新教材高中化第三章晶体结构与性质测评含解析新人教版选择性必修第二册

PAGEPAGE13第三章测评(时间:90分钟满分:100分)可能用到的相对原子质量:C12N14Ti48Fe56一、选择题(本题包括10个小题,每小题只有一个选项符合题意。每小题2分,共20分)1.下列说法正确的是()A.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高B.在金属晶体中,自由电子与金属离子的碰撞有能量传递,可以用此来解释金属的导热性C.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈相互作用,所以和共价键类似,也有饱和性和方向性D.NaCl和SiC晶体熔化时,克服的粒子间作用力类型相同答案B解析金属Hg的熔点比分子晶体I2的熔点低,A错误;金属中自由电子受热后运动速率增大,与金属离子碰撞频率增大,传递了能量,故金属有良好的导热性,B正确;金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用,自由电子为整个金属的所有阳离子共有,所以金属键没有方向性和饱和性,而共价键有方向性和饱和性,C错误;NaCl晶体属于离子晶体,NaCl熔化需要克服离子键,SiC晶体属于共价晶体,熔化时需要克服共价键,D错误。2.晶体具有各向异性。如蓝晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同;又如石墨与层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率之比为。晶体各向异性的主要表现是()①硬度②导热性③导电性④光学性质A.只有①③ B.只有②④C.只有①②③ D.①②③④答案D解析晶体的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性,表现在硬度、导热性、导电性、光学性质等方面。3.下列说法正确的是()A.具有规则几何外形的固体一定是晶体B.NaCl晶体中与每个Na+距离相等且最近的Na+共有12个C.熔点由高到低:NaI>NaBr>NaCl>NaFD.含有共价键的晶体一定具有较高的熔、沸点及硬度答案B解析具有规则几何外形的固体不一定是晶体,判断是否为晶体的关键是看固体物质是否具有各向异性及是否具有固定的熔点,A错误;采用沿x、y、z三轴切割的方法可知,氯化钠晶胞中与每个Na+距离相等且最近的Na+个数是12,B正确;离子键强弱与离子半径、离子电荷有关,从F-到I-,其离子半径逐渐增大,所以离子键由强到弱、熔点由高到低的顺序为NaF>NaCl>NaBr>NaI,C错误;含有共价键的晶体不一定具有高的熔、沸点及硬度,如分子晶体的熔、沸点及硬度较低,D错误。4.石英玻璃是常见的非晶体,在生产、生活中有着广泛的用途,下图是石英玻璃的结构示意图,有关玻璃的下列说法错误的是()石英玻璃的结构模型A.石英玻璃内部微粒排列是无序的B.石英玻璃熔化时吸热,温度不断上升C.光纤和石英玻璃的主要成分都可看成是SiO2,二者都是非晶体D.利用X射线衍射实验可以鉴别石英玻璃和水晶答案C解析根据石英玻璃的结构示意图可知,构成玻璃的粒子的排列是无序的,所以石英玻璃是非晶体,没有固定的熔点,A、B两项说法正确;区分晶体与非晶体的最科学的方法是进行X射线衍射实验,D项说法正确。5.下列判断正确的是()A.因为共价键有饱和性和方向性,所以共价晶体不遵循“紧密堆积”原理B.稳定性按HF、HCl、HBr、HI逐渐减弱,根本原因是分子间作用力逐渐减小C.晶体中一定存在化学键,金属晶体熔点一定很高D.固体SiO2一定是晶体答案A解析稳定性按HF、HCl、HBr、HI逐渐减弱是因为共价键的键能逐渐减小,B错。晶体中可能不含有化学键,如稀有气体形成的晶体;金属晶体的熔点不一定很高,金属晶体的熔点有的很高,如钨,有的很低,如常温下呈液态的汞,C错。自然界中存在的无定形SiO2不是晶体,D错。6.利用超分子可分离C60和C70。将C60、C70混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中进行分离的流程如图。下列说法错误的是()杯酚A.第一电离能:C<OB.杯酚分子中存在大π键C.杯酚与C60形成氢键D.C60与金刚石晶体类型不同答案C7.下面的排序不正确的是()A.晶体熔点由低到高:CF4<CCl4<CBr4<CI4B.熔点由高到低:Na>Mg>AlC.硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅D.离子键由强到弱:MgO>CaO>NaF>NaCl答案B解析A项中的四种物质都形成分子晶体,相对分子质量越大,熔点越高,A正确;B项中三种物质形成金属晶体,金属键由强到弱的顺序为Al>Mg>Na,熔点由高到低应为Al>Mg>Na,B错;C项中的三种物质形成共价晶体,共价键的键能C—C>C—Si>Si—Si,C正确;D项中四种物质形成离子晶体,离子所带电荷Ca2+=Mg2+>Na+,O2->F-=Cl-,离子半径Ca2+>Na+>Mg2+,Cl->O2->F-,D正确。8.已知某化合物的晶胞是由以下最小单元密堆积而成的,关于该化合物的以下叙述正确的是()A.1mol该晶胞中有2molYB.1mol该晶胞中有6molOC.1mol该晶胞中有2molBaD.该化合物的化学式是YBa2Cu3O6答案C解析由图中可以看出,白球代表的Y原子位于长方体的八个顶点上,大黑球代表的Ba原子位于长方体的四条棱上,▲代表的Cu原子位于长方体的内部(共有三个),小黑球代表的O原子有2个位于长方体的内部、有10个位于长方体的面上,分别运用均摊法可计算出该结构单元实际含有的各原子个数,进而可确定该化合物的化学式。Y原子个数为8×=1,Ba原子个数为8×=2,Cu原子个数为3,O原子个数为10×+2=7。9.