2024届新高考二轮复习 晶体结构与性质 作业

晶体结构与性质1.以下关于晶体性质说法不正确的是（）A．区分晶体和非晶体最可靠的方法是X-射线衍射实验B．冰和干冰都是分子晶体，一个分子周围都有12个紧邻的分子C．金属的电子气理论可以解释金属易导电、易导热、有延展性 D．由原子构成的晶体可以是分子晶体、原子晶体、金属晶体2.下列有关说法不正确的是()A.石墨结构如图1所示，每个环上平均占有2个碳原子B.图2中晶胞中含有的和数目相等C.水合铜离子的模型如图3所示，1个水合铜离子中有4个配位键D.金属Cu中Cu原子堆积模型如图4所示，该金属晶体为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为83.磷化硼(BP)是一种耐磨涂料，它可作金属的表面保护层。磷化硼的晶胞结构如图，晶胞参数为。下列说法错误的是()A.BP键键长为B.1个BP晶胞含4个B原子和4个P原子C.电负性B>C>ND.第一电离能N>O>C>B4.晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300mm、重量达81kg的大直径硅单晶，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述正确的是()A.形成晶体硅的速率越快越好B.晶体硅没有固定的熔点C.可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃D.晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关5.已知冰晶石熔融时的电离方程式为。现有冰晶石的结构单元如图所示，位于大立方体顶角和面心，位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，是图中、中的一种。下列说法正确的是()A.冰晶石是共价晶体B.大立方体的体心处代表C.与距离相等且最近的有6个D.冰晶石晶体的密度约为6.关于下列晶胞说法错误的是()A.离子晶体NaCl的晶胞结构如图甲所示，晶体中周围距离最近的个数为6B.分子晶体的晶胞结构如图乙所示，该晶胞中含有4个C.共价晶体金刚石的晶胞结构如图丙所示，该晶胞中含有8个CD.金属晶体钠的晶胞结构如图丁所示，晶体中Na的配位数为87.下列说法不正确的是()A.中离子键的百分数为62%，则不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体B.通常当作离子晶体来处理，因为是偏向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上与纯粹的离子晶体接近C.是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理D.分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型8.三硫化四磷是一种黄绿色针状结晶，熔点为174℃，沸点为408℃A.三硫化四磷是分子晶体B.分子中所有原子均为杂化C.分子结构中既有极性键，又有非极性键D.分子结构中有4个五元环9.从晶体与非晶体的角度分析，普通玻璃和水晶的根本区别是()A.外形不一样B.普通玻璃的基本构成粒子无序排列，水晶的基本构成粒子呈周期性有序排列C.水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点D.水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换10.科学家把和K掺杂在一起制造出的物质具有超导性能，其晶胞结构如图所示。该物质中K和的个数比为()A.1︰1 B.2︰1 C.3︰1 D.4︰111.铜是人类知道最早的金属之一，也是广泛使用的第一种金属。回答下列问题：(1)镍白铜(铜镍合金)可用于制作仿银饰品。第二电离能___________________(填“>”或“<”)，其原因为______________________________。(2)向溶液中通入乙炔气体，可生成红棕色沉淀。①分子中键与键的数目之比为___________________；碳原子的杂化方式为________________________；②写出与中阴离子互为等电子体的一种分子和一种离子：_____________________________。(3)乙二胺()易与形成络合物，用于的定量测定。①形成的络合物中提供孤对电子的原子为____________________(填元素符号)。②乙二胺中所含元素的电负性由大到小的顺序为________________；乙二胺在水中溶解度较大的原因为__________________________。(4)铜与氧构成的某种化合物的立方晶胞如图甲所示，图乙是沿晶胞对角面取得的截图，晶胞中所有原子均在对角面上。