全国版高考化学一轮复习限时规范特训物质结构与性质第3节晶体结构与性质

第3节晶体结构与性质板块三限时规范特训时间：45分钟满分：100分一、选择题(每题6分，共54分)1．关于晶体的叙述中，正确的是()A．原子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高B．分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定C．分子晶体中，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A解析B项，分子的稳定性取决于分子内部共价键的强弱，与分子间作用力无关；C项，分子晶体熔、沸点的高低，取决于分子间作用力的大小；D项，也可能是分子晶体，如HCl。2．[2017·宜昌模拟]下列说法正确的是()A．钛和钾都采取图1的堆积方式B．图2为金属原子在二维空间里的非密置层放置，此方式在三维空间里堆积，仅得简单立方堆积C．图3是干冰晶体的晶胞，晶胞棱长为acm，则在每个CO2周围最近且等距离的CO2有8个D．图4是一种金属晶体的晶胞，它是金属原子在三维空间以密置层采取ABCABC…堆积的结果答案D解析图1表示的堆积方式为六方最密堆积，K采用体心立方堆积，A错误；B在二维空间里的非密置层放置，在三维空间得到体心立方堆积，B错误；干冰晶体的晶胞属于面心立方晶胞，配位数为12，即每个CO2周围距离相等的CO2分子有12个，C错误；该晶胞类型为面心立方，金属原子在三维空间里密置层采取ABCABC堆积，D正确。3．下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是()A．熔点：NaF>MgF2>AlF3B．晶格能：NaF>NaCl>NaBrC．阴离子的配位数：CsCl>NaCl>CaF2D．硬度：MgO>CaO>BaO答案A解析由于r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，且Na＋、Mg2＋、Al3＋所带电荷依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强，晶格能依次增大，故熔点依次升高。r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小。在CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4。r(Mg2＋)<r(Ca2＋)<r(Ba2＋)，故MgO、CaO、BaO的晶格能依次减小，硬度依次减小。4．某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为()A．B2A B．BA2C．B7A4 D．B4答案B解析A在正方体内，晶胞中的8个A离子完全被这1个晶胞占有，B分别在顶点和面心，顶点上的离子被1个晶胞占有eq\f(1,8)，面心上的离子被1个晶胞占有eq\f(1,2)，所以1个晶胞实际占有的B离子为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，则该晶体的化学式为BA2。5．高温下，超氧化钾晶体(KO2)呈立方体结构。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。则下列有关说法正确的是()A．与K＋最近且距离相等的K＋有6个B．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有1个K＋和1个Oeq\o\al(－,2)C．晶体中与每个K＋距离最近的Oeq\o\al(－,2)有6个D．晶体中，所有原子之间都以离子键相结合答案C解析根据题给信息，超氧化钾晶体是面心立方晶体，超氧化钾晶体(KO2)是离子化合物，阴、阳离子分别为Oeq\o\al(－,2)、K＋，晶体中K＋与Oeq\o\al(－,2)间形成离子键，Oeq\o\al(－,2)中O—O键为共价键。作为面心立方晶体，每个晶胞中含有K＋：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4(个)，Oeq\o\al(－,2)：1＋12×eq\f(1,4)＝4(个)，晶胞中与每个K＋最近且距离相等的Oeq\o\al(－,2)有6个，最近且距离相等的K＋有12个。6．某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是()A．3∶9∶4 B．1∶4∶2C．2∶9∶4 D．3∶8∶4答案B解析A粒子数为6×eq\f(1,12)＝eq\f(1,2)；B粒子数为6×eq\f(1,4)＋3×eq\f(1,6)＝2；C粒子数为1；故A、B、C粒子数之比为1∶4∶2。7．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()①SiO2与SO3②C3N4(硬度大，熔点高)与SiC③CO2与SO2④晶体氖与晶体氮⑤NaCl与AlCl3⑥NH4Cl与NaOH⑦MgCl2与SiCl4A．①③⑥ B．②③⑥C．②④⑥ D．⑤⑥⑦答案B解析①SiO2为原子晶体，SO3为分子晶体，错误；②C3N4与SiC均是含有共价键的原子晶体，正确；③CO2与SO2分子中都只含极性共价键，都属于分子晶体，正确；④晶体氖与晶体氮都是分子晶体，但晶体氖中不含化学键，晶体氮的分子中含有共价键，错误；⑤NaCl为离子晶体，AlCl3为分子晶体，错误；⑥NH4Cl与NaOH均为离子晶体，均含有离子键和共价键，正确；⑦MgCl2属于离子晶体，SiCl4属于分子晶体，错误。8．下列有关说法不正确的是()A．水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键B．CaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋C．H原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动D．金属铜中Cu原子堆积模型如图4，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12答案C解析从图1可以看出水合铜离子中有1个铜离子和4个配位键，A正确；按均摊法，每个晶胞中有Ca2＋：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，B正确；H原子只有1个电子，电子云中点的疏密程度表示电子出现的机率密度，C错误；从图4中可以看出中心的铜原子的配位数为12，D正确。9．以NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是()A．18g冰(图1)中含O—H键数目为2NAB．28g晶体硅(图2)中含有Si—Si键数目为2NAC．44g干冰(图3)中含有NA个晶胞结构单元D．石墨烯(图4)是碳原子单层片状新材料，12g石墨烯中含C—C键数目为1.5NA答案C解析1个水分子中含有2个O—H键，18g冰的物质的量为1mol，含O—H键数目为2NA，A项正确；28g晶体硅中含有1molSi原子，每个硅原子与其他4个Si形成4个Si—Si键，每个硅原子形成的共价键为eq\f(1,2)×4＝2，则1mol单质硅含有2molSi—Si键，B项正确；1个晶胞结构单元含有4个二氧化碳分子，44g干冰中含有晶胞结构单元个数小于NA个，C项错误；在石墨烯中，每个碳原子形成3个共价键，所以每个碳原子实际占化学键为1.5个，12g石墨烯即1mol所含碳碳键数目为1.5NA，D项正确。二、非选择题(共46分)10．(16分)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：(1)基态Ga原子的核外电子排布式为[Ar]________。(2)根据元素周期律，元素的电负性Ga________(填“大于”或“小于”，下同)As，第一电离能B________Ga；BF3和NH3的分子能够通过配位键相结合的原因是________。(3)杀虫剂Na3AsO4中阴离子的空间构型为________，As原子采取________杂化。(4)组成相似的GaF3和GaCl3晶体，前者属于离子晶体，后者属于分子晶体，从F－和Cl－结构的不同分析其原因是_____________。(5)原子晶体GaAs的晶胞参数a＝xpm，它的晶胞结构如图所示。该晶胞内部存在的共价键数为________；A原子距离B原子所在六面体的侧面的最短距离为________(用x表示)pm；该晶体的密度为________g·cm－3。(阿伏加德罗常数的值用NA表示)答案(1)3d104s24p1(2)小于大于NH3中的N具有孤对电子，BF3中的B核外具有空轨道(3)正四面体sp3(4)Cl－的电子层数比F－的多，离子半径比F－的大(5)160.25xeq\f(5.8×1032,x3·NA)解析(3)AsOeq\o\al(3－,4)中As原子的杂化轨道数为eq\f(5＋3,2)＝4，所以AsOeq\o\al(3－,4)的空间构型为正四面体。As原子采取sp3杂化。(5)由晶胞结构图可知每个Ga原子与4个As原子形成4个共价键，4个Ga原子共形成16个共价键；Ga原子距离As原子所