已知晶格能的大小可以反映离子晶体中离子键的强弱,晶格能越大,离子键越强。下表是几种物质的晶格能数据:物质NaFMgF2AlF3MgOCaOSrOBaO9232957549237913401E1918由此表中数据不能得出的结论是()A.同一周期的金属元素与某一种非金属元素形成的化合物,从左到右晶格能增大B.E的数值介于3401kJ·mol-1与1918kJ·mol-1之间C.晶格能的大小与成键离子核间距的大小、离子所带电荷的多少有关D.当MgO、CaO能电离成金属离子与O2-时,MgO所需要的温度低于CaO答案D解析Na、Mg、Al属于同一周期,与氟形成的化合物晶格能数据依次增大,A项正确;Mg、Ca、Sr、Ba属于同一主族,由表中数据可知,从MgO到BaO晶格能减小,B项正确;三种氟化物中,从钠到铝,相应离子半径是减小的,成键离子核间距也是减小的,但阳离子所带电荷依次增多,从表中后四种氧化物晶格能大小变化看,核间距越小,晶格能越大,因此晶格能的差异是由离子所带电荷数不同和离子核间距大小不同造成的,C项正确;由电离生成的离子有O2-可知,它们的电离是在熔化状态下进行的,MgO的晶格能大,熔点应比CaO的高,D项错误。10.下列说法正确的是()A.金刚石晶体中的最小碳原子环由6个碳原子构成B.Na2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为1∶1C.1molSiO2晶体中含2molSi—OD.金刚石化学性质稳定,即使在高温下也不会与O2反应答案A解析Na2O2的电子式为Na+[∶∶]2-Na+,,B项错误;1molSiO2晶体中含有4molSi—O,C项错误;金刚石高温下可与O2反应生成CO2,D项错误。二、选择题(本题包括5个小题,每小题有1~2个选项符合题意。每小题4分,共20分)11.下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述错误的是()A.等离子体的基本构成微粒的排列是带电的离子或电子及不带电的分子或原子B.非晶体基本构成微粒的排列相对无序C.液晶内部分子的长轴趋向一致,使液晶具有各向异性D.纳米材料具有不同于大块晶体的特性,主要原因是纳米材料不再是晶体答案D解析纳米材料具有不同于大块晶体的特性,主要原因是晶体的表面积增大。12.下列说法正确的是()A.NaOH在熔融状态下离子键被削弱,形成自由移动的离子,具有导电性B.足球烯(C60)的沸点可达500℃左右,故足球烯为共价晶体C.干冰和NaCl晶体转变为液态时,所克服的作用力相同D.NH3的熔、沸点较PH3高,主要是因为氨分子间可以形成氢键答案AD解析NaOH在熔融状态下离子键被削弱,形成自由移动的离子,具有导电性,A项正确;足球烯为分子晶体,B项错误;干冰为固态二氧化碳,转化为液态时需要克服范德华力,而NaCl晶体变为液态,需要克服离子键,C项错误;NH3和PH3均为分子晶体,NH3的熔、沸点较PH3高的原因是NH3分子间可以形成氢键,D项正确。13.下列关于晶体的叙述正确的是()A.分子晶体中,共价键的键能越大,熔、沸点越高B.石墨为混合型晶体,层内碳原子以共价键相连,熔点高C.共价晶体中,共价键的键能越大,熔、沸点越高D.某晶体溶于水后,可电离出自由移动的离子,该晶体一定是离子晶体答案BC解析分子晶体中,共价键的键能越大,该物质的稳定性越强,而分子间的作用力越大,熔、沸点越高,所以不能根据键能的大小判断分子晶体的熔、沸点高低,A项错误;石墨层内碳原子通过共价键连接,熔化时需破坏共价键,导致熔点高,B项正确;共价晶体中,共价键的键能越大,晶体熔、沸点越高,C项正确;某些共价化合物溶于水后也可电离出自由移动的离子,如HCl等,D项错误。14.研究人员发现钇钡铜氧化合物在90K时即具有超导性,该化合物的部分结构如图所示:该化合物以Y2O3、BaCO3和CuO为原料,经研磨烧结而成,其原料配比(物质的量之比)为()A.1∶1∶1 B.1∶4∶6C.1∶2∶3 D.2∶2∶3答案B解析晶胞中钡原子个数为2,铜原子个数为×8+×8=3,钇原子个数为1,则Y2O3、BaCO3、CuO之比为∶2∶3=1∶4∶6。15.如图所示,铁有δ、γ、α三种晶体,三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法正确的是()δ-Feγ-Feα-FeA.γ-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有6个B.α-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有6个C.将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却,得到的晶体类型相同D.若α-Fe晶胞边长为acm,γ-Fe晶胞边长为bcm,则两种晶体的密度比为b3∶a3答案B解析γ-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子为12个,A错误;α-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有6个,B正确;冷却到不同的温度,得到的晶体类型不同,C错误;一个α-Fe晶胞中含有铁原子的个数为1,体积为a3cm3,用NA表示阿伏加德罗常数的值,密度为g·cm-3,一个γ-Fe晶胞中含有铁原子的个数为4,体积为b3cm3,密度为g·cm-3,则二者的密度之比为b3∶4a3,D错误。三、非选择题(本题包括5个小题,共60分)16.(2021湖南卷,18节选)(6分)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。(1)已知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4,图中Z表示原子(填元素符号),该化合物的化学式为;

