刚石石墨e金刚石晶体中只存在共价键，石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力f金刚石和石墨的熔点都很高，所以金刚石和石墨都是原子晶体(4)金刚石晶胞结构如下图，立方BN结构与金刚石相似，在BN晶体中，B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为_，B原子与N原子之间共价键与配位键的数目比为_，一个晶胞中N原子数目为_。(5)C与孔雀石共热可以得到金属铜，铜原子的原子结构示意图为_，金属铜采用面心立方最密堆积(在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子)，则Cu的晶体中Cu原子的配位数为_。已知Cu单质的晶体密度为gcm3，Cu的相对原子质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则Cu的原子半径为_。2.太阳能电池的发展已经进入了第三代。第三代就是铜铟镓硒CIGS等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。完成下列填空：(1)亚铜离子(Cu)基态时的电子排布式为_；(2)硒为第四周期元素，相邻的元素有砷和溴，则3种元素的第一电离能从大到小顺序为_(用元素符号表示)，用原子结构观点加以解释：_。(3)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数)，其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成加合物，如BF3能与NH3反应生成BF3NH3。BF3NH3中B原子的杂化轨道类型为_，B与N之间形成_键。(4)单晶硅的结构与金刚石结构相似，若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子不成键，则得如图所示的金刚砂(SiC)结构；在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为_。3.回答下列问题：(1)过渡金属元素铁能形成多种配合物，如Fe(H2NCONH2)6 (NO3)3三硝酸六尿素合铁()和Fe(CO)x等。基态氧原子的价电子排布式为_。尿素(H2NCONH2)分子中C、N原子的杂化方式分别是_、_。配合物Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x_。 Fe(CO)x常温下呈液态，熔点为20.5 ，沸点为103 ，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe(CO)x晶体属于_(填晶体类型)。(2)O和Na形成的一种只含有离子键的离子化合物的晶胞结构如下图，距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为_。已知该晶胞的密度为g/cm3，阿伏伽德罗常数为NA，求晶胞边长a_cm。 (用含、NA的计算式表示)(3)下列说法正确的是_。A第一电离能大小：SPSiB电负性顺序：CNOFC因为晶格能CaO比KCl高，所以KCl比CaO熔点低DSO2与CO2的化学性质类似，分子结构也都呈直线形，相同条件下SO2的溶解度更大E分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔沸点越高(4)图(a)是Na、Cu、Si、H、C、N等元素单质的熔点高低的顺序，其中c、d均是热和电的良导体。(a)(b)图中d单质的晶体堆积方式类型是_。单质a、b、f 对应的元素以原子个数比111形成的分子中含_个键，_个键。图(b)是上述6种元素中的1种元素形成的含氧酸的结构，请简要说明该物质易溶于水的原因：_。4.铜、镓、硒、硅等元素的化合物是生产第三代太阳能电池的重要材料。回答下列问题：(1)基态铜原子的电子排布式为_；已知高温下CuOCu2OO2，试从铜原子价层电子结构变化角度解释这一反应发生的原因：_。(2) 硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物，则它们形成的组成最简单的氢化物中，分子构型分别为_，若“SiH”中键合电子偏向氢元素，氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，则硒与硅的电负性相对大小为_。(3)硒的一种含氧酸H2SeO3电离平衡常数分别为K12.7103，K22.5108，二者之间存在着较大差异的原因(任意答出一种)是：_。(4)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数)，其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成配合物，如BF3能与NH3反应生成BF3NH3。 BF3NH3中B原子的杂化轨道类型为_，B与N之间形成_键。(5)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如下图所示；则金刚砂晶体类型为_，在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为_，若晶胞的边长为apm，则金刚砂的密度为_。5.在电解冶炼铝的过程中加入冰晶石，可起到降低Al2O3熔点的作用。冰晶石的生产原理为2Al(OH)312HF3Na2CO3=2Na3AlF63CO29H2O。根据题意完成下列填空：(1)冰晶石的晶体不导电，但熔融时能导电，则在冰晶石晶体中存在_(填序号)。a离子键b极性键 c配位键 d范德华力(2) CO2分子的空间构型为_，中心原子的杂化方式为_，和CO2互为等电子体的氧化物是_。