高考化学新课堂一轮总复习（课时练小专题练单元检测）第十一单元物质结构与性质（选考）第3节晶体结构与性质

第3节晶体结构与性质一、选择题1．(2018届河北石家庄辛集中学期中)有关晶体的下列说法中正确的是()。A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定B．原子晶体中共价键越强，熔点越高C．冰融化时水分子中共价键发生断裂D．氯化钠熔化时离子键未被破坏2．下列说法正确的是()。图1图2图3图4A．钛和钾都采取图1的堆积方式B．图2为金属原子在二维空间里的非密置层放置，此方式在三维空间里堆积，仅得简单立方堆积C．图3是干冰晶体的晶胞，晶胞棱长为acm，则在每个CO2周围最近且等距离的CO2有8个D．图4是一种金属晶体的晶胞，它是金属原子在三维空间以密置层采取ABCABC……堆积的结果3．(2018届云南曲靖一中月考)已知C3N4晶体可能具有比金刚石还大的硬度，且原子间均以单键结合，下列说法正确的是()。A．C3N4晶体中C—N共价键的键长比金刚石中的C—C共价键的键长要长B．C3N4晶体与SiO2晶体类型一致，二者都有较高的熔沸点C．C3N4晶体中每个C原子连接3个N原子，每个N原子连接4个C原子D．C3N4晶体中除了有共价键外还有范徳华力4．(2018年浙江联考)下列说法正确的是()。A．二氧化硅与二氧化碳都是共价化合物，且晶体类型相同B．氧气生成臭氧的过程中有化学键的断裂和生成C．因为氮气的键能比氧气的键能大，所以氮气的沸点比氧气的高D．硫与氖晶体均是由单原子构成的分子晶体5．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()。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①6，②8，③8，④12D．空间利用率的大小关系为①<②<③<④6．下图所示晶体结构是一种具有优良的压电、光电等功能的晶体材料的最小结构单元(晶胞)。晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是(各元素所带电荷均已略去)()。A．8BaTi8O12B．8BaTi4O9C．6BaTiO3D．3BaTi2O37．下图分别代表NaCl、金刚石、干冰、石墨结构的一部分。下列说法正确的是()。A．NaCl晶体只有在熔融状态下离子键被完全破坏，才能形成自由移动的离子B．金刚石中存在的化学键只有共价键，不能导电C．干冰中的化学键只需吸收很少的热量就可以破坏，所以干冰容易升华D．石墨中碳原子的最外层电子都参与了共价键的形成，故熔点很高、硬度很大二、非选择题8．(2018届重庆一中月考)人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后，第四种将被广泛应用的金属被科学家预测是钛(Ti)，它被誉为“未来世纪的金属”。试回答下列问题：图1图2图3(1)Ti元素原子序数为22，它在元素周期表中的位置是第________周期第________族；其基态原子的电子排布式为____________________。(2)在Ti的化合物中，可以呈现＋2、＋3、＋4三种化合价，其中以＋4价的Ti最为稳定。偏钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构示意图如图1所示，它的化学式是____________，其中Ti4＋的氧配位数为____________，Ba2＋的氧配位数为____________。(3)常温下的TiCl4是有刺激性臭味的无色透明液体，熔点－23.2℃，沸点136.2℃，所以TiCl4应是__________化合物，其固体是__________晶体。TiCl4在潮湿空气中易挥发，水解而冒白烟，这是因为水解后有(4)已知Ti3＋可形成配位数为6的配合物，其空间构型为正八面体，如图2所示，我们通常可以用图3所示的方法来表示其空间构型(其中A表示配体，M表示中心原子)。配位化合物[Co(NH3)4Cl2]的空间构型也为八面体型，它有____种同分异构体，请将其结构画出________________________________。9．(2018届湖南郴州质检)A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，其中非金属元素A的基态原子中成对电子数是未成对电子数的两倍，C元素在地壳中含量最高，D的单质是短周期中熔点最低的金属，E的合金是我国使用最早的合金。(1)E元素的基态原子电子排布式为____________________。(2)A的某种氢化物A2H2分子中含有________个σ键和________个π键。(3)A的含氧酸根离子AOeq\o\al(n－,3)的空间构型是________。(4)B的最简单氢化物的沸点比A的最简单氢化物的沸点高得多，其原因是________________________________________________。(5)E的最高价氧化物对应的水化物溶解于氨水中生成的复杂化合物的化学式是____________。(6)下图是D单质的晶体堆积方式，这种堆积方式的晶胞中原子的配位数为________，若该原子的半径为rpm，此晶体的密度ρ＝____________g·cm－3(用含r的代数式表示，阿伏加德罗常数用NA表示)。10．(2018届湖北荆州中学质检)原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多的元素之一，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。