高考化学一轮复习 第六板块 专题十一 物质结构与性质 跟踪检测（三十六）晶体结构及其性质-人教版高三化学试题

跟踪检测（三十六）晶体结构及其性质1．下列关于晶体的结构和性质的叙述正确的是()A．分子晶体中一定含有共价键B．原子晶体中共价键越强，熔点越高C．离子晶体中含有离子键，不含有共价键D．金属阳离子只能存在于离子晶体中解析：选B稀有气体晶体为分子晶体，不含共价键，A项错误；原子晶体中共价键越强，熔点越高，B项正确；离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键，C项错误；金属阳离子也可以存在于金属晶体中，D项错误。2．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()①SiO2和SO3②晶体硼和HCl③CO2和SO2④晶体硅和金刚石⑤晶体氖和晶体氮⑥硫黄和碘A．①②③ B．④⑤⑥C．③④⑥ D．①③⑤解析：选C属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄、碘，属于原子晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅、金刚石，但晶体氖是由稀有气体分子构成的，分子间不存在化学键。3．下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高B．HF、HCl、HBr、HI的熔、沸点顺序为HF＞HI＞HBr＞HClC．金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低解析：选CA项、B项中分子晶体熔、沸点高低与分子间的范德华力有关，含有氢键时会出现反常现象，与分子内共价键无关。D项离子晶体内存在的是离子键。4．下面有关晶体的叙述中，错误的是()A．白磷晶体中，分子之间通过共价键结合B．金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子C．在NaCl晶体中每个Na＋(或Cl－)周围都紧邻6个Cl－(或Na＋)D．离子晶体在熔化时，离子键被破坏，而分子晶体熔化时，化学键不被破坏解析：选AA项，白磷晶体为分子晶体，分子之间通过范德华力结合，错误；B项，金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子，正确；C项，在NaCl晶体中每个Na＋(或Cl－)周围都紧邻6个Cl－(或Na＋)，正确；D项，离子晶体在熔化时，离子键被破坏，而分子晶体熔化时，分子间作用力被破坏，化学键不被破坏，正确。5．朱经武(PaulChu)教授等发现钇钡铜氧化合物在90K时即具有超导性，该化合物的部分结构如图所示：该化合物以Y2O3、BaCO3和CuO为原料，经研磨烧结而成，其原料配比(物质的量之比)为()A．1∶1∶1 B．1∶4∶6C．1∶2∶3 D．2∶2∶3解析：选B晶胞中钡原子个数为2，铜原子个数为eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,4)×8＝3，钇原子个数为1，则Y2O3、BaCO3、CuO之比为eq\f(1,2)×1∶2∶3＝1∶4∶6。6．X和Y两种元素的核电荷数之和为22，X的原子核外电子数比Y的少6个。下列说法中不正确的是()A．X的单质固态时为分子晶体B．Y的单质为原子晶体C．X与Y形成的化合物固态时为分子晶体D．X与碳形成的化合物为分子晶体解析：选C由题意可知，X是O，Y是Si。固态O2及O与碳形成的化合物(CO、CO2)均为分子晶体，Si的单质为原子晶体，A、B、D正确；SiO2为原子晶体，C错误。7．下列性质适合于分子晶体的是()A．熔点1070℃，易溶于水，水溶液导电B．熔点10.31℃，液态不导电，水溶液导电C．能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃D．熔点97.81℃，质软、导电，密度为0.97g·cm－3解析：选BCA项，熔点1070℃，与分子晶体的特点严重不符，错误；B项，熔点为10.31℃，熔点低，符合分子晶体的特点，液态不导电，是由于液态时，只存在分子，没有离子，水溶液能导电，溶于水后，分子在水分子的作用下，电离出自由移动的离子，正确；C项，单质硫能溶于CS2、熔点112.8℃，沸点444.6℃，单质硫是分子晶体，正确；D项，金属钠熔点为97.81℃，质软、导电、密度0.97g·cm－3，金属钠为金属晶体，错误。8.高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为0价，部分为－2价。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞，则下列说法正确的是()A．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有4个K＋和4个Oeq\o\al(－,2)B．晶体中每个K＋周围有8个Oeq\o\al(－,2)，每个Oeq\o\al(－,2)周围有8个K＋C．晶体中与每个K＋距离最近的K＋有8个D．晶体中与每个Oeq\o\al(－,2)距离最近的Oeq\o\al(－,2)有6个解析：选A由晶胞的结构知，有8个K＋位于顶点，6个K＋位于面心，则晶胞中含有的K＋数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；有12个Oeq\o\al(－,2)位于棱上，1个Oeq\o\al(－,2)处于中心，则晶胞中含有Oeq\o\al(－,2)数为12×eq\f(1,4)＋1＝4，所以超氧化钾的化学式为KO2；晶体中每个K＋周围有6个Oeq\o\al(－,2)，每个Oeq\o\al(－,2)周围有6个K＋，晶体中与每个K＋(或Oeq\o\al(－,2))距离最近的K＋(或Oeq\o\al(－,2))有12个。9．铁有δ、γ、α三种同素异形体，如图所示，三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法不正确的是()A．将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同B．