第3章 晶体结构与性质（选拔卷）-【单元测试】2021-2022学年高二化学尖子生选拔卷（人教版2019选择性必修2）（解析版）

第3章晶体结构与性质选拔卷（考试时间：75分钟试卷满分：100分）12345678910111213141516AAACACABCCDDCCBC第Ⅰ卷（选择题共48分）一、选择题：本题共16个小题，每小题3分，共48分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．下列有关晶胞的叙述中，正确的是。A．晶胞是晶体结构中最小的重复单元B．晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞C．所有晶体都是由平行六面体无隙组合而成D．不同晶体中的晶胞的大小和形状均相同【答案】A【解析】A．晶体结构中的最小重复单元是晶胞，A正确；B．由于晶胞要无隙并置排列，必然出现相邻晶胞共用粒子的情况，B错误；C．大部分晶体是由平行六面体形晶胞无隙并置而成，但不是所有晶体，C错误；D．不同晶体中的晶胞形状可能相同，但晶胞的大小不相同，如果形状和大小均相同，则是同一种晶胞，D错误；答案选A。2．通过下列操作获得的物质不是晶体的是A．液态水急速冷却到-108℃ B．凝华获得的碘C．从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜 D．从熔融态以适当速率凝固获得的硫【答案】A【解析】获得晶体的一般途径有三种：熔融态物质凝固；气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；溶质从溶液中析出。B、C、D得到的都是晶体，液态水急速冷却到-108℃得到的是玻璃态物质，不属于晶体，故合理选项是A。3．下列有关说法正确的是A．测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪B．石英玻璃和水晶的衍射图谱相同C．通过乙酸晶体的X射线衍射实验，只能测定晶胞中含有的乙酸分子数，不能推出乙酸分子的空间结构D．晶体的X射线衍射实验不能判断晶体中存在哪些化学键，也不能确定键长和键角【答案】A【解析】A．测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪，A项正确；B．石英玻璃是非晶态二氧化硅，水晶是晶态二氧化硅，则水晶的衍射图谱中会出现分立的斑点或明锐的衍射峰，而石英玻璃的衍射图谱中不会出现分立的斑点或明锐的衍射峰，二者的衍射图谱不同，B项错误；C．通过晶体的X射线衍射实验，可以判断出晶体中哪些原子间存在化学键，确定键长和键角，从而得出物质的空间结构，C项错误。D．通过晶体的X射线衍射实验，可以判断出晶体中哪些原子间存在化学键，确定键长和键角，从而得出物质的空间结构，D项错误；故选A。4．AB型物质形成的晶体多种多样，下列图示的几种结构最有可能是分子晶体的是A．①②③④ B．②③⑤⑥ C．②③ D．①④⑤⑥【答案】C【解析】从结构上看：①④⑤⑥构成晶体的结构单元都是向外延伸和扩展的，符合离子晶体和原子晶体的结构特点，而②和③的结构没有这种特点，不能再以化学键与其它原子结合，该结构可以看成一个分子，所以可能是分子晶体。故答案为C。5．下列说法正确的有①分子晶体的构成微粒是分子，都具有分子密堆积的特征②冰融化时，分子中H-O键发生断裂③分子晶体在干燥或熔融时，均能导电④分子晶体中，分子间作用力越大，通常熔点越高⑤分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔点一定越高⑥分子晶体的熔、沸点一般比较低⑦分子晶体中，分子间以分子间作用力相结合，分子间作用力越大，分子越稳定A．2项 B．3项 C．4项 D．5项【答案】A【解析】①分子晶体的构成微粒是分子，但只含有分子间作用力的分子晶体具有分子密堆积的特征，含有氢键的分子晶体不是密堆积，故①错误；②冰熔化克服氢键，属于物理变化，水分子中H-O键没有断裂，故②错误；③分子晶体在干燥或熔融时，均不能导电，故③错误；④分子晶体中，分子间作用力越大，分子的熔、沸点越高，故④正确；⑤分子晶体熔化时破坏分子间作用力，不破坏分子内共价键，即说明分子内共价键键能大小与该分子晶体的熔点高低无关，故⑤错误；⑥分子晶体熔化时破坏分子间作用力，而分子间作用力一般较弱，导致其熔沸点较低，故⑥正确；⑦分子的稳定性与分子间作用力无关，稳定性属于化学性质，分子间作用力影响物理性质，故⑦错误；只有④、⑥正确，故答案为A。6．下列关于和的描述不正确的是A．为共价晶体，为分子晶体B．两者中心原子采取的杂化方式不同C．和都是非极性分子D．晶体的熔点比晶体高【答案】C【解析】A．二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体，二氧化碳是由二氧化碳分子形成的分子晶体，故A正确；B．二氧化硅晶体中每个硅原子周围有4个氧原子，则硅原子的杂化方式为sp3杂化，二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，碳原子的杂化方式为sp杂化，则两者中心原子采取的杂化方式不同，故B正确；C．二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体，晶体中不存在分子，故C错误；D．原子晶体的熔沸点高于分子晶体，二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体，二氧化碳是由二氧化碳分子形成的分子晶体，则二氧化硅晶体的熔点高于二氧化碳，故D正确；故选C。7．国外有人用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射N2，此时碳氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬，其原因可能是A．