2023版新教材高考化学复习特训卷第一部分高频考点分层集训第五单元元素周期表元素周期律物质结构课练15晶体结构与性质

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__个。12．根据所学内容回答下列问题：(1)基态硼原子的轨道表示式为_________________________________________。(2)根据VSEPR模型判断，下列微粒中所有原子都在同一平面上的一组是________。A．SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))和NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(2))B．NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))和SO3C．H3O＋和ClOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))D．POeq\o\al(\s\up11(3－),\s\do4(4))和SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))(3)第三周期某元素的前5个电子的电离能如图1所示。该元素是________(填元素符号)，判断依据是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)铝镁合金是优质储钠材料，原子位于面心和顶点，其晶胞如图2所示。1个铝原子周围有________个镁原子最近且等距离。(5)独立的NH3分子中，H—N—H键角为107°。如图3所示是[Zn(NH3)6]2＋的部分结构以及其中H—N—H键角。请解释[Zn(NH3)6]2＋离子中H—N—H键角变为109.5°的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)已知立方BN晶体硬度很大，其原因是____________________________________；其晶胞结构如图4所示，设晶胞中最近的B、N原子之间的距离为anm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度为________g·cm－3。(列式即可，用含a、NA的代数式表示)13．MOFs是一类以配位键自组装形成的具有分子内孔隙的金属—有机框架材料，用途极其广泛。利用Co(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)与咪唑合成的ZIFs结构材料类有望成为减少CO2排放的新型材料。回答下列问题：(1)基态Co2＋价层电子的轨道表示式为________；第三电离能：I3(Zn)________I3(Co)(填“>”或“<”)。(2)MOFs薄膜可用于CH4、HCHO、COCl2等气体及挥发性有机物的分离，则上述三种分子的中心原子价层电子对数不同于其他分子的是________；COCl2分子的立体构型为________。(3)DMF、卟啉、咪唑均是MOFs的常见配体。①中碳原子杂化方式是__________________。②卟啉分子的结构简式为，请在图上画出分子内部的氢键。③已知分子中的大π键可用符号∏nm表示，其中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成的大π键电子数，则咪唑()中的大π键应表示为________________。(4)金属钴、锌晶体具有相同的堆积方式，其堆积方式和晶胞参数如图所示：金属钴的密度D(Co)与金属锌的密度D(Zn)之比eq\f(D（Co）,D（Zn）)＝________________(列出计算式)。课练15晶体结构与性质狂刷小题夯基础[练基础]1．DA．超分子能表现出不同于单个分子的性质，其原因是两个或多个分子相互“组合”在一起，形成具有特定结构和功能的聚集体，正确；B.构成非晶体的微粒，在非晶体中的排列，遵循长程无序和短程有序的规则，正确；C.液晶具有各向异性，其原因是液晶内部分子沿分子长轴方向进行有序排列，正确；D.纳米材料实际上是三维空间尺寸至少有一维处于纳米级尺度的、具有特定功能的材料，纳米材料内部具有晶体结构，但界面处则为无序结构，错误。2．D纳米颗粒是长程有序的晶状结构，界面却是长程无序和短程无序的结构，所以纳米颗粒界面通常为无序结构，但内部具有晶状结构，故A正确；在有机物分子中，组成化学键或官能团的原子处于不断振动的状态，其振动频率与红外光的振动频率相当，利用红外光谱实验可确定青蒿素分子中含有的部分基团，故B正确；超分子内部分子之间通过氢键、弱配位键等相结合，故C正确；电子表液晶显示器在施加电场时，液晶分子沿电场方向排列，移去电场后，液晶分子无序排列，故D错误。