α­Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个C．若δ­Fe晶胞边长为acm，α­Fe晶胞边长为bcm，则两种晶体密度比为2b3∶a3D．δ­Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个解析：选A根据已知信息可知，将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体分别是α­铁和δ­铁，类型不相同，A不正确；根据晶胞的结构特点可知，B正确；δ­Fe晶胞中含有2个铁原子，α­Fe晶胞中含有1个铁原子，两种晶体密度比为2b3∶a3，C正确；由题意根据δ­Fe晶胞可知，选项D正确。10．根据下列结构示意图，判断下列说法中不正确的是()A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－形成正八面体B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键数目比为1∶2D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE解析：选D根据晶胞的结构示意图可知，在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－是6个，形成正八面体，A正确；在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4个Ca2＋，B正确；在金刚石晶体中，平均每个碳原子形成2个共价键，碳原子与碳碳键数目比为1∶2，C正确；该物质形成的晶体是分子晶体，化学式应该是E4F4或F4E4，D不正确。11．M是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题：(1)单质M的晶体类型为________，晶体中原子间通过________作用形成面心立方密堆积，其中M原子的配位数为________。(2)元素Y基态原子的核外电子排布式为________，其同周期元素中，第一电离能最大的是________(写元素符号)。元素Y的含氧酸中，酸性最强的是________(写化学式)，该酸根离子的立体构型为________。(3)M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。①该化合物的化学式为________，已知晶胞参数a＝0.542nm，此晶体的密度为__________g·cm－3。(写出计算式，不要求计算结果。阿伏加德罗常数为NA)②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是__________________。此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色，深蓝色溶液中阳离子的化学式为________。解析：(1)单质铜的晶体类型为金属晶体，晶体中微粒间通过金属键作用形成面心立方密堆积，铜原子的配位数为12。(2)氯元素为17号元素，位于第三周期，根据构造原理知其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，同周期元素由左向右元素原子的第一电离能逐渐增大，故其同周期元素中，第一电离能最大的是Ar。氯元素的含氧酸中，酸性最强的是HClO4，该酸根离子中氯原子为sp3杂化，没有孤对电子，立体构型为正四面体形。(3)①根据晶胞结构利用切割法分析，每个晶胞中含有铜原子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，氯原子个数为4，该化合物的化学式为CuCl；则1mol晶胞中含有4molCuCl，1mol晶胞的质量为4×99.5g，又晶胞参数a＝0.542nm，此晶体的密度为eq\f(4×99.5,NA×0.5423×10－21)或eq\f(4×MCuCl,NA×a3×10－21)g·cm－3。②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是Cu＋可与氨形成易溶于水的配位化合物。该溶液在空气中Cu＋被氧化为Cu2＋，故深蓝色溶液中阳离子的化学式为[Cu(NH3)4]2＋。答案：(1)金属晶体金属键12(2)1s22s22p63s23p5ArHClO4正四面体(3)①CuCleq\f(4×99.5,NA×0.5423×10－21)或eq\f(4×MCuCl,NA×a3×10－21)②Cu＋可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子)[Cu(NH3)4]2＋12．C、Si、Ge、Sn是同族元素，该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要应用。请回答下列问题：(1)Ge的原子核外电子排布式为_________________________________________。(2)SiO2晶体的空间构型是______________，其中氧原子的杂化方式为____________，硅氧之间共价键的类型是__________(填“σ”或“π”键)。(3)C、Si、Sn三种元素的单质中，属于分子晶体的是________(填一种)。已知SnO2是离子晶体，其主要物理性质有________________________________(写出2条即可)。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2(2)正四面体sp3σ键(3)C60等富勒烯类(或其他合理答案)熔融时能导电、熔点较高(合理即可)13．生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气(主要成分为CO、CO2等)与H2混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。(1)上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式：________________。