碳、氮原子构成网状结构的晶体 B．碳氮键比金刚石中的碳碳键更长C．氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多 D．碳、氮的单质化学性质均不活【答案】A【解析】A、由晶体的性质可知该晶体是原子晶体，C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长要短，且形成网状结构，所以这种化合物比金刚石坚硬，选项A正确；B、碳、氮原子构成网状结构的晶体，碳氮键比金刚石中碳碳键更短，选项B错误；C、氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多，不是熔点高的原因，选项C错误；D、碳、氮单质的化学性质均不活泼，与最外层电子数有关，不是熔点高的原因，选项D错误；答案选A。8．Al2O3在一定条件下可转化为硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，氮化铝的晶胞如图所示。下列说法正确的是()A．氮化铝属于分子晶体B．氮化铝可用于制造切割金属的刀具C．1个氮化铝晶胞中含有9个Al原子D．氮化铝晶体中Al的配位数为2【答案】B【解析】根据氮化铝晶体的性质，可知它属于共价晶体，故A错误；氮化铝晶体属于共价晶体，硬度很高，能用于制造切割金属的刀具，故B正确；根据晶胞结构可知，一个氮化铝晶胞中含有的Al原子的数目为8×eq\f(1,8)＋1＝2，故C错误；观察晶胞结构，可得氮化铝晶体中Al的配位数为4，故D错误。9．要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是()A．金属镁的硬度大于金属铝B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的C．金属镁的熔点大于金属钠D．金属镁的硬度小于金属钙【答案】C【解析】镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，熔、沸点和硬度都小；从Li到Cs，离子的半径是逐渐增大的，所带电荷相同，金属键逐渐减弱，熔、沸点和硬度都逐渐减小；因镁离子的半径比钠离子的小且所带电荷多，使金属镁比金属钠的金属键强，所以金属镁比金属钠的熔、沸点和硬度都大；因镁离子的半径比钙离子的小而所带电荷相同，使金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。10．下图是金属晶体内部电子气理论图：电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是()A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属阳离子各层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑的作用，使金属不会断裂D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强，硬度比纯金属小【答案】C【解析】金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动，A项错误；金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子碰撞，从而发生热的传导，B项错误；合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之间的空隙，所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱，硬度比纯金属大，D项错误。11．金晶体的晶胞如图所示，设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，在立方体的各个面的对角线上，3个金原子彼此两两相切，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是A．金晶体每个晶胞中含有4个金原子B．金属键无方向性，金晶体属于最密堆积C．晶体中金原子的配位数是12D．一个晶胞的体积是【答案】D【解析】A．金晶体每个晶胞中含有6+8=4个金原子，故A正确；B．金属晶体中，金属键无方向性，金晶体属于最密堆积，故B正确；C．如图：对于面心立方晶体，任取其中一个原子，以之位原点作x、y、z三个平面，构成空间直角坐标系。那么，在每一个平面中，都有四个配位原子在其左上、左下、右上、右下，三个平面共12个，故C正确；D．在立方体的各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切，金原子的直径为d，故面对角线长度为2d，棱长为×2d=d，故晶胞的体积为(d)3=2d3，故D错误；故选D。12．碱金属与C60形成的球碳盐K3C60，实验测得该物质属于离子晶体，且有良好的超导性，下列K3C60的组成和结构分析正确的是()A．该物质分子式为K3C60B．K3C60的摩尔质量是837C．K3C60中的阴、阳离子通过静电引力相结合D．K3C60中既有离子键，又有共价键，在熔融状态下能导电【答案】D【解析】该物质属于离子晶体，K3C60为其化学式而非分子式，A错误；摩尔质量的单位为g·mol－1，B错误；离子晶体中阴、阳离子通过静电作用相互结合，静电作用包括静电吸引力和静电排斥力，C错误；离子晶体中一定存在离子键，熔融状态下能导电，K3C60中的C原子间以共价键连接，D正确。13．下列关于晶格能的叙述正确的是A．晶格能是指相邻的离子间的静电作用B．岩浆晶出时，晶格能大的矿物后晶出C．工业电解熔融氯化镁制镁而不用氧化镁与晶格能有关D．通过图中数据既能算出Cu原子的第一电离能，又能算出Cu3N晶格能【答案】C【解析】A．