3．BA．空间结构为四面体型的分子，有的键角为109°28′，如甲烷分子，有的不是，如白磷的空间结构为，为正四面体结构，每个P原子与3个P原子形成共价键，每个键角为60°，错误；B.在[Cu(NH3)4]2＋离子中，Cu2＋提供空轨道，N原子提供孤电子对，形成配位键，中心离子Cu2＋，配体是NH3，正确；C.晶体有阳离子不一定有阴离子，如金属晶体含有组成微粒为阳离子和电子，错误；D.氢键只影响物质的物理性质，H2O是一种非常稳定的化合物是因为H—O键的稳定性强，错误。4．DA．根据硒化锌晶胞结构图可知，锌周围有4个硒，每个硒周围也有4个锌，所以锌的配位数为4，正确；B.相邻的Se2－与Zn2＋之间的距离为体对角线的eq\f(1,4)，即eq\f(\r(3),4)apm，正确；C.已知原子坐标：A点为(0，0，0)，B点为(1，1，1)，则C点的原子坐标为(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(3,4))，正确；D.晶胞中含有4个锌离子和4个硒离子，根据ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(4M,NA),V)有NA＝eq\f(4×144,ρ（a×10－10）3)，错误。5．BA．无机含氧酸HClO、H2SO3、HNO3的非羟基氧原子数分别为0、1、2个，非羟基氧原子数越多，含氧酸的酸性越强，正确；B.Cr的价电子排布式为3d54s1，未成对电子数为6，Mn的价电子排布式为3d54s2，未成对电子数为5，Fe的价电子排布式为3d64s2，未成对电子数为4，所以Cr、Mn、Fe三种元素基态原子的未成对电子数逐渐减小，错误；C.CaF2、NaCl、CsCl三种晶体中阴离子的配位数分别为4、6、8，所以阴离子的配位数逐渐增大，正确；D.中邻羟基苯甲醛形成分子内氢键使熔沸点降低，对羟基苯甲醛形成分子间氢键使熔、沸点升高，正确。[练高考]6．A偏铝酸钠在强酸溶液中反应，AlOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(2))会转化成Al(OH)3，然后再溶解生成铝离子，不会形成铝氧四面体，即得不到分子筛，A推测错误；分子筛Ma[(AlO2)x·(SiO2)y·zH2O中，“AlO2”显－1价，“SiO2”“H2O”都显0价，设M的化合价为m，则根据正、负化合价代数和为0，m×eq\f(x,2)＋x×(－1)＝0，解得m＝＋2，B推测正确；铝硅酸盐型分子筛的热稳定性与其结构类型、结晶度、硅铝比等都有关系，则调节eq\f(y,x)的值，可以改变分子筛骨架的热稳定性，C推测正确；分子筛是一种具有多孔结构的水合铝硅酸盐，其中有许多笼状孔穴和通道能让直径比孔穴小的分子通过而将直径比孔穴大的分子留在外面，故可用于筛分分子，D推测正确。7．答案：8eq\f(4×91＋8×16,a2c×NA×10－30)2－x解析：以晶胞中右侧面心的Zr4＋为例，同一晶胞中与Zr4＋连接最近且等距的O2－数为4，同理可知右侧晶胞中有4个O2－与Zr4＋相连，因此Zr4＋离子在晶胞中的配位数是4＋4＝8；1个晶胞中含有4个ZrO2微粒，1个晶胞的质量m＝eq\f(4mol×91g·mol－1＋8mol×16g·mol－1,NA)，1个晶胞的体积为V＝(a×10－10cm)×(a×10－10cm)×(c×10－10cm)＝a2c×10－30cm3，因此该晶体密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(4×91＋8×16,NA)g,a2c×10－30cm3)＝eq\f(4×91＋8×16,a2c×NA×10－30)g·cm－3；在ZrO2中掺杂少量ZrO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr1－xOy，其中Zn元素为＋2价，Zr为＋4价，O元素为－2价，根据化合物化合价为0可知2x＋4×(1－x)＝2y，解得y＝2－x。8．