氧原子的配位数为_____________________，若Cu原子之间最短距离为，阿伏加德罗常数的值为，该晶体的密度为______________________(列出计算式即可)。12.科学工作者合成了含镁、镍、碳3种元素的超导材料，具有良好的应用前景。回答下列问题：（1）元素位于元素周期表第_______列，基态镍原子d轨道中成对电子与单电子的数量比_________。（2）在CO分子中，C与O之间形成_______键，_________个键，在这些化学键中，O原子共提供了_________个电子。（3）第二周期元素的第一电离能随原子序数的变化情况如图1所示。随的递增而呈增大趋势的原因是____________，原子核对外层电子的引力增大。导致在a点出现齿峰的原因是_____________。（4）下列分子或离子与具有相同类型化学键和立体构型的是__________(填标号)。A. B.C. D.（5）过渡金属与CO形成羰基配合物时，每个CO分子向中心原子提供2个电子，最终使中心原子的电子总数与同周期稀有气体原子的电子总数相同，称为有效原子序数规则。根据此规则推断，镍与CO形成的羰基配合物中，=_________________。（6）在某种含镁、镍、碳3种元素的超朝料晶体中，镁原子和镍原子一起以立方最密堆积方式形成有序结构。结构中存在两种八面体空隙，一种完全由镍原子构成，另一种由镍原子和镁原子共同构成，碳原子只填充在由镍原子构成的八面体空隙中，晶胞如图2所示。①组成该晶体的化学式为_________________。②完全由镍原子构成的八面体空隙与由镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙的数量比为________，由镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙中镍原子和镁原子的数量比为__________。③若碳原子位于晶胞顶角，则镍原子位于晶胞的_________位置。13.A、B、C、D是四种前三周期元素，且原子序数逐渐增大，这四种元素的基态原子的未成对电子数和电子层数相等。请回答下列问题：（1）D元素的基态原子的价电子排布式是___________。（2）A、B、C三种元素可以形成化合物，它是厨房调味品之一。1mol中含有mol键，其中B原子采取的杂化轨道类型为________。（3）元素F的原子序数是介于B和C之间的，元素B、C、F的电负性的大小顺序是__________，B、 C、F的第一电离能的大小顺序是__________(由大到小，用元素符号填空)。（4）随着科学的发展和大型实验装置(如同步辐射和中子源)的建成，高压技术在物质研究中发挥越来越重要的作用。高压不仅会引发物质的相变，也会导致新类型化学键的形成。近年来有多个关于超高压下新型晶体的形成与其结构的研究报道。NaCl晶体在50~300GPa的高压下和Na或反应，可以形成不同组成、不同结构的晶体。如图所示给出其中三种晶体的晶胞(大球为小球为)，写出A、B、C对应晶体的化学式。A：___________；B：___________；C：____________。（5）磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料。它可作金属的表面保护层。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应制取。制取磷化硼的化学方程式为。①分别画出三溴化硼分子和三溴化磷分子的结构。②磷化硼晶体中磷原子为面心立方最密堆积，硼原子填入部分四面体空隙中。磷化硼的晶胞示意图如图2所示。已知磷化硼的晶胞参数，计算晶体中硼原子和磷原子的最短核间距(写出计算式，不要求计算结果)：________________。14.Cu—Mn—Al合金为形状记忆合金材料之一，可用来制作各种新型的换能器、驱动器、敏感元件和微电子机械操纵系统。（1）基态铜原子的电子排布式为_________，基态锰原子的外围电子排布图为________。（2）是某些有机反应的催化剂，如苯与乙酰氯反应的部分历程如下：①乙酰氯分子中碳原子的杂化类型为_______________。②乙酰氯分子中_____________(填“>”“=”或“<”)120°，判断理由为________________。③的空间构型为________________。（3）温度不高时气态氯化铝为二聚分子()，其结构如图1所示。写出的结构式并标出配位键：_______________。（4）Cu—Mn—Al合金的晶胞如图2所示，该晶胞可视为Mn、Al位于Cu形成的立方体体心位置，图3是沿立方格子对角面取得的截图。①若A的坐标参数为(0，0，0)，C的坐标参数为(1，1，1)，则B的坐标参数为________。②该合金的化学式为______________。③假设，，则铜原子之间的最短距离为____pm。