(2)已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm,α=β=γ=90°,则该晶体的密度ρ=g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA,用含a、b、c、NA的代数式表示)。

答案(每空2分)(1)OMg2GeO4(2)解析(1)根据各粒子在晶胞中的位置及其贡献率,确定各元素的原子数目:X位于顶点、棱上、面上和体内:8×+4×+6×+3=8;Y均在体内共4个;Z均在体内共16个。结合Ge和O的原子个数比为1∶4,则化学式为Mg2GeO4。Z元素为O。(2)每个晶胞含有4个Mg2GeO4,Mg2GeO4的摩尔质量为185g·mol-1;晶胞体积为(a×b×c)×10-21cm3。则晶体的密度为ρ=g·cm-3=g·cm-3。17.(14分)请填写下列空白:(1)氯酸钾熔化时,微粒间克服了;二氧化硅熔化时,微粒间克服了;碘升华时,微粒间克服了。三种晶体熔点由高到低的顺序是。

(2)下列六种晶体:①干冰②NaCl③Na④晶体Si⑤CS2⑥金刚石,它们的熔点由低到高的顺序为(填序号)。

(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中,由极性键形成的非极性分子有,由非极性键形成的非极性分子有,能形成分子晶体的物质是,晶体内含氢键的物质的化学式是,属于离子晶体的是,属于共价晶体的是,五种物质的熔点由高到低的顺序是。