回答下列问题：(1)W＋的电子排布式为____________________，Y2X2分子中σ键与π键数之比为________。(2)化合物ZX3比YX4易液化，主要原因是____________________________。(3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物分子的结构式是________________。(4)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是____________；如果该晶体的密度为dg·cm－3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中两个距离最近的氯离子中心间的距离为____________cm。ZX3的VSEPR构型为________，ZF3分子的空间构型为________；ZX3容易与W2＋形成配离子，但ZF3不易与W2＋形成配离子，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。11．砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：(1)写出基态As原子的核外电子排布式：________________________。(2)根据元素周期律，原子半径Ga________As，第一电离能Ga________As(填“大于”或“小于”)。(3)AsCl3分子的立体构型为________________，其中As的杂化轨道类型为________。(4)GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是(5)GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm－3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为__________，Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半径分别为rGapm和rAspm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为______________________第3节晶体结构与性质1．B解析：分子的稳定性与分子中的化学键有关，与分子间作用力无关，故A错误；原子晶体中物质的熔点与化学键强弱有关，原子晶体中共价键越强，熔点越高，故B正确；冰融化时，发生变化的是水分子之间的距离，而水分子内部的O—H共价键没有发生断裂，故C错误；氯化钠熔化时，离子键被破坏，故D错误。2．D解析：图1表示的堆积方式为六方最密堆积，K采用体心立方堆积，A错误；非密置层在三维空间堆积可得到简单立方堆积和体心立方堆积，B错误；干冰晶体的晶胞属于面心立方晶胞，配位数为12，即每个CO2周围距离相等的CO2分子有12个，C错误；图4的晶胞为面心立方堆积，金属原子在三维空间里密置层采取ABCABC……堆积，D正确。3．B解析：因N的原子半径比C的原子半径小，则C3N4晶体中C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要短，A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错误；C3N4晶体是原子晶体，不存在范德华力，D错误。4．B解析：SiO2中Si与O形成共价键，CO2中C与O形成共价键，所以二者都是共价化合物，但是SiO2形成的是原子晶体，CO2形成的是分子晶体，A错误；所有化学反应过程都是反应物中化学键断裂后，重新组合新化学键生成产物，B正确；N2与O2的晶体都是分子晶体，二者沸点的高低取决于分子间作用力的相对大小，与分子中共价键的键能无关，C错误；硫原子最外层没有达到8电子稳定结构，所以晶体中必然是通过某种形式构成稳定的分子，再通过分子间作用力形成晶体，D错误。5．B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，②与③判断有误，A错误；每个晶胞含有的原子数分别为①8×eq\f(1,8)＝1，②8×eq\f(1,8)＋1＝2，③8×eq\f(1,8)＋1＝2，④8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，B正确；晶胞③中原子的配位数应为12，其他判断正确，C错误；四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，D错误。6．C解析：由图可知，晶体中钛原子位于立方体的顶点，为8个晶胞所共用，每个晶胞中与钛原子紧邻的氧原子数为3，且每个氧原子位于晶胞的棱上，为4个晶胞所共用，故晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数为3×8×eq\f(1,4)＝6；再根据均摊法可计算出晶体中每个晶胞中各元素原子的数目：“Ba”为1，“Ti”为8×eq\f(1,8)＝1，“O”为12×eq\f(1,4)＝3，故此晶体材料的化学式为BaTiO3。7．