答案：Aleq\f(8π（2req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(Cr))＋req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(Al))）,3a2c)×100解析：由结构图可知，根据均摊法，该晶胞含有4个白球和2个黑球，则黑球代表Al原子，白球代表Cr原子，金属原子的总体积是eq\f(4,3)π(4req\o\al(\s\up11(3),\s\do4(Cr))＋2req\o\al(\s\up11(3),\s\do4(Al)))，晶胞体积是a2c，故原子空间利用率是eq\f(8π（2req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(Cr))＋req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(Al))）,3a2c)×100%。9．答案：2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，0，\f(r,c)))eq\f(1,2)eq\r(2a2＋（c－2r）2)解析：由题图知，晶胞中大球个数为8×eq\f(1,8)＋1＝2，小球个数为8×eq\f(1,4)＋2＝4，故大球为Xe，小球为F，该晶胞中含有2个XeF2.以晶胞参数为单位长度建立坐标系时，由B点在棱上eq\f(r,c)处，知B点原子的分数坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，0，\f(r,c)))。如图所示从点A向底面作垂线到点D，则ED＝eq\f(\r(2),2)apm，AB＝CE＝d，CD＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)c－r))pm，根据CD2＋ED2＝CE2，代入数据可得d2＝0.5a2pm2＋(0.5c－r)2pm2，d＝eq\r(0.5a2＋（0.5c－r）2)pm。10．答案：(1)原子半径C<Si(或键长C—C<Si—Si)，键能C—C>Si—Si(2)当调节溶液pH至甘氨酸主要以两性离子的形态存在时(即等电点，此时两性离子间相互吸引力最大)，溶解度最小解析：(1)金刚石与晶体硅均为原子晶体，但构成晶体的原子不同，原子半径C<Si，键长C—C<Si—Si，则键能C—C>Si—Si，所以金刚石熔点比晶体硅熔点高。(2)当调节溶液pH至甘氨酸主要以两性离子的形态存在时(即等电点，此时两性离子间相互吸引力最大)，溶解度最小，可使甘氨酸从溶液中析出，实现甘氨酸的提纯。[练模拟]11．D键能：C—H键＞Si—H键，所以热稳定性：CH4＞SiH4，A错误；金刚石与晶体硅都是共价晶体，共价晶体的熔沸点与共价键强度有关，由表可知，C—C键的键能大于Si—Si键，则金刚石的熔点比晶体硅高，B错误；共价键的键能与成键原子的核间距及成键原子的种类均有关，C错误；由表可知，C—C键和C—H键更稳定，因而所成的烷烃更稳定，种类和数量也更多，而Si—Si键与Si—H键键能小，易断裂，导致长链硅烷难以生成，限制了硅烷的种类和数量，D正确。12．A金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体，A项符合题意；金刚石晶胞中含有碳原子数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8，B项不符合题意；60gSiO2的物质的量为1mol，1molSi原子与4molO原子形成4molSi—O键，即共价键数为4NA，C项不符合题意；二氧化硅晶体属于共价晶体，熔化时破坏共价键，D项不符合题意。13．D邻二氮菲分子中含有4种不同环境的H原子，故其一氯代物有4种，A错误；N原子上有孤对电子，易形成配位键，在邻二氮菲分子内有2个N原子，则Fe2＋和3个邻二氮菲形成配合物时，Fe2＋的配位数为6，B错误；邻二氮菲是由分子构成的分子晶体，物质熔、沸点取决于分子间作用力，与分子内所含化学键的键能无关，C错误；用邻二氮菲测定Fe2＋浓度时，若当H＋浓度较高，邻二氮菲中的N会优先与H＋形成配位键，导致与Fe2＋配位能力减弱，若OH－浓度较高时，OH－与Fe2＋反应，也影响Fe2＋与邻二氮菲配位，D正确。综合测评提能力1．B晶体在固态时不具有自发性，不能形成新的晶体，故A错误；超分子具有分子识别和自组装的特征，利用超分子的分子识别特征，可以分离C60和C70，故B正确；金属晶体，含有金属阳离子和自由电子，在外加电场作用下自由电子可发生定向移动，所以能够导电，故C错误；温度降低的时候，饱和度也会降低，明矾会吸附在小晶核上，所以要得到较大颗粒的明矾晶体，配制比室温高10～20℃明矾饱和溶液然后浸入悬挂的明矾小晶核，静置过夜，故D错误。2．