高中化学晶体的结构与性质专项训练知识点-+典型题含答案

高中化学晶体的结构与性质专项训练知识点-+典型题含答案一、晶体的结构与性质1．实验室常用氟化钙固体和浓硫酸混合加热制HF：CaF2+H2SO4(浓)CaSO4+2HF↑。下列关于该反应的说法错误的是A．该反应利用了浓硫酸的酸性和难挥发性B．CaF2晶体中Ca2+和F－的配位数之比为1：2C．影响H2SO4和CaSO4熔点的作用力不同D．HF是极性分子且分子极性强于HC12．碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示，下列说法错误的是（）A．在石墨烯晶体中，每个C原子连接3个六元环B．石墨烯晶体中的化学键全部是碳碳单键C．在金刚石晶体中，C原子采用sp3杂化D．在金刚石晶体中，六元环中最多有4个C原子在同一平面3．下列叙述不正确的是A．金刚石、SiC、NaF、NaCl、、晶体的熔点依次降低B．CaO

晶体结构与NaCl晶体结构相似，CaO

晶体中的配位数为6，且这些最邻近的围成正八面体C．设NaCl

的摩尔质量为，NaCl的密度为，阿伏加德罗常数为

，在NaCl

晶体中，两个距离最近的中心间的距离为D．X、Y

可形成立方晶体结构的化合物，其晶胞中X

占据所有棱的中心，Y

位于顶角位置，则该晶体的化学式为4．下列关于氯化钠晶胞（如图）的说法正确的是（）A．每个晶胞含有6个Na+和6个Cl-B．晶体中每个Na+周围有8个Cl-，每个Cl-周围有8个Na+C．晶体中与每个Na+最近的Na+有8个D．将晶胞沿体对角线AB作投影，CD两原子的投影将相互重合5．下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是（）A．在相同条件下，NH3在水中的溶解度大于CH4B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱C．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高D．CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高6．下列各组物质发生的变化中，所克服的粒子间的作用（力）属同种类型的是（）A．酒精和食盐溶于水B．石英（SiO2）和生石灰的熔化C．氯化钠固体和冰的融化D．碘和干冰的升华7．下列说法正确的是（）A．熔点：锂＜钠＜钾＜铷＜铯B．由于HCl的分子间作用力比HI的强，故HC1比HI稳定C．等质量的金刚石和石墨晶体所含碳碳键的数目相等D．已知离子晶体AB的晶胞如图所示，则每个A+周围距离最近且等距的B-有8个8．科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的，结构简式如图所示。已知该分子中键角都是，下列有关的说法正确的是()A．该分子中N、O原子间形成的共价键是非极性键B．该分子中四个氮原子共平面C．该物质既有氧化性又有还原性D．该分子为非极性分子9．KO2的晶体结构和NaCl相似，KO2可以看作是Na+的位置用K+代替，Cl-的位置用O2-代替，则关于KO2晶体结构的描述正确的是（）A．如图一个超氧化钾小晶胞中含有4个KO2B．和K+距离相同且最近的O2-构成的多面体是正六面体C．和K+距离相同且最近的K+有8个D．和K+距离相同且最近的O2-共有8个10．《天工开物》记载：“凡火药以硝石、硫磺为主，草木灰为辅……而后火药成声”。其中涉及的主要反应为：S+2KNO3+3CK2S+3CO2↑+N2↑。下列说法正确的是（）A．电负性N>OB．CO2分子中C原子为sp1杂化C．单质硫属于共价晶体D．KNO3中化学键只有σ键11．(1)下列元素或化合物的性质变化顺序正确的是__________________A．第一电离能：Cl＞S＞P＞SiB．共价键的极性：HF＞HCl＞HBr＞HIC．晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaID．热稳定性：MgCO3＞CaCO3＞SrCO3＞BaCO3(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为_________，其中Fe的配位数为___________________(3)NH4H2PO4中，电负性最高的元素是________；P的________________杂化轨道与O的2p轨道形成______键。NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示。这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为______________（用n代表P原子数）。(4)高温高压下CO2的晶体结构与SiO2相似，该晶体熔点比SiO2晶体____________（填“高”或“低”）。硅酸盐和SiO2一样，都是以硅氧四面体作为基本结构单元，图中表示一种含n个硅原子的单链式多硅酸根的结构（投影如图），Si原子的杂化类型为_______________，其化学通式可表示为____________________(5)四方晶系CuFeS2晶胞结构如图所示（下一页）。Cu2＋的配位数为_______________，S2-的配位数为__已知：a＝b＝0.524nm，c＝1.032nm，NA为阿伏加德罗常数的值，CuFeS2晶体的密度是_________________g•cm-3(列出计算式)。12．2019年诺贝尔化学奖授予三位开发锂离子电池的科学家。TiS2、LiCoO2和LiMnO2等都是他们研究锂离子电池的载体。回答下列问题：(1)基态Co原子价层电子排布式为_______________________________。(2)已知第三电离能数据:I3(Mn)=3246kJ·mol-1，I3(Fe)=2957kJ·mol-1。锰的第三电离能大于铁的第三电离能,其主要原因是_______________________________。(3)据报道，在MnO2的催化下，甲醛可被氧化成CO2，在处理含HCHO的废水或空气方面有广泛应用。HCHO中键角_________CO2中键角(填“大于”“小于”或“等于")。(4)Co3+、Co2+能与NH3、H2O、SCN-等配体组成配合物。①1mol[Co(NH3)6]3+含______molσ键。②配位原子提供孤电子对与电负性有关，电负性越大，对孤电子对吸引力越大。SCN-的结构式为[S=C=N]-,SCN-与金属离子形成的配离子中配位原子是______(填元素符号)。③配离子在水中颜色与分裂能有关，某些水合离子的分裂能如表所示：由此推知，a______b(填“>”“<”或“=")，主要原因是_______________________。(5)工业上，采用电解熔融氯化锂制备锂，钠还原TiCl4(g)制备钛。已知：LiCl、TiCl4的熔点分别为605°C、-24°C，它们的熔点相差很大，其主要原因是_______________。(6)钛的化合物有2种不同结构的晶体，其晶胞如图所示。二氧化钛晶胞(如图1)中钛原子配位数为__________。氮化钛的晶胞如图2所示,图3是氮化钛的晶胞截面图。已知:NA是阿伏加德常数的值，氮化钛晶体密度为dg·cm-3。氮化钛晶胞中N原子半径为__________pm【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、晶体的结构与性质1．B【解析】【分析】【详解】A.硫酸与CaF2的反应体现了浓硫酸的酸性，且该反应属于难挥发酸制易挥发酸，也体现了浓硫酸的难挥发性，故A正确；B.CaF2晶体中Ca2+和F－的配位数分别是8和4，配位数之比为2:1，故B错误；C.H2SO4是分子晶体，影响熔点的是分子间作用力，CaSO4是离子晶体，影响CaSO4熔点的是离子键的强度，故C正确；D.HF和HC1均为极性分子，H和F的电负性之差较大，则HF分子极性强于HC1，故D正确；故选B。【点睛】CaF2晶胞中拥有4个Ca2+和8个F－，Ca2+和F－的个数比为1：2，CaF2晶体中Ca2+和F－的配位数分别是8和4，配位数之比为2:1是解答关键。