高二化学晶体的结构与性质专项训练单元-期末复习提优专项训练试卷

高二化学晶体的结构与性质专项训练单元期末复习提优专项训练试卷一、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HC12．三硫化四磷用于制造火柴即火柴盒摩擦面，分子结构如图所示。下列有关三硫化四磷的说法正确的是（）A．该物质中磷元素的化合价为＋3B．22gP4S3含硫原子数目约为1.806×1023C．该物质分子结构中S、P最外层电子数均不为8D．该物质分子中全是极性共价键3．氮化铝（AlN）具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性能，被广泛应用于电子工业、陶瓷工业等领域，其结构类似于金刚石。一定条件下，氮化铝可通过反应Al2O3+N2+3C=2AlN+3CO合成，下述正确的是A．氮化铝晶体属于分子晶体B．由于AlN相对分子质量比立方BN大，所以熔沸点AlN比BN高C．AlN中原子Al杂化方式为sp2，N杂化方式为sp3D．氮化铝晶体中含有配位键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．下列大小关系正确的是A．熔点：NaI＞NaBr B．硬度：MgO＞CaOC．晶格能：NaCl＜NaBr D．熔沸点：CO2＞NaCl6．下列说法正确的是A．氯化氢气体溶于水破坏离子键，产生H+和Cl-B．硅晶体熔化与碘化氢分解需克服的化学键类型相同C．NH3和HCl都极易溶于水，是因为都可以和H2O形成氢键D．CO2和SiO2的熔沸点和硬度相差很大，是由于它们所含的化学键类型不同7．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8．美国LawreceLiermore国家实验室（LINL）成功地在高压下将CO2转化为具有类似CO2结构的原子晶体，下列关于CO2的原子晶体说法，正确的是：A．CO2原子晶体和分子晶体互为同分异构体B．在一定条件下,CO2原子晶体转化为CO2分子晶体是物理变化C．CO2的原子晶体和CO2分子晶体具有相同的物理性质和化学性质D．在CO2的原子晶体中，每一个C原子周围结合4个O原子，每一个O原子跟2个C原子相结合9．氮、磷、硼、砷的化合物用途非常广泛。根据所学知识回答下列问题：(1)如图所示，每条折线表示周期表ⅣA-ⅦA中的某一族元素氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一种氢化物，其中a、b、c、d、e对应元素电负性最大的是__（用元素符号表示），e点代表的第三周期某元素的基态原子核外电子占据的最高能层符号为__，该能层具有的原子轨道数为__。(2)已知反应：(CH3)3C-F+SbF5→(CH3)3CSbF6，该反应可生成(CH3)3C+，该离子中碳原子杂化方式有__。(3)一种新型储氢化合物氨硼烷是乙烷的等电子体，且加热氨硼烷会慢慢释放氢气，推断氨硼烷的结构式为__（若含有配位键，要求用箭头表示）。(4)PCl5是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在148℃液化，形成一种能导电的熔体，测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正八面体形阴离子，熔体中P－Cl的键长只有198nm和206nm两种，这两种离子的化学式为__；正四面体形阳离子中键角大于PCl3的键角原因为___。(5)砷化硼为立方晶系晶体，该晶胞中原子的分数坐标为：B：（0，0，0）；（，，0）；（，0，）；（0，，）As：(，，)；(，，)；(，，)；(，，)①请在图中画出砷化硼晶胞的俯视图__。②与砷原子紧邻的硼原子有__个，与每个硼原子紧邻的硼原子有__个。10．(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)。11．（1）氯酸钾熔化，粒子间克服了________；（填“离子键”“共价键”或“分子间作用力”，下同）；二氧化硅熔化，粒子间克服了______；碘升华，粒子间克服了______。三种晶体的熔点由高到低的顺序是______。（2）下列六种晶体：①CO2、②NaCl、③Na、④Si、⑤CS2、⑥金刚石，它们的熔点由低到高的顺序为_______（用序号表示）。（3）A、B、C、D为四种不同类型的晶体，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3500℃。试推断它们的晶体类型：A．____________；B．