(3)反应物中电负性最大的元素为_(填元素符号)，写出其原子最外层的电子排布图：_。(4)冰晶石由两种微粒构成，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_(填具体的微粒符号)。(5)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，NA代表阿伏伽德罗常数，Al的相对原子质量为M，则一个晶胞中Al原子的数目为_个；Al晶体的密度为_(用字母表示)。 6.根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJmol1)，回答下列各题：(1)在周期表中，最可能处于同一族的是_。AQ和R BS和T CT和U DR和T ER和U(2)下列离子的氧化性最弱的是_。AS2BR2CT3DU(3)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是_。A硼 B铍 C氦 D氢(4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：_如果U元素是短周期元素，你估计它的第2电离能飞跃数据将发生在失去第_个电子时。(5)如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是，其中元素的第一电离能异常高的原因是。7.根据信息回答下列问题：A第一电离能I1是指气态原子X(g)处于基态时，失去一个电子成为气态阳离子X(g)所需的最低能量。下图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。B不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为：如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键；如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值：(1)认真分析信息A图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断第三周期NaAr这几种元素中，Al的第一电离能的大小范围为_Al_(填元素符号)。(2)从信息A图中分析可知，同一主族元素原子的第一电离能I1的变化规律是：(3)信息A图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是_周期_族。(4)根据对角线规则，Be、Al元素最高价氧化物对应水化物的性质相似，它们都具有性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是_。(5)通过分析电负性值的变化规律，确定Mg元素的电负性值的最小范围_。(6)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是_。(7)从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物，说出理由并写出判断的方法8.下图为几种晶体或晶胞的示意图：请回答下列问题：(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是_。(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为：_。(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能_(填“大于”或“小于”)MgO晶体，原因是_。(4)每个Cu晶胞中实际占有_个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2的配位数为_。(5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是_。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：图铜晶体中铜原子堆积模型(1)图所示的CaF2晶体中与Ca2最近且等距离的F数为_，图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)金属铜具有很好的延展性、导电性、传热性，对此现象最简单的解释是用_理论。(4)三种晶体中熔点最低的是_(填化学式)，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为_。(5)已知两个距离最近的Ca2核间距离为a108cm，结合CaF2晶体的晶胞示意图，CaF2晶体的密度为_。10.(1)氯酸钾熔化，粒子间克服了_的作用力；二氧化硅熔化，粒子间克服了_的作用力；碘的升华，粒子间克服了_的作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是_(填化学式)。(2)下列六种晶体：CO2，NaCl，Na，Si，CS2，金刚石，它们的熔点从低到高的顺序为_(填序号)。(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中，由极性键形成的非极性分子是_，由非极性键形成的非极性分子是_，能形成分子晶体的物质是_，含有氢键的晶体的化学式是_，属于离子晶体的是_，属于原子晶体的是_，五种物质的熔点由高到低的顺序是_。(4)A、B、C、D为四种晶体，性质如下：A固态时能导电，能溶于盐酸B能溶于CS2，不溶于水C固态时不导电，液态时能导电，可溶于水D固态、液态时均不导电，熔点为3 500试推断它们的晶体类型：A_；B._；C_；D._。(5)相同压强下，部分元素氟化物的熔点见下表：试解释上表中氟化物熔点差异的原因：_(6)镍粉在CO中低温加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)4，呈四面体构型。