2．B【解析】【分析】【详解】A.根据石墨烯结构可知：在石墨烯晶体中，每个C原子与相邻3个C原子形成3个碳碳键，这些C原子形成一个个平面正六边形，通过每个C原子形成了3个六元环，A正确；B.在石墨烯晶体中，C原子采用sp2杂化，物质结构中既有碳碳单键，也有碳碳双键，B错误；C.碳原子价电子数为4，在金刚石晶体中，每个C原子与相邻的4个C原子形成共价键，所有价电子全部参与成键，形成了4个C-C键，C原子采用sp3杂化，C正确；D.在金刚石中，C原子与相邻的4个C原子形成立体网状结构，最小的环上含有6个C原子，其中六元环上能够共平面的C原子数目为4，结构如图所示：，D正确；故合理选项是B。3．D【解析】【详解】A.金刚石、SiC属于原子晶体，键长，故金刚石中化学键更稳定，其熔点更高，NaF、NaCl都属于离子晶体，氟离子半径小于氯离子比较，故NaF的晶格能大于NaCl，则NaF的熔点更高，H2O、H2S都属于分子晶体，水分子之间存在氢键，熔点较高，熔点原子晶体离子晶体分子晶体，故金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低，故A正确；B.CaO晶体结构与NaCl晶体结构相似，氯化钠的晶胞图为，若Ca2+处于体心、棱中间，O2-位于面心、顶点，晶体中体心Ca2+与面心的6个O2-距离最近，Ca2+配位数为6，且这些最邻近的O2-围成正八面体，故B正确；C.氯化钠的晶胞图为，假设绿色球为Cl-，处于面对角线上的Cl-之间距离最近，设二者距离为，则晶胞棱长，晶胞体积，晶胞中Cl-数目，晶胞中Na+数目也是4，晶胞质量，解得，故C正确；D.处于棱的中心的原子为4个晶胞共用，位于顶角的原子为8个晶胞共用，晶胞中X数目，Y数目，则该晶体的组成式为，故D错误，答案选D。4．D【解析】【分析】【详解】A．每个晶胞含有8×+6×=4个Na+，12×+1=4个Cl-，故A错误；B．晶体中每个Na+周围有上下左右前后6个Cl-，同理每个Cl-周围有6个Na+，故B错误；C．NaCl晶体为立方面心，与每个Na+距离相等且最近的Na+可看作顶点和面心位置，个数为3××8=12，故C错误；D．将晶胞分成8个小正方体，CD为右上方小正方体的体对角线，与AB平行，若作投影，则相互重合，故D正确；故选D。【点睛】难点D，注意理解题目的含义，沿体对角线AB作投影。5．B【解析】【分析】【详解】A．NH3与水分子间易形成氢键，而CH4与水之间不能形成氢键，则在相同条件下，NH3在水中的溶解度大于CH4，与分子间作用力有关，故A正确；B．非金属性F＞Cl＞Br＞I，则HF、HCl、HBr、HI热稳定性依次减弱，与共价键有关，与分子间作用力无关，故B错误；C．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，则F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高，与分子间作用力有关，故C正确；D．CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3均为烷烃，结构相似，相对分子质量越大，分子间的作用力越强，沸点越高，其中(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3是同分异构体，支链越多，分子间作用力越小，沸点越低，则CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高，与分子间作用力有关，故D正确；故答案为B。6．D【解析】【分析】【详解】A．酒精和食盐溶于水，前者克服的是分子间的作用力(包括氢键)，后者克服的是离子键，A不合题意；B．石英（SiO2）熔化时，需克服共价键，生石灰熔化时，需克服离子键，B不合题意；C．氯化钠固体熔化时，需克服离子键，冰融化时，需克服分子间的作用力(含氢键)，C不合题意；D．碘和干冰都属于分子晶体，升华时都需克服分子间的作用力，D符合题意；故选D。7．