晶格能是气态离子形成1mol离子晶体释放的能量，A错误；B．晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，岩浆中的矿物越易结晶析出，B错误；C．晶体的离子半径越小，所带电荷越多，晶格能越大。氯化镁中的氯离子比氧化镁中的氧离子半径更大，所带电荷少，晶格能更小，更容易电离，故工业电解熔融氯化镁制镁而不用氧化镁，C正确；D．第一电离能反应前后都是气态粒子，而图中铜为固态，D错误；故合理选项是C。14．观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法错误的是晶体硼(其每个结构单元中有12个B原子)CsCl晶体S8ZnS晶体结构模型示意图备注熔点2573K—易溶于CS2—A．晶体硼属于原子晶体，结构单元中含有30个B-B键B．CsCl晶体中每个Cs+周围距离最近且相等的Cs+有6个C．S8分子中的共价键为非极性键，形成的晶体为原子晶体D．ZnS晶体中，Zn2+占据S2-构成的四面体空隙中，填充率为50%【答案】C【解析】A．根据晶体硼熔点很高可知其属于原子晶体，结构单元中，每个B原子形成5个B-B键，每个B-B键为相邻的2个B原子形成，故结构单元中含有B-B键数目是个，A正确；B．根据氯化铯晶体晶胞结构，沿X、Y、Z三轴切割的方法可知：每个Cs+周围最近的Cs+个数是6个，B正确；C．S8分子中的共价键为S-S非极性键，S8分子之间以分子间作用力结合，故形成的晶体为分子晶体，C错误；D．根据图示可知：在ZnS晶体中，Zn2+占据S2-构成的四面体空隙中，填充率为50%，D正确；故说法错误的是C。15．下列说法中错误的是（）A．形成配位键后，离子的颜色、溶解性和某些化学性质会发生改变B．配位数为4的配合单元一定呈正四面体结构，配位数为6的配合单元一定呈正八面体结构C．配位化合物Ni(CO)4结构如图，1mol分子中所含的配位键个数有8NAD．[Pt(NH3)6]2+和[PtCl4]2-中，其中心离子的化合价都是+2【答案】B【详解】A．形成配位键后，离子的颜色、溶解性和某些化学性质会发生改变，A正确；B．配位数为4的配合单元可能呈平面四边形也可能是正四面体，故B错误;C．每个CO分子与Ni之间形成一个配位键，这种配位键个数为4，每个CO分子中还有一个配位键，所以一个该分子含有8个配位键，1mol分子中所含的配位键个数有8NA，故C正确；D．[Pt(NH3)6]2+中NH3整体为0价，所以Pt为+2价，[PtCl4]2-中Cl-为-1价，所以Pt为+2价，故D正确；故答案为B。【点睛】本题C选项为易错点，要注意CO分子中也有一个配位键。16．氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时，会生成紫色配合物，其配离子结构如图所示。有关该配离子的说法错误的是A．中心离子Fe3+的配位数是6B．该配离子中碳原子的杂化类型为sp2和sp3C．该配离子中含有的化学键有离子键、共价键、配位键D．该配离子含有的非金属元素中电负性最小的是氢【答案】C【解析】A．由图可知，此络合分子中，中心离子是Fe3+，配位数为6，选项A正确；B．该配离子中碳原子有形成双键和单键的，其杂化类型有sp2、sp3杂化，选项B正确；C．该配离子中含有的化学键有离子键、共价键、配位键、键、键，选项C错误；D．该配离子含有的非金属元素有C、O、H，根据他们非金属性可知，电负性最大的是氧，最小的是H，选项D正确；答案选C。 第II卷（非选择题共52分）二、非选择题：本题共5个小题，共52分。17．（6分）分析下图所示的甲、乙、丙三种晶体并回答有关问题：(1)甲晶体化学式(X为阳离子)为______。(2)乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是________。(3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是______个。【答案】（每空2分）（1）X2Y（2）1:3:1（3）8【解析】(1)根据均摊法有，甲晶体的晶胞中X的个数为1，Y的个数为，所以晶体甲的化学式为：X2Y，故答案为：X2Y；(2)乙晶体的晶胞中A的个数为，B的个数为，C的个数为1，所以A、B、C三种粒子的根数之比为1:3:1，故答案为：1:3:1；(3)根据晶胞结构图可知，D在晶胞的顶点上，E在晶胞的体心，因为每个晶胞的顶点可以连由8个晶胞，所以每个D周围有8个E，故答案为：8。18．（10分）(1)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为___________；该晶体中原子之间的作用力是___________。(2)上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(如图1)的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为___________。(3)立方BP(磷化硼)的晶胞结构如图2所示，晶胞中含B原子数目为___________。(4)铁有δ、γ、α三种同素异形体，γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为___________，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为___________。(5)奥氏体是碳溶解在γ-Fe中形成的一种间隙固溶体，无磁性，其晶胞如图所示，则该物质的化学式为___________，若晶体密度为ρg/cm3，则晶胞中最近的两个碳原子的距离为___________pm(阿伏加德罗常数的值用NA表示，写出计算式即可)。(相对原子质量铁56、碳12)【答案】（除标注外，每空2分）（1）3∶1（1分）