(2)根据等电子原理，写出CO分子的结构式____________。(3)甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。①甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是______________；甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为________________。②甲醛分子的空间构型是____________；1mol甲醛分子中σ键的数目为________________。③在1个Cu2O晶胞(结构如图所示)中，所包含的Cu原子数目为________________。解析：(1)Zn的原子序数为30，注意3d轨道写在4s轨道的前面；(2)依据等电子原理可知，CO与N2为等电子体，N2分子的结构式为NN，互为等电子体分子的结构相似，则CO的结构式为CO；(3)甲醇分子之间形成了分子间氢键，甲醛分子间只是分子间作用力，而没有形成氢键，故甲醇的沸点高；甲醛分子中含有碳氧双键，故碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化；分子的空间构型为平面三角形；1mol甲醛分子中含有2molC—Hσ键，1molC—Oσ键，故含有σ键的数目为3NA；依据晶胞示意图可以看出Cu原子处于晶胞内部，所包含的Cu原子数目为4。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2(2)CO(3)①甲醇分子之间形成了氢键sp2杂化②平面三角形3NA③414．氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，目前所采用或正在研究的主要储氢材料有：配位氢化物、富氢载体化合物、碳质材料、金属氢化物等。(1)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。①Ti2＋基态的电子排布式可表示为__________________。②BHeq\o\al(－,4)的空间构型是________________(用文字描述)。(2)液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N2＋3H2eq\o(,\s\up7(储氢),\s\do5(输氢))2NH3实现储氢和输氢。下列说法正确的是________(填字母)。a．NH3分子中N原子采用sp3杂化b．相同压强时，NH3沸点比PH3高c．[Cu(NH3)4]2＋中，N原子是配位原子d．CN－的电子式为(3)Ca与C60生成的Ca32C60能大量吸附H2①C60晶体易溶于苯、CS2，说明C60是________分子(填“极性”或“非极性”)；②1molC60分子中，含有σ键数目为________。(4)MgH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞结构如图②所示，已知该晶体的密度为ag·cm－3，则晶胞的体积为____cm3[用a、NA表示(NA表示阿伏加德罗常数)]。解析：(1)①Ti为22号元素，价电子排布为3d24s2，Ti失去4s上面的两个电子生成Ti2＋，则Ti2＋基态电子排布式为[Ar]3d2。②BHeq\o\al(－,4)中，B可以提供3个电子，整个离子得一个电子，由eq\f(1,2)(3＋1－4×1)＝0知，B中无孤对电子，为sp3杂化，BHeq\o\al(－,4)为正四面体。(2)NH3分子中N有一对孤对电子，为sp3杂化；NH3分子间可以形成氢键，故沸点比PH3高；[Cu(NH3)4]2＋中，NH3为配体，N原子提供孤对电子，为配位原子；CN－与N2互为等电子体，故与N2的电子式相似，即C与N之间存在三对共用电子对。(3)①根据相似相溶原理，苯和CS2均为非极性分子，则C60也为非极性分子。②从C60的分子结构看，每个碳形成两个单键，一个双键，而单键为σ键，双键中有一个也为σ键，但单键或双键均被重复了2次，故60个碳原子形成的σ键共有：60×3×eq\f(1,2)＝90，即σ键数目为90NA。(4)由晶胞图知，含Mg为8×eq\f(1,8)＋1＝2，H位于面心，含H为4×eq\f(1,2)＋2＝4，则一个晶胞中含有2个MgH2，V＝eq\f(m,ρ)＝eq\f(\f(26,NA),a)×2＝eq\f(52,a·NA)cm3。答案：(1)①1s22s22p63s23p63d2(或[Ar]3d2)②正四面体(2)abcd(3)①非极性②90×6.02×1023(或90NA)(4)eq\f(52,a·NA)15．(2018·江苏启东中学月考)碳元素在自然界中分布很广，在地壳中其丰富程度位列第14位，远低于氧、硅、铝、铁等元素。但是，碳却是存在形式最复杂的元素，如煤、石油、天然气、动植物体、石灰石、白云石、二氧化碳等。请回答下列问题：(1)基态碳原子的核外电子排布式为___________________________________________。(2)在CO2分子中，碳原子采用____________杂化轨道与氧原子成键。(3)COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化成键，应用价层电子对互斥理论，预测COCl2分子的空间构型为________________。(4)二茂铁(C5H5)2Fe是Fe2＋与环戊二烯基形成的一类配合物，实验室测定铁的含量可用配位剂邻二氮菲()，它能与Fe2＋形成红色配合物(如图甲)，该配离子中Fe2＋与N原子形成的配位键共有________个。(5)普鲁士蓝可用作染料，它的结构如图乙所示。普鲁士蓝中，n(K＋)∶n(Fe3＋)∶n(Fe2＋)∶n(CN－)＝________。(6)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体相似，但CaC2晶体中哑铃形Ceq\o\al(2－,2)的存在，使晶胞沿一个方向拉长(如图丙)。CaC2中Ceq\o\al(2－,2)与Oeq\o\al(2＋,2)互为等电子体，Oeq\o\