D【解析】【分析】【详解】A.金属键越强其单质的熔点越高，金属键：锂＞钠＞钾＞铷＞铯，则物质的熔点：锂＞钠＞钾＞铷＞铯，A错误；B.HCl比HI稳定是因为分子内的化学键H-Cl键比H-I键强，断裂消耗的能量高，与分子之间的作用力大小无关，B错误；C.金刚石是立体网状结构，每个C原子与相邻的四个C原子形成四个共价键，每个共价键为2个C原子形成，所以属于1个C原子的C-C键数目为4×=2，12g金刚石中含C原子的物质的量是1mol，则其中含有2molC-C键，石墨是层状结构，每个C原子与相邻的3个C原子形成3个共价键，每个共价键为2个C原子形成，所以属于1个C原子的C-C键数目为3×=1.5，12g石墨中含有1.5molC-C键，可见等质量的金刚石和石墨晶体所含碳碳键的数目不相等，C错误；D.A+位于晶胞的顶点上，B-位于晶胞内，通过一个顶点可形成8个晶胞，所以每个A+被8个B-所形成的立方体包围，B-亦被8个A+所形成的立方体包围，每个A+周围距离最近且等距的B-有8个,每个B-周围距离最近且等距的A+有8个，D正确；故合理选项是D。8．C【解析】【分析】【详解】A.由于、为不同的原子，所以、原子间形成极性键，选项A错误；B.该分子中四个氮原子形成三角锥形结构，不共面，选项B错误；C.由化学式可知该物质中氮元素的平均化合价是，处于中间价态，所以该物质既有氧化性又有还原性，选项C正确；D.该分子的正、负电荷重心不重合，所以它是极性分子，选项D错误。答案选C。【点睛】本题考查分子空间构型、物质的性质、极性键和非极性键等知识点，侧重考查基本理论、基本概念，会根据已知知识采用知识迁移的方法进行分析是解本题关键，注意该物质中N元素化合价判断。9．A【解析】【分析】根据题意及观察晶体结构可知，一个超氧化钾小晶胞是一个立方体，每个离子周围有6个离它最近的异号离子；K+占据晶胞的8个顶点和6个面心，每个晶胞占有K+数为：8×+6×=4；O2-占据晶胞的12条棱心和体心，每个晶胞占有O2-数为：12×+1=4。可在此基础上对各选项作出判断。【详解】A.根据分析，图中一个超氧化钾小晶胞中含有4个K+和4个O2-，所以一个超氧化钾小晶胞中含有4个KO2，A选项正确；B.和K+距离相同且最近的O2-有6个：上、下、左、右、前、后各1个，构成的多面体是正八面体，B选项错误；C.根据晶胞的含义，观察晶胞结构可知，K+距离相同且最近的K+有12个，C选项错误；D.由B选项可知，和K+距离相同且最近的O2-共有6个，D选项错误；答案选A。10．B【解析】【分析】【详解】A.元素的非金属性越强，电负性越大，非金属性O>N，则电负性O>N，故A错误；B.CO2分子的空间构型为直线形，分子中C原子为sp杂化，故B正确；C.单质硫属于熔沸点低的分子晶体，故C错误；D.KNO3为离子化合物，含有离子键和共价键，故D错误；故选B。11．BC4Osp3σ(PnO3n+1)(n+2)-高sp3(SiO3)n2n-44【解析】【分析】(1)A．第一电离能，一般与非金属性成正比，当电子亚层处于半满、全满时出现反常；B．对于氢化物分子，非金属性越强，键的极性越强；C．晶格能与离子的带电荷成正比，与离子半径的平方成反比；D．热稳定性与分解产物的稳定性有关。(2)蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式与Al2Cl6类似，由结构可确定Fe的配位数。(3)NH4H2PO4中，电负性最高的元素也就是非金属性最强的元素；P与周围的4个O原子相连，价层电子对数为4，从而确定与O的2p轨道形成的键型。由两个已知结构式寻找规律，得出图中磷酸根离子的化学式通式。(4)比较原子晶体熔点，可比较原子半径，半径越小，熔点越高。图中表示一种含n个硅原子的单链式多硅酸根的结构，Si原子的价层电子对数为4，由此确定杂化类型，确定化学通式时，可采用均摊法。(5)Cu2＋位于面心，有2个S2-与它相连；1个S2-与2个Cu2+、2个Fe2+相连。已知：a＝b＝0.524nm，c＝1.032nm，可求出体积，NA为阿伏加德罗常数的值，求CuFeS2晶体的密度，只需求出1个晶胞中所含离子的数目。