答案(除有标注的外,每空1分)(1)离子键共价键范德华力二氧化硅>氯酸钾>碘(2)①⑤③②④⑥(2分)(3)CO2H2H2、CO2、HFHF(NH4)2SO4SiCSiC>(NH4)2SO4>HF>CO2>H2(2分)解析(1)氯酸钾为离子晶体,熔化时应克服离子键;SiO2为共价晶体,熔化时应克服共价键;碘为分子晶体,升华时应克服范德华力。(2)一般说来,晶体的熔点为:共价晶体>离子晶体>分子晶体,金属晶体熔点变化较大,CO2和CS2与Na相比,Na常温下是固体,而CS2为液体,CO2为气体,可知熔点由低到高顺序为:CO2<CS2<Na<NaCl<Si<金刚石。(3)在所给的物质中,属于非极性分子的是H2和CO2,其中H2由非极性键形成,而CO2由极性键形成;H2、CO2、HF在常温下都是气体,形成的是分子晶体,其中HF分子间能形成氢键;(NH4)2SO4是铵盐,形成的是离子晶体;SiC是由硅原子和碳原子形成的共价晶体。18.(14分)碳和硅均为元素周期表中第ⅣA族的元素,其单质和化合物有着重要的应用。(1)碳元素的单质有多种形式,下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图:回答下列问题:①C60属于晶体,石墨属于晶体。

②石墨晶体中,层内C—C的键长为142pm,而金刚石中C—C的键长为154pm。其原因是金刚石中只存在碳原子间的共价键,而石墨层内的碳原子间不仅存在共价键,还有键。

(2)①单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献个原子。

②在硅酸盐中,Si四面体[如下图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根:Si与O的原子数之比为,该结构对应的化学式为。

答案(除标注外每空2分)(1)①分子混合型②σ(1分)σ(1分)π(2)①3②1∶3[SiO3(或Si)解析(1)①C60的构成微粒是分子,所以C60属于分子晶体;石墨的层内原子间以共价键结合,层与层之间以分子间作用力结合,所以石墨属于混合型晶体;②在金刚石中只存在碳原子之间的σ键;石墨层内碳原子之间不仅存在σ键,还存在π键。(2)①单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以Si—Si共价键相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置的有6个原子,每个面心原子贡献二分之一,所以6个面心原子对该晶胞贡献3个原子。②题干图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中每个硅原子和4个氧原子形成四面体结构,Si与O的原子数之比为1∶3,化学式为[SiO3或Si。19.(12分)金属钛(Ti)被誉为“21世纪金属”,具有良好的生物相容性,它兼具铁的高强度和铝的低密度,其单质和化合物具有广泛的应用价值。氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体,由于具有令人满意的仿金效果,越来越多地成为黄金的代替品。以TiCl4为原料,经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米TiO2(如图Ⅰ)。图Ⅰ图Ⅰ中的M是短周期金属元素,M的部分电离能(单位:kJ·mol-1)如下表所示:I1I2I3I4I5738145177331054013630请回答下列问题:(1)Ti的基态原子外围电子排布式为。

(2)M是(填元素符号)。

(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,用纳米TiO2催化的反应实例如图Ⅱ所示。化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有个,化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为。

图Ⅱ图Ⅲ(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似,如图Ⅲ所示,该晶胞中N、Ti之间的最近距离为apm,则该氮化钛的密度为g·cm-3(NA为阿伏加德罗常数的值,只列计算式)。该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有个。

答案(每空2分)(1)3d24s2(2)Mg(3)7O>N>C(4)12解析(1)Ti为22号元素,根据核外电子排布规律可知,Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。(2)M是短周期金属元素,M的第三电离能剧增,则M处于第ⅡA族,能与TiCl4反应置换出Ti,则M为Mg。(3)化合物甲的分子中采取sp2杂化的碳原子:苯环上的六个、羰基中的一个,共7个;采取sp3杂化的原子的价层电子对数是4,乙中采取sp3杂化的原子有C、N、O,同一周期主族元素中,元素电负性随着原子序数增加而逐渐增大,所以它们的电负性关系为O>N>C。(4)根据均摊法可知,该晶胞中N原子个数为6×+8×=4,该晶胞中Ti原子个数为1+12×=4,所以一个晶胞的质量m=g,而一个晶胞的体积V=(2a×10-10)3cm3,所以晶体的密度ρ=g·cm-3;以晶胞顶点N原子进行研究,与之距离相等且最近的N原子处于面心位置,每个顶点为8个晶胞共用,每个面为2个晶胞共用,故与之距离相等且最近的N原子为=12。20.(14分)钛被称为继铁、铝之后的“第三金属”,制备金属钛的一种流程如下:回答下列问题:(1)基态铁原子的价电子轨道表示式为,其原子核外共有种运动状态不相同的电子。

(2)已知TiCl4在通常情况下是无色液体,熔点为-37℃,沸点