150 时，Ni(CO)4分解为Ni和CO。Ni(CO)是_晶体，Ni(CO)4易溶于下列_(填序号)a水b四氯化碳c苯d硫酸镍溶液11.图A所示的转化关系中(具体反应条件略)，a，b，c和d分别为四种短周期元素的常见单质，其余均为它们的化合物，i的溶液为常见的酸，a的一种同素异形体的晶胞如图B所示。回答下列问题：(1)图B对应的物质名称是_，其晶胞中的原子数为_，晶体类型为_。(2)d中元素的原子核外电子排布式为_。(3)图A中由二种元素组成的物质中，沸点最高的是_，原因是_，该物质的分子构型为_，中心原子的杂化轨道类型为_。(4)图A中的双原子分子中，极性最大的分子是_。(5)k的分子式为_，中心原子的杂化轨道类型为_，属于_分子(填“极性”或“非极性”)。12.X，Y，Z，W是元素周期表前四周期中的常见元素，其相关信息如下表：(1)W位于元素周期表第_周期，第_族，其基态原子最外层有_个电子。(2)X的电负性比Y的_(填“大”或“小”)；X和Y的气态氢化物中，较稳定的是_(写化学式)。(3)写出Z2Y2与XY2反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目：_。(4)在X原子与氢原子形成的多种分子中，有些分子的核磁共振氢谱显示有两种氢，写出其中一种分子的名称：_。氢元素，X，Y的原子也可共同形成多种分子和某种常见无机阴离子，写出其中一种分子与该无机阴离子反应的离子方程式：_。 答案解析1.【答案】(1)C60F60g(2)ac(3)ae(4)正四面体314(5)12cm【解析】(1)C60中每个碳原子的连接方式为，所以C60中共有双键0.56030个，则与F2加成的产物应为C60F60；C60为面心立方堆积，则mNA41260 gmg。(2)在冰中存在氢键，空间利用率较低，密度较小，a、c正确。(3)石墨中CC键键长小于金刚石中CC键键长，所以熔点：石墨金刚石，金刚石的碳原子呈sp3杂化，而石墨中的碳原子呈sp2杂化，所以共价键的键角：石墨大于金刚石，石墨属于混合型晶体，a、e正确。(4)在BN中，B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为正四面体形，在四个共价键中，其中有一个配位键，其个数之比为31，在晶胞中，含N：864个，含B：4个。(5)根据铜的堆积方式，Cu原子的配位数应为12，设晶胞边长为a，则a3NA4Ma面对角线为，其为Cu原子半径，即rcm。2.【答案】【解析】3.【答案】1(1)2s22p4sp2sp35分子晶体(2)立方体(3)BC(4)面心立方最密堆积22硝酸分子是极性分子，易溶于为极性溶剂的水中；硝酸分子中氢氧键易与水分子间形成氢键【解析】(1)尿素中碳原子形成了3个键和1个键，氮原子形成了3个化学键且还有1个孤电子对，故二者分别为sp2、sp3杂化。Fe(CO)x中铁有8个价电子(3d64s2)，一个CO提供2个电子与Fe形成配位键，故x5。由Fe(CO)x的熔点、沸点数值知其为分子晶体。(2)对应的化合物为Na2O，观察晶胞图知，白色小球代表Na，黑色小球代表O2，O2的配位数是8，8个Na构成了一个立方体。该晶胞中含有4个“Na2O”组成单元，物质的量为，晶胞的质量为g，晶胞体积Va3，由此可求出a。(3)磷的第一电离能比硫的大，A项错误，SO2中硫为sp2杂化，SO2是V形结构，D项错误。(4)由c、d是热和电的良导体知二者是金属，结合熔点知c是钠，d是铜，a是氢，b是氮，e是硅，f是碳。铜为面心立方最密堆积。H、C、N形成的符合条件的化合物为HCN，结构式为HCN，故有2个键，2个键。图(b)对应的物质是硝酸，硝酸中存在“HO”键，能与水形成氢键，故它易溶于水。4.【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1CuO中铜的价层电子排布为3d9，Cu2O中铜的价层电子排布为3d10，后者处于稳定的全充满状态而前者不是(2)V形、正四面体SeSi(3)SeO与H的结合能力强于HSeO与H的结合能力或H2SeO3一级电离电离出的H对二级电离存在抑制作用(4)sp3配位(5)原子晶体12agmol1。【解析】(1)Cu、Cu2的价层电子排布分别为稳定状态的3d10、不稳定的3d9，故高温时CuO稳定性比Cu2O差。(2)SiH4、H2Se中硅与硒均有四个价层电子对，故VSEPR模型均为正四面体，分子构型分别为四面体与V形；键合电子偏向氢元素，说明氢的电负性比硅元素的大，氢与硒反应时硒是氧化剂，说明硒的非金属性比氢元素的强，故硒的电负性比硅的电负性大。(3)亚硒酸的一级电离常数与二级电离常数相差较大，与两种酸根离子结合H能力大小不同有关，也与电离平衡间的抑制作用有关。(4)B原子含有三个共价键，所以采取sp3杂化；由提供空轨道的原子和提供孤电子对的原子间形成的化学键属于配位键。(5) 采用X、Y、Z三轴切割的方法判断知，符合题设条件的碳原子有 12个。又每个晶胞中含有4个“SiC”，质量为40 gmol1，晶胞的体积为1030a3mL，由此可求出晶体的密度。5.【答案】(1)abc(2)直线形spN2O(3) F(4)Na(5)4g/mL【解析】(1)冰晶石是以3个钠离子为外界，六氟合铝离子为内界的配合物，AlF中存在共价键与配位键，Na与AlF之间形成的是离子键。(2)N2O有22个电子，与CO2互为等电子体。(4)冰晶石是由Na和AlF组成的，个数之比为31，故处于体心的微粒是Na。(5)铝晶胞的原子处于晶胞顶点和面心，故一个晶胞含有的Al原子数目为684。设Al晶胞的边长为a，则有2a2(4d)2，a2d，Al晶胞的体积为V16d3，故Al晶体的密度为g/mL。6.【答案】(1)E (2)D (3)C(4)电子分层排布，各能层能量不同10(5)R【解析】(1)根据电离能的变化趋势知，Q为稀有气体元素，R为第A族元素，S为第A族元素，T为第A族元素，U为第A族元素，所以R和U处于同一主族。