④该晶体的密度为________(列出计算式即可，设阿伏加德罗常数的值为)15.单质硼是一种用途广泛的化工原料，可以应用于新型材料的制备，可用作良好的还原剂等。（1）晶体硼为黑色，硬度仅次于金刚石，质地较脆，熔点为2573K，沸点为2823K。晶体硼的晶体类型属于____________晶体。（2）晶体硼单质的基本结构单元为正二十面体（如图甲所示），其能自发地呈现多面体外形，这种性质称为晶体的____________。晶体中有20个等边三角形和一定数目的顶点，每个顶点各有一个B原子。通过观察图形及推算，可知此结构单元是由____________个B原子构成。（3）基态硼原子的价电子轨道表达式是_________。与硼处于同周期且相邻的两种元素和硼的第一电离能由大到小的顺序为_________。（4）B与H形成的化合物很多，其中最简单的氢化物为（分子结构如图乙），则B原子的杂化方式为_________。氨硼烷被认为是最具潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是_________。硼氢化钠，它是有机合成的重要还原剂，其中的立体构型为_________。（5）磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，如图丙为其晶胞结构，阿伏加德罗常数的值为，磷化硼晶体的密度为，B与P最近的距离为_______cm（列出计算式即可）。

答案以及解析1.答案：B2.答案：D解析：石墨结构中含大量的六元环，每个碳原子被3个六元环共有，故石墨结构中每个环上平均占有的碳原子数为，A项正确；图2晶胞中含有的数目为8×1/8=1，含有的数目为1，B项正确；图3中大黑球代表Cu（Ⅱ），与白球代表的氧原子形成4个配位键，C项正确；图4表示的结构为面心立方最密堆积，最密堆积的配位数均为12，D项错误。3.答案：C解析：BP键键长等于晶胞体对角线长度的，为，A项正确；1个BP晶胞含4个B原子和4个P原子，B项正确，电负性N>C>B，C项错误；第一电离能N>O>C>B，D项正确。4.答案：C解析：晶体的形成都有一定的形成条件，如温度、压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率越快越好，速率太快可能导致晶体质量下降，A项错误；晶体有固定的熔点，B项错误；X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列可区分晶体与非晶体，C项正确；晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系，D项错误。5.答案：D解析：由冰晶石熔融时能发生电离，可知冰晶石是离子晶体，A项错误；每个晶胞中含有的个数为，的个数为，根据冰晶石的化学式可知，的个数比为1:3，故与必然表示同一种微粒，即为，B项错误；与距离相等且最近的有8个，C项错误；晶体的密度为，D项正确。6.答案：A解析：图甲为常见的离子晶体NaCl晶胞结构，晶体中周围距离最近的个数为12，A项错误；图乙为分子晶体的晶胞结构，根据晶胞基本知识可计算出，该晶胞中含有含4个，B项正确；图丙为金刚石的晶胞结构，根据晶胞基本知识可计算出，该晶胞中含有8个C，C项正确；图丁为金属晶体钠的晶胞结构，根据配位数的定义，可计算该晶胞中Na的配位数为8，D项正确。7.答案：C解析：、均是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理，C项不正确。8.答案：D解析：由三硫化四磷的熔、沸点可知，三硫化四磷为分子晶体，A说法正确；该分子中S原子周围有2对成键电子和2对孤电子对，为p杂化，P原子周围有1对孤电子对和3对成键电子，也是杂化，B说法正确；由该分子的结构特点可知，分子中含有SP极性键和PP非极性键，C说法正确；分子结构中有3个五元环和1个三元环，D说法错误。9.答案：B解析：水晶是晶体，普通玻璃是非晶体。晶体和非晶体的本质区别是粒子在三维空间里是否呈周期性有序排列。10.答案：C解析：根据均摊法可知，该晶胞中K的个数为2×6×=6，的个数为1+8×=2，所以该物质中K和的个数比为6︰2=3︰1。11.答案：(1)>；铜失去的是全充满的电子，镍失去的是4s电子(2)①3:2；sp杂化②CO或(3)①N②N>C>H；乙二胺能够与水形成分子间氢键，所以溶解度较大(4)4；解析：(1)第二电离能：，理由是基态的价电子排布式为，处于全充满状态，再失去一个电子较为困难，所以第二电离能较大。(2)①分子中4个原子间形成了3个键，碳碳三键之间形成了2个键，所以键与键的数目之比为3:2；碳原子的杂化方式为sp。②常见的与互为等电子体的分子有CO、等，离子有。(3)乙二胺()易与形成络合物，用于的定量测定。①乙二胺()中只有N原子存在孤电子对。②乙二胺()中所含元素有C、N、H，电负性由大到小的顺序为N>C>H；乙二胺中存在的氨基易与水形成分子间氢键，所以乙二胺在水中的溶解度较大。