____________；C．____________；D．____________。（4）A~D是化学教材中常见的几种晶体结构模型，请填写相应物质的名称：A．____________；B．____________；C．____________；D．____________。12．氯的氧化物是氯与氧的二元化合物的总称，也称为氧化氯。目前Cl2O、ClO2、Cl2O7已能制取。有关数据见下表：化学式Cl2OClO2Cl2O7相对分子质量8767.5183沸点/℃29.781完成下列填空：(1)Cl2O是____酸的酸酐，Cl2O电子式为____________。(2)下列能判断Cl和O两种元素非金属性强弱的是______(选填编号)。a．氧化氯的分子式b．与金属反应得电子的数目c．气态氢化物的稳定性d．最高价氧化物对应水化物的酸性(3)根据分子间作用力对沸点影响的变化规律：组成和结构相似的分子，其沸点随着相对分子质量的增大而升高，但上表中相对分子质量是Cl2O7＞Cl2O＞ClO2，其沸点的变化不是Cl2O7＞Cl2O＞ClO2的原因是___________________________。(4)ClO2和碱溶液反应生成亚氯酸盐（阴离子是ClO2－）和氯酸盐，其离子方程式是________，氧化产物________。（填离子符号）【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.该物质中硫的化合价为-2，磷元素的平均化合价为+1.5价（1个+3价、3个+1价），选项A不正确；B.22gP4S3的物质的量为0.1mol，其中含0.3molS，故含硫原子数目约为1.806×1023，选项B正确；C.该物质分子结构中S、P最外层电子数均为8，选项C不正确；D.该物质分子中有3个P—P键是非极性共价键，选项D不正确。答案选B。3．D【解析】【分析】【详解】A．氮化铝（）结构类似于金刚石，金刚石为原子晶体，则氮化铝（）也为原子晶体，不是分子晶体，故A错误；B．熔沸点与原子间的共价键的键能有关，原子半径越小，键能越大，熔沸点越高，所以熔沸点比要低，故B错误；C．结构与金刚石结构类似，金刚石中的碳为杂化，则原子和原子也为杂化，故C错误；D．结构与金刚石结构类似，金刚石中的碳形成个共价键；原子最外层只有个电子，可以提供空轨道，原子提供孤对电子而形成配位键，故D正确；故选D。【点睛】氮化铝晶体与金刚石类似，均是正四面体结构，每个铝原子与4个氮原子相连，是由原子构成的原子晶体。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．NaI、NaBr都形成离子晶体，由于离子半径I->Br-，所以NaBr的晶格能大，熔点：NaI<NaBr，A不正确；B．由于离子半径Mg2+<Ca2+，所以晶格能MgO＞CaO，硬度MgO＞CaO，B正确；C．NaCl和NaBr都形成离子晶体，离子半径Cl-<Br-，所以晶格能：NaCl>NaBr，C不正确；D．CO2形成分子晶体，NaCl形成离子晶体，所以熔沸点：CO2<NaCl，D不正确；故选B。6．B【解析】【详解】A.HCl是共价化合物，氯化氢气体溶于水时破坏共价键，产生H+和Cl-，A错误；B.硅晶体属于原子晶体，熔化断裂共价键；碘化氢属于分子晶体，碘化氢分解破坏共价键，因此需克服的化学键类型相同，B正确；C.NH3和HCl都极易溶于水，NH3是因为可以和H2O形成氢键，但HCl分子与H2O分子之间不存在氢键，C错误；D.CO2和SiO2的熔沸点和硬度相差很大，是由于CO2属于分子晶体，分子之间以微弱的分子间作用力结合，而SiO2属于原子晶体，原子之间以强的共价键结合，熔化时破坏的作用力性质不同，D错误；故合理选项是B。7．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。8．D【解析】【分析】【详解】A．二氧化碳原子晶体中不含分子，不可能是同分异构体，故A错误；B．CO2原子晶体转化为CO2分子晶体，结构已发生改变，且二者的性质也有较大差异，故二者是不同的物质，所以二者的转变是化学变化，故B错误；C．CO2原子晶体与CO2分子晶体，结构不同，二者是不同的物质，物理性质不同，如CO2原子晶体硬度很大，CO2分子晶体硬度不大，其化学性质也不同，故C错误；D．CO2原子晶体与SiO2结构类似，每个碳原子与4个氧原子通过1对共用电子对连接，每个氧原子与2个碳原子通过1对共用电子对连接，故D正确；故答案选D。9．