A在金刚石的晶体结构中每个碳原子与周围的4个碳原子形成四个碳碳单键，最小的环为6元环，每个单键为3个环共有，则每个C原子连接4×3＝12个六元环，正确；氯化钠晶胞如图：，所以在氯化钠晶体中，距Na＋最近且等距的Cl－是6个，即钠离子的配位数是6，距Na＋最近且相等的Na＋位于面心处，共有3×8/2＝12个，错误；1molH2O可以和4molH2O形成氢键，两分子共用一个氢键，所以含1molH2O的冰中形成氢键的数目为2NA个，错误；在石墨晶体中，一个碳原子与其他三个碳原子形成3根C—C键，每个碳原子占有1.5个C—C键，所以碳原子数与C—C键数之比为2∶3，错误。3．BA项，金属晶体是由金属阳离子和自由电子组成，所以晶体中有阳离子不一定有阴离子，错误；B项，晶体内部的粒子在空间里按照一定规律作周期性重复排列，晶体的这一特征可以通过X射线衍射图谱反映出来，区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验，正确；C项，分子晶体熔点和沸点与分子间作用力有关，与共价键无关，错误；D项，金属晶体发生形变时，其内部金属离子与“自由电子”发生滑动，但金属离子和自由电子之间的相互作用仍然存在，错误。4．A水汽化时破坏的是氢键和范德华力，水分解时破坏共价键，A错误；CaC2由Ca2＋和Ceq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(2))构成，Na2O2由Na＋和Oeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(2))构成，二者晶体中阴、阳离子个数比分别为1∶1、1∶2，B正确；基态碳原子核外电子排布式为1s22s22p2，占据1s、2s、2p三个能级，所以有三种能量不同的电子，C正确；区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是X­射线衍射法，D正确。5．CCs与Na是同一主族元素，Cs元素的金属性比Na强，若NaCl为离子化合物，则CsCl也为离子化合物，A正确；由于Na＋与Cs＋都带一个正电荷，但Na＋的半径比Cs＋的半径小，NaCl晶体的晶格能比CsCl晶体大，晶格能越大物质的熔、沸点就越高，所以NaCl的熔点比CsCl高，B正确；NaCl是离子晶体，1个Na＋被6个Cl－吸引，1个Cl－被6个Na＋吸引，所以NaCl晶胞中Cl－的配位数为6，CsCl晶胞中Cl－的配位数为8，C错误；Na、Cs是同一主族元素，离子半径Cs＋＞Na＋，Cs＋容易形成配合物而Na＋一般不会形成配合物，这与微粒半径有关，D正确。6．D元素的非金属性越强，电负性越大，则F、Si和Ca电负性依次减小，同周期主族元素从左到右原子半径依次减小，同主族元素从上到下原子半径依次增大，则F、Si和Ca原子半径依次增大，A正确；OF2与SiO2都是含有极性共价键的共价化合物，化合物中氧原子的价层电子对数都为4，杂化方式都为sp3杂化，B正确；由晶胞结构可知，A处到B处的距离为体对角线长的eq\f(3,4)，若A处原子分数坐标为(0，0，0)，则B处原子分数坐标为(eq\f(3,4)，eq\f(3,4)，eq\f(3,4))，C正确；三种金属氟化物都为离子晶体，阴、阳离子间形成的离子键越弱，晶体提供自由氟离子的能力越强，钡离子、钙离子和镁离子的电荷数相同，离子半径依次减小，则氟化钡、氟化钙、氟化镁三种晶体中的离子键依次增强，晶体提供自由氟离子的能力依次减弱，D错误。7．BCO2中C原子采取sp杂化，C原子不存在孤电子对，CO2为直线形分子，正、负电荷中心重合，为非极性分子，SO2中S原子采取sp2杂化，S原子存在一个孤电子对，分子空间结构为V形，正、负电荷中心不重合，为极性分子，A错误；羊毛的主要成分为蛋白质，蛋白质中含有大量氢键，水洗时会破坏其中部分氢键，导致织品变形，DNA双螺旋的两个螺旋链是通过氢键相互结合的，B正确；金属导电是因为自由电子在外加电场作用下做定向运动，金属导热是自由电子与金属阳离子在相互碰撞中完成热能的传递，C错误；SiO2为共价晶体，其中原子间以共价键相互结合，共价键具有饱和性和方向性导致了共价晶体中原子的堆积不属于密堆积，D错误。8．C纳米立方氮化硼的硬度超过钻石，是目前世界上最硬的物质，原子之间以共价键结合形成立体网状结构，该物质属于共价晶体，A错误；B、N是两种不同的非金属元素，所以B和N原子之间形成的共价键是极性共价键，B错误；纳米立方氮化硼硬度大，是目前世界上最硬的物质，因此可用于钻探、切削工具等，C正确；在纳米立方氮化硼中含B原子数目为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4个，4个N原子全部在晶胞内，故该晶胞中含有N原子数目为4，则1个晶胞中含有4个B原子，4个N原子，其所含原子总数是8个，质量为eq\f(4×（11＋14）g·mol－1,NAmol－1)＝eq\f(4×25,NA)g，故25.0g纳米立方氮化硼中含原子的物质的量为n＝eq\f(\f(25.0g,4×25),NAg)×8＝2NA，可近似表示为2×6.02×1023个原子，D错误。