金属键

（1分）

（2）H8AuCu3（1分）

（3）4

（1分）

（4）4（1分）

4∶3

（1分）

（5）FeC

【解析】(1)在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点，则该合金中Cu原子个数=6×=3，Au原子个数=8×=1，其数量之比为3：1；该晶体由Cu、Au原子构成，则原子之间的作用力是金属键；(2)根据晶胞结构，1个Au原子与3个Cu原子构成1个四面体，则1个晶胞中含有8个四面体，可储存8个氢原子，故储氢后的化学式应为H8AuCu3；(3)根据立方BP(磷化硼)的晶胞结构，B原子在晶胞的顶点和面心，则B原子数目=6×+8×=4；(4)γ晶体晶胞中，Fe原子在晶胞的顶点和面心，所含有的铁原子数=6×+8×=4；δ晶胞中铁原子的配位数为8，α晶胞中铁原子的配位数为6，则配位数之比=8：6=4：3；(5)根据晶胞的结构，C原子在棱上和体内，C原子个数=12×+1=4，Fe原子在顶点和面心，个数=6×+8×=4，则该物质的化学式为FeC；设棱长为acm，ρ==g/cm3，则a=，晶胞中最近的两个碳原子的距离为acm=pm。19.（15分）早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成,回答下列问题:(1)①铜元素位于周期表中________区。Cu2+的价电子排布图为______________________。

②锰、铁、钴三种元素的逐级电离能如下表:电离能/kJ·mol-1I1I2I3I4Mn717.31509.032484940Fe762.51561.929575290Co760.4164832324950铁元素的第三电离能明显低于锰元素和钴元素,其原因是

__。③实验室可用赤血盐K3[Fe(CN)6]检验Fe2+,在赤血盐中铁元素的化合价为________,中心离子的配位数为________。(2)利用反应:X+C2H2+NH3→Cu2C2+NH4Cl(未配平)可检验乙炔。①化合物X晶胞结构如图,据此可知X的化学式为________。

②乙炔分子中σ键与π键数目之比为_______,碳原子的杂化方式为_______;N空间构型为

(用文字描述)。(3)Al单质中原子采取面心立方最密堆积,其晶胞边长为0.405nm,列式表示Al单质的密度

g·cm-3(不必计算出结果)。【答案】（除标注外，每空2分）(1)①ds（1分）

（1分）

②Co的核电荷数多于Fe,电子离开时克服的引力较大,所以Co的第三电离能比Fe大。Mn2+是半充满结构(3d5),再电离一个电子所需的能量较高,所以Mn的第三电离能也比Fe大③+3（1分）