FM9sp3、sp2PCl4+、PCl6-两者磷原子均采取sp3杂化，PCl3分子中P原子有一对孤电子对，孤电子和对成键电子对斥力更大，PCl4+中P没有孤电子对，正四面体形阳离子中键角大于PCl3的键角412【解析】【分析】(1)从图中可以看出，a、b、c、d都是第二周期元素的氢化物的沸点，由于NH3、H2O、HF分子间都能形成氢键，使它们的沸点升高，只有CH4分子间不能形成氢键，所以沸点最低，从而得出d为CH4的沸点，e为SiH4的沸点。在形成氢化物的分子中，HF形成氢键的能量最大，沸点最高。(2)(CH3)3C+离子中，CH3-价电子对数为4，与3个-CH3相连的C，价电子对数为3，由此可确定碳原子杂化方式。(3)氨硼烷是乙烷的等电子体，则氨硼烷的结构简式为H2NBH2，由此可推出其结构式。(4)PCl5晶体中，正四面体形阳离子应为AB4+型，正八面体形阴离子应为AB6-型，由此可得出两种离子的化学式；正四面体形阳离子中键角大于PCl3的键角，其原因可从孤电子对的排斥作用进行分析。(5)从砷化硼晶体中原子的分数坐标可以看出，B原子在立方体的顶点和面心：As原子在晶胞中的八个小立方体的体心。①砷化硼晶胞的俯视图中，B原子位于正方形的中心、顶点和棱心，4个As原子位于对角线上，且离顶点四分之一处。②与砷原子紧邻的硼原子位于小立体的体心，砷原子位于小立方体的顶点；与每个硼原子(设此硼原子在立方体的顶点)紧邻的硼原子在相交于此顶点的三个面心。【详解】(1)由以上分析可知，d为CH4的沸点，e为SiH4的沸点。在形成氢化物的分子中，HF形成氢键的能量最大，沸点最高。从而得出a、b、c、d、e对应元素电负性最大的是F，在Si的基态原子中，核外电子占据的最高能层符号为M，该能层具有的原子轨道(包括3s、3p、3d所具有的轨道)数共为9。答案为：F；M；9；(2)(CH3)3C+离子中，CH3-价电子对数为4，与3个-CH3相连的C，价电子对数为3，由此可确定碳原子杂化方式分别为sp3、sp2。答案为：sp3、sp2；(3)氨硼烷是乙烷的等电子体，则氨硼烷的结构简式为H2NBH2，由此可推出其结构式为。答案为：；(4)PCl5晶体中，正四面体形阳离子应为AB4+型，正八面体形阴离子应为AB6-型，由此可得出两种离子的化学式分别为PCl4+、PCl6-；正四面体形阳离子中键角大于PCl3的键角，其原因是：两者磷原子均采取sp3杂化，PCl3分子中P原子有一对孤电子对，孤电子和对成键电子对斥力更大，PCl4+中P没有孤电子对，正四面体形阳离子中键角大于PCl3的键角。答案为：PCl4+、PCl6-；两者磷原子均采取sp3杂化，PCl3分子中P原子有一对孤电子对，孤电子和对成键电子对斥力更大，PCl4+中P没有孤电子对，正四面体形阳离子中键角大于PCl3的键角；(5)从砷化硼晶体中原子的分数坐标可以看出，B原子在立方体的顶点和面心：As原子在晶胞中的八个小立方体的体心。①砷化硼晶胞的俯视图中，B原子位于正方形的中心、顶点和棱心，4个As原子位于对角线上，且离顶点四分之一处。则砷化硼晶胞的俯视图为。答案为：；②与砷原子紧邻的硼原子位于小立体的体心，砷原子位于小立方体的顶点，则与砷原子紧邻的硼原子有4个；与每个硼原子(设此硼原子在立方体的顶点)紧邻的硼原子在相交于此顶点的三个面心，则与每个硼原子紧邻的硼原子有12个。答案为：4；12。【点睛】在计算与硼原子距离最近且相等的硼原子时，我们可设定便于观察其周围硼原子所在位置的一个硼原子，即在晶胞右上角的硼原子，它属于8个晶胞。在每个晶胞中，与它距离最近且相等的硼原子分别位于相交的三个面的面心，每个面属于两个晶胞，则与每个硼原子紧邻的硼原子有=12个。10．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-。11．离子键共价键分子间作用力SiO2>KClO3>I2①<⑤<③<②<④<⑥金属晶体分子晶体离子晶体原子晶体氯化铯氯化钠二氧化硅金刚石（或晶体硅）【解析】【分析】【详解】(1)氯酸钾是离子晶体，离子晶体熔化时需要克服离子键；二氧化硅是原子晶体，原子晶体熔化时需要克服共价键；碘为分子晶体，碘升华时需克服的是分子间作用力。由于原子晶体是由共价键形成的具有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要弱得多，所以碘的熔点最低，故答案为：离子键；共价键；分子间作用力；SiO2>KClO3>I2；(2)可将六种晶体分类，原子晶体：④⑥；离子晶体：②；金属晶体：③；分子晶体：①⑤。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，二者组成与结构相似，熔点高低取决于相对分子质量大小，故CS2的熔点高于CO2的熔点；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C