9．AD根据抗坏血酸分子的结构可知，分子中以4个单键相连的碳原子采取sp3杂化，碳碳双键和碳氧双键中的碳原子采取sp2杂化，A选项正确；氯化铝在177.8℃时升华，熔沸点低，因此AlCl3为分子晶体，但AlCl3在水溶液中完全电离，属于强电解质，B选项错误；CO2是分子晶体，为直线形分子，而SiO2是共价晶体，没有独立的SiO2微粒，两者结构不同，因此两者不互为等电子体，C选项错误；根据晶胞结构图分析可知，C原子位于晶胞的体心，由几何知识可知，该碳原子的坐标为(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))，D选项正确。10．ACNeq\o\al(\s\up11(＋),\s\do4(5))共有7×5－1＝34个电子，选项A错误；Neq\o\al(\s\up11(＋),\s\do4(5))中N－N原子为同种元素的原子，则非金属原子之间只能以共用电子对结合，选项B正确；化合物N5AsF6中，N5为＋1价，F为－1价，则As化合价为0－(＋1)－(－1)×6＝＋5，选项C错误；化合物N5AsF6中，N5为＋1价，As为＋5价，则F的化合价为eq\f(0－（＋1）－（＋5）,6)＝－1，选项D正确。11．答案：(1)4d25s2O2、N2、CO2(2)①BF3中B采用sp2杂化，BFeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))中B采用sp3杂化，s轨道成分越多，电子云重叠程度越大，键长越短②sp3③H3NBH3分子间存在氢键，分子间作用力更大④ABD(3)C(4)12解析：(1)Zr位于周期表中第五周期第ⅣB族，价电子排布式为4d25s2，非极性分子中，分子对称性较高，正、负电荷中心重合，则图1中属于非极性分子的气体是O2、N2、CO2。(2)①BF3中B原子价层电子对数为3，采用sp2杂化，BFeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))中B原子价层电子对数为4，采用sp3杂化，s轨道成分越多，电子云重叠程度越大，键长越短。②根据B2H6的分子结构图可知，B的价电子数为4，VSEPR模型为四面体，杂化方式为sp3杂化。③H3NBH3中含有电负性大的N原子和N—H键，易形成分子间氢键，B2H6只存在分子间作用力，所以H3NBH3的沸点比B2H6高得多。④由图3中阴离子结构可知，阴离子中含有极性键和配位键，所以硼酸钠晶体中含有的化学键有离子键、极性键和配位键，不存在金属键和非极性键，故选A、B、D。(3)配体为CO，配体中C给出孤电子对，所以配位原子为C；(4)根据几何关系，晶胞中Sr2＋处于体心，与最近的O2－距离为eq\f(\r(2),2)×晶胞边长，这样的O2－共有12个，则与每个Sr2＋紧邻的O2－有12个。12．答案：(1)(2)B(3)MgI3是I2的5倍多，说明最外层有2个电子(4)8(5)氨分子与Zn2＋形成配合物后，孤电子对与Zn2＋成键，原孤电子对与成键电子对之间的排斥作用变为成键电子对之间的排斥作用，排斥作用减弱，所以H—N—H键角变大(6)立方BN晶体是共价晶体，B—N键能大，所以质地坚硬eq\f(75\r(3),16a3NA)×1021解析：(1)B位于周期表中第二周期第ⅢA族，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p1，则基态硼原子的轨道表示式为。(2)SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))中S原子价层电子对数＝3＋eq\f(6＋2－3×2,2)＝4，有1对孤电子对为三角锥形结构，NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(2))中N原子价层电子对数＝2＋eq\f(5＋1－2×2,2)＝3，有1对孤电子对为V形结构，故A错误；NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))中N原子价层电子对数＝3＋eq\f(5＋1－3×2,2)＝3，没有孤电子对，为平面三角形结构，SO3中S原子价层电子对数＝3＋eq\f(6－3×2,2)＝3，没有孤电子对，为平面三角形结构，所有原子