(4)由图甲和图乙可知氧原子占据了晶胞的8个角和晶胞的体心，共含2个氧原子；将晶胞切成8个小正方体，铜原子分列晶胞内部8个小正方体中的4个小体心，共含4个铜原子，以体心氧原子为参照物，可知氧原子的配位数为4，铜原子的最短距离为晶胞面对角线的一半，即棱长等于，该晶体的密度为。12.答案：（1）10；3：1（2）1；2；4（3）随原子序数增大，核电荷数增大，原子半径逐渐减小；N元素原子的2p能级处于半充满状态，更稳定（4）BD（5）4（6）①②1：3；2：1③棱心解析：（1）Ni是第28号元素，位于第四周期第Ⅷ族的第3列，即元素周期表的第10列。基态Ni的d轨道的电子排布式，有3对（6个）成对电子和2个单电子，成对电子与单电子的数量比为6：2=3：1。（2）在CO分子中可看作存在碳氧三键，C与O之间形成1个键、2个键，其中1个键由氧原子提供孤电子对，碳原子提供空轨道形成，所以氧原子共提供了4个电子。（3）第二周期元素的随Z的递增而呈增大趋势的原因是随原子序数增大，原子半径逐渐减小，原子核对外层电子的引力增大。a点表示第二周期第VA族元素原子，即N，其2p能级处于半充满状态，较稳定，故N的第一电离能大于相邻元素原子O的，所以出现齿峰。（4）含有极性共价键，立体构型为直线形。A项，中只含有极性共价键，但空间构型为V形，不符合题意。B项，中只含有极性共价键，且其与互为等电子体，空间构型相同，符合题意。C项，是由和HF通过氢键形成的，不符合题意。D项，中只含有极性共价键，且其与互为等电子体，空间构型相同，符合题意。（5）Ni的电子总数为28，同周期的稀有气体元素为Kr，原子序数为36，每个CO可提供2个电子，所以。（6）①根据均摊法，碳原子位于晶胞内部，个数为1；镁原子位于顶角，个数为，镍原子位于面心，个数为，所以晶体的化学式为：。②根据题图2分析可知，由镍原子构成的八面体空隙数目为1（）每条棱上的两个镁原子与相邻面心的4个镍原子构成八面体空隙（），则每个晶胞中由镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙数目为。完全由镍原子构成的八面体空隙与由镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙的数量比为1：3。由镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙中有2个镁原子、4个镍原子，所以镍原子和镁原子的数量比为2：1。③若碳原子位于晶胞顶角，根据题图2可知镍原子位于两个碳原子之间，即棱心位置。13.答案：（1）（2）7；（3）O>N>C；N>O>C（4）；；（5）①；②解析：（1）有1个电子层和1个未成对电子的原子，其核外电子排布式为，为H；有2个电子层和2个未成对电子的原子，其核外电子排布式为、，分别为C、O；有3个电子层和3个未成对电子的原子，其核外电子排布式为，为P。根据题意可知，A为H，B为C(碳)，C为O，D为P。（2）该化合物为，其结构式为，1mol中含有7mol键，一中碳原子杂化轨道类型为，—COOH中碳原子杂化轨道类型为。（3）F为N，C、N、O同周期，同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大，故电负性：O>N>C。同周期主族元素从左到右第一电离能整体呈增大趋势，但氮原子的2p轨道为半充满的稳定结构，其第一电离能大于O的第一电离能，故第一电离能：N>O>C。（4）晶胞A中8个位于顶角，1个位于体心，该晶胞中的个数为，12个均位于面上，个数为，A晶胞中、的个数比为2：6=1：3，故A对应晶体的化学式为。B晶胞中4个位于棱上，2个位于晶胞内部，的个数为，8个位于顶角，的个数为，B晶胞中、的个数比为3：1，故B对应晶体的化学式为。晶胞中4个位于棱上，2个位于面心，2个位于晶胞内部，的个数为，8个位于棱上，的个数为，C晶胞中、的个数比为4：2=2：1，故C对应晶体的化学式为。（5）①中B无孤电子对，空间构型为平面三角形；而中P有一对孤电子对，空间构型为三角锥形。②BP为原子晶体，其晶胞结构类似于金刚石，磷原子位于晶胞的顶角和面心，若将该晶胞切割成8个小立方体，在其中4个互不相邻的立方体体心各有一个硼原子。因此晶体中硼原子与磷原子的最短核间距为晶胞体对角线长度的，而晶胞体对角线长度为晶胞边长的倍，故。14.答案：（1）[Ar](或)；（2）①、②<；双键对单键的排斥作用大于单键对单键的排斥作用③正四面体形 （3）（4）①(1，，)②③④解析：（1）Cu为29号元素，基态铜原子的电子排布式为：或[Ar]；Mn为25号元素，基态锰原子的电子排布式为，外围电子排布式为，则基态锰原子的外围电子排布图为。（2）①根据乙酰氯的结构简式可知，其分子中甲基碳原子形成4个键，价层电子对数为4，发生杂化；羰基碳原子形成3个键，1个键，价层电子对数为3，发生杂化。②乙酰氯分子中羰基碳原子发生杂化，其与甲基碳原子