B解析：NaCl是离子化合物，在溶于水或熔融状态下离子键均能被完全破坏，故A错误；金刚石为原子晶体，化学键只有共价键，不能导电，故B正确；干冰属于分子晶体，干冰升华是物理变化，破坏的是分子间作用力，化学键不变，故C错误；石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构，而每个碳原子还有一个2p轨道，其中有一个2p电子，这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键，因而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动，类似金属键的性质，石墨为层状结构，层与层之间通过范德华力连接，所以石墨的熔点很高，但硬度较小，故D错误。8．(1)四ⅣB[Ar]3d24s2或1s22s22p63s23p63d24s2(2)BaTiO3612(3)共价分子HCl(4)2解析：(2)在每个晶胞中均有1个Ba原子，8个Ti原子均被8个晶胞共用，每个晶胞中只有一个Ti原子，12个O原子均被4个晶胞共用，每个晶胞中含有3个O原子，故化学式为BaTiO3，Ti4＋的氧配位数为6，Ba2＋的氧配位数为12。(3)常温下的TiCl4是有刺激性臭味的无色透明液体，熔点－23.2℃，沸点136.2℃，熔沸点较低，属于分子晶体，分子由共价键形成，TiCl4在潮湿空气中易挥发，水解而冒白烟，有HCl生成。(4)Co3＋位于正八面体的中心，NH3和Cl－位于正八面体顶点，当两个Cl－相邻时为一种结构，两个Cl－不相邻时为另一种结构，共有两种结构。9．(1)1s22s22p63s23p63d104s1(2)32(3)正三角形(4)氨分子间可以形成氢键而甲烷分子间不能(5)[Cu(NH3)4](OH)2(6)8eq\f(69\r(3),32NAr3)×1030解析：A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，C元素在地壳中含量最高，C是氧元素；非金属元素A的基态原子中成对电子数是未成对电子数的两倍，其原子序数小于氧元素，则A是碳元素，所以B是氮元素；D的单质是短周期中熔点最低的金属，则D是钠元素；E的合金是我国使用最早的合金，则E是铜元素。(1)铜的原子序数是29，铜元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。(2)A的某种氢化物A2H2分子是乙炔，乙炔的结构式为H—C≡C—H，则分子中含有3个σ键和2个π键。(3)A的含氧酸根离子COeq\o\al(2－,3)中碳原子的价层电子对数＝3＋eq\f(4＋2－2×3,2)＝3，所以碳酸根的空间构型是平面正三角形。(4)氨分子间可以形成氢键而甲烷分子间不能，所以氨的沸点比甲烷高。(5)铜的最高价氧化物对应的水化物氢氧化铜溶解于氨水中生成的复杂化合物的化学式是[Cu(NH3)4](OH)2。(6)由图可知这种堆积方式是体心立方堆积，晶胞中原子的配位数为8。若该原子的半径为rpm，则晶胞体心的对角线是4rpm，所以晶胞的边长是eq\f(4r,\r(3))pm。该晶胞的体积是eq\f(64r3,3\r(3))×10－30cm3。晶胞中含有2个钠原子，则此晶体的密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(2×23,NA),\f(64r3,3\r(3))×10－30)g·cm－3＝eq\f(69\r(3),32NAr3)×1030g·cm－3。10．(1)[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d103∶2(2)NH3分子间存在氢键，沸点高(3)(4)CuCleq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(4×99.5,d·NA))(5)四面体形三角锥形F的电负性比N大，N—F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2＋形成配位键解析：原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多的元素之一，X是C或H；Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Y是C，则X是H；Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，Z是N；W的原子序数为29，W是Cu。(1)铜的原子序数是29，则Cu＋的电子排布式为[Ar]3d10，C2H2分子中含有2个碳氢单键和有1个碳碳三键，则分子中σ键与π键数之比为3∶2。(2)NH3分子间存在氢键，沸点高，因此比甲烷易液化。(3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，这两种物质分别是CO2和N2O，根据CO2的结构式可知N2O的结构式是。(4)根据晶胞的结构可知含有的原子个数分别是8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4,12×eq\f(1,4)＋1＝4，则化学式为CuCl；设晶胞的边长是acm，则晶体中两个距离最近的氯离子中心间的距离为eq\f(\r(2),2)acm。由于d×a3＝eq\f(4×99.5,NA)，所以晶体中两个距离最近的氯离子中心间的距离为eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(4×99.5,d·NA))cm。(5