(2)由于U为第A族元素且比R电离能小，所以U的氧化性最弱。(3)由于Q是稀有气体元素，所以氦的物理性质和化学性质与此最像。(4)电离能的突跃变化，说明核外电子是分层排布的。若U是短周期元素，则U是Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1，由于2s22p6所处能层相同，所以它的第2次电离能飞跃数据发生在失去第10个电子时。(5)同一周期，第一电离能呈增大趋势，但A、A族比相邻元素要高，因为其最外层电子呈全充满或半充满结构。7.【答案】(1)NaMg (2)从上到下依次减小 (3)第五第A(4)两Be(OH)22H=Be22H2O、Be(OH)22OH=BeO2H2O(5)0.91.5(6)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小(7)Al元素和Cl元素的电负性差值为1.51.7，所以形成共价键，为共价化合物将氯化铝加热到熔融态，进行导电性实验，如果不导电，说明是共价化合物【解析】(1)由信息所给的图可以看出，同周期的A族元素的第一电离能最小，而第A族元素的第一电离能小于A族元素的第一电离能，故NaAlMg。(2)从图中可看出同主族元素的第一电离能从上到下逐渐减小。(3)根据第一电离能的递变规律可以看出，图中所给元素中Rb的第一电离能最小，其在周期表中的位置为第五周期第A族。(4)根据对角线规则，Al(OH)3与Be(OH)2的性质相似，Be(OH)2应具有两性，根据Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O，Al(OH)33HCl=AlCl33H2O可以类似地写出Be(OH)2与酸、碱反应的离子方程式。(5)根据电负性的递变规律：同周期元素，从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小可知，在同周期中电负性NaMgAl，BeMgCa，最小范围应为0.91.5。(6)因电负性可以用来衡量原子吸引电子能力的大小，所以电负性越大，原子吸引电子的能力越强，非金属性越强，反之金属性越强。(7)AlCl3中Al与Cl的电负性差值为1.5，根据信息，电负性差值若小于1.7，则形成共价键，所以AlCl3为共价化合物。离子化合物在熔融状态下以离子形式存在，可以导电，但共价化合物不能导电。8.【答案】(1)金刚石晶体(2)金刚石MgOCaCl2冰干冰(3)小于MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；且r(Mg2)r(Na)、r(O2)r(Cl)(4)48(5)水分子之间形成氢健【解析】(2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体，熔点最高，冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。(4)铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析，864，氯化钙类似于氟化钙，Ca2的配位数为8，Cl配位数为4。9.【答案】(1)812(2)O16(3)金属键(4)H3BO3分子间作用力(5)gcm3【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12，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)图中B原子最外层三个电子形成三条共价键，最外层共6个电子，H原子达到2电子稳定结构，只有氧原子形成两条键达到8电子稳定。H3BO3晶体是分子晶体，相互之间通过氢键相连，每个B原子形成三条BO极性键，每个O原子形成一条OH极性价键，共6条极性键。(3)金属键理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成整块晶体的电子气，被所有原子所共用，从而把所有的原子联系在一起，可以用来解释金属键的本质，金属的延展性、导电性、传热性。(4)H3BO3晶体是分子晶体，熔点最低，熔化时克服了分子间作用力。(5)一个晶胞中实际拥有的离子数：较小的离子数为81/861/24，而较大的离子为8个，从而确定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晶体的密度为478 gmol1(a108cm)36.021023mol1gcm3。10.【答案】(1)离子键共价键分子间SiO2KClO3I2(2)(3)CO2H2H2、CO2、HFHF(NH4)2SO4SiCSiC(NH4)2SO4HFCO2H2(4)金属晶体分子晶体离子晶体原子晶体(5)NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，故SiF4的熔点低；Mg2的半径比Na的半径小，Mg2带2个单位正电荷数比Na多，故MgF2的熔点比NaF高(6)分子晶体bc【解析】(1)氯酸钾是离子晶体，熔化离子晶体时需要克服离子键的作用力；二氧化硅是原子晶体，熔化原子晶体时需要克服共价键的作用力；碘为分子晶体，熔化分子晶体时需克服的是分子间的作用力。由于原子晶体是由共价键形成的空间网状结构的晶体，所以原子晶体的熔点最高；其次是离子晶体；由于分子间作用力与化学键相比较要小得多，所以碘的熔点最低。(2)先把六种晶体分类。原子晶体：、；离子晶体：；金属晶体：；分子晶体：、。由于C原子半径小于Si原子半径，所以金刚石的熔点高于晶体硅；CO2和CS2同属于分子晶体，其熔点与相对分子质量成正比，故CS2熔点高于CO2；Na在通常状况下是固态，而CS2是液态，CO2是气态，所以Na的熔点高于CS2和CO2；Na在水中即熔化成小球，说明它的熔点较NaCl低。(6)根据“相似相溶