【详解】(1)A．由于P原子的3p轨道半充满，第一电离能出现反常，所以第一电离能：Cl＞P＞S＞Si，A不正确；B．对于氢化物分子，非金属性越强，键的极性越强，所以共价键的极性：HF＞HCl＞HBr＞HI，B正确；C．晶格能与离子的带电荷成正比，与离子半径的平方成反比，所以晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，C正确；D．对于同主族元素的碳酸盐，金属性越强，其氧化物越稳定，碳酸盐的热稳定性越差，所以热稳定性：MgCO3<CaCO3<SrCO3<BaCO3，D不正确；故选BC。答案为：BC；(2)FeCl3蒸汽状态下以双聚分子存在，则类似于Al2Cl6，即每个Fe与4个Cl形成共价键，其中有1个是配位键，从而得出FeCl3的结构式为，其中Fe的配位数为4。答案为：；4；(3)NH4H2PO4中，电负性最高的元素是O；P与周围的4个O原子相连，价层电子对数为4，所以P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。分析磷酸根离子中P、O原子个数的递变规律，可得出其化学式可用通式表示为(PnO3n+1)(n+2)-。答案为：O；sp3；σ；(PnO3n+1)(n+2)-；(4)高温高压下CO2的晶体结构与SiO2相似，也为原子晶体。比较原子晶体熔点时，可比较原子半径，半径越小，熔点越高，所以该晶体熔点比SiO2晶体高。从一种含n个硅原子的单链式多硅酸根的结构图中可以看出，每个Si与4个O相连，所以Si原子的杂化类型为sp3，在每个结构单元中，有1个Si、4个O，其中有2个O完全属于此结构单元，有2个O被两个结构单元共用，从而得出其化学通式可表示为(SiO3)n2n-。答案为：高；sp3；(SiO3)n2n-；(5)由晶胞结构分析可知，面心上的Cu2+与2个S2-相连，晶胞中每个Cu2+与4个S2-相连，Cu2＋的配位数为4；1个S2-与2个Cu2+、2个Fe2+相连，则每个S2-的配位数为4。晶胞中，Fe2+数为8×+4×+1=4，Cu2+数为6×+4×=4，S2-数为8，晶胞内共含4个CuFeS2，a＝b＝0.524nm，c＝1.032nm，NA为阿伏加德罗常数的值，CuFeS2晶体的密度是g•cm-3。答案为：4；4；。【点睛】在单链结构的多硅酸根中，重复出现的最小结构单元为，其中Si的原子个数为2，1、4号氧原子为两个最小单元所共用，2、3、5、6、7号氧原子完全属于该单元，故每个最小单元的氧原子数目为5+2×=6，Si与O原子数之比这2:6=1:3，故单链结构的多硅酸根的化学式为(SiO3)n2n-。12．3d74s2Mn2+价层电子排布式为3d5，达到稳定结构，不易失电子形成Mn3+，Fe2+价层电子排布式为3d6，要失去1个电子才达到稳定结构，较易形成Fe3+，故锰的第三电离能大于铁小于24S<[Co(H2O)6]3+所带正电荷较多LiCl是离子晶体，TiCl4是分子晶体，离子键比分子间作用力强6【解析】【分析】同一原子的电离能，通常第一电离能<第二电离能<第三电离能，但若电离能突然增大，则此离子应达到稳定结构；不同原子的电离能不同，但若相同类别电离能的差距突然增大，则离子可能处于稳定结构。形成共价键的两原子间只能形成一个σ键，所以，计算微粒中所含σ键的数目时，只需确定有多少个原子间形成共价键。确定配位原子时，需要比较配体中含有孤对电子的元素的吸电子能力，吸电子能力强的非金属原子，难以提供孤电子对与中心离子形成配位键。计算晶胞中原子半径时，需先算出晶胞中所含原子的数目，以便确定质量；然后利用数学公式，建立质量、密度、体积的等量关系式，由此算出原子半径。【详解】(1)基态Co原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，价层电子排布式为3d74s2。答案为：3d74s2；(2)根据离子价层电子排布和洪特规则的特例分析电离能，离子越稳定，越容易生成，生成此离子的电离能越小，此离子再失电子的电离能越大。锰的第三电离能大于铁的第三电离能,其主要