6（1分）

(2)①CuCl②3∶2sp杂化正四面体（1分）

(3)

【解析】(1)①铜原子价电子排布式为3d104s1,位于ds区,Cu2+是Cu原子失去2个电子,即价电子排布图为;②Fe价电子排布式为3d64s2,Mn的价电子排布式为3d54s2,Co价电子排布式为3d74s2,Co的核电荷数多于Fe,电子离开时克服的引力较大,所以Co的第三电离能比Fe大,Mn2+是半充满结构(3d5),再电离一个电子所需的能量较高,所以Mn的第三电离能也比Fe大;③K显+1价,CN显-1价,整个化合价代数和为0,因此Fe的价态是+3价,CN-是Fe的配离子,因此中心离子的配位数为6;(2)①Cu位于顶点和面心,个数为8×1/8+6×1/2=4,Cl位于晶胞内部,有4个,因此化学式为CuCl;②乙炔结构简式为HC≡CH,成键原子间只能有1个σ键,碳碳三键中有2个π键,因此1mol乙炔中σ键和π键数目的比值为3∶2;碳有2个σ键,无孤电子对,杂化类型为sp;N中N有4个σ键,无孤电子对,即杂化类型为sp3,空间构型为正四面体;(3)晶胞中Al的个数为8×1/8+6×1/2=4,则晶胞的质量为4×27/NAg,晶胞的体积为(0.405×10-7)3cm3,根据密度的定义,则密度为g·cm-3。20．（12分）氮、磷、硫、氯、砷等是农药中的重要组成元素。请回答下列问题：（1）基态砷的价电子排布式是___________；（2）氨气比PH3沸点高的原因是______________________；（3）下列有关氮、磷、硫、氯的说法正确的是__________；a．第一电离能由小到大的顺序是S＜P＜Clb．PO43-、SO42-、ClO4-互为等电子体，它们的空间构型均为四面体c．磷、硫、氯基态原子的未成对电子数依次增多d．1mol(C2H5O)P=0分子中含有的δ键的数目为24×6.02×1023（4）氮化硼和磷化硼是受到高度关注的耐高温、耐磨涂料，两者结构相似。磷化硼晶胞结构如图所示，则磷化硼晶体中每个硼原子周围距离最近的磷原子数目为__________；晶体结构中存在的化学键有_______(填序号)；a．离子键 b．共价键 c．分子间作用力 d．配位键氮化硼晶体的熔点要比磷化硼晶体高，其原因______________________。【答案】（每空2分）（1）4s24p3

（2）氨气分子间存在氢键

（3）ac

（4）4

bd

（5）磷化硼和氮化硼都属于原子晶体，而氮原子的半径比磷原子小，B-N共价键键长比B-P键短，键能大，所以氮化硼晶体的熔点要比磷化硼晶体的高【解析】（1）砷位于元素周期表的第四周期第VA族，外围电子排布为4s24p3；（2）氨气分子间存在氢键，增大了熔沸点，则其沸点明显比PH3沸点高；（3）a．根据元素周期律，S、P、Cl三种元素位于同一周期，但P最外层处于半充满状态，故按S、P、Cl的顺序第一电离能依次增大，故a正确；b．PO43-、SO42-、ClO4-原子数相同，电子总数也相同，互为等电子体，中心原子的价层电子对数都是4，都不含孤电子对数，空间构性都是四面体形，故b正确；c．磷基态原子的未成对电子数为3、硫基态原子的未成对电子数为2、氯基态原子的未成对电子数为1，则磷、硫、氯基态原子的未成对电子数依次减小，故c错误；d．每个(C2H5O)P=0分子中含有的δ键的数目为25，故d错误；答案为ac。（4）由晶胞结构可知磷化硼晶体中每个硼原子周围距离最近的磷原子数目为4，BP晶体结构与单晶硅相似，BP属于原子晶体，每个B原子与4个P原子相连，与同一个B原子相连的P原子构成的空间构型为正四面体，原子晶体中原子间以共价键相结合，B与最近的四个P形成配位键，故答案为bd；原子晶体中，物质熔点与原子半径、键长成反比，磷原子的半径比氮原子大，N-B共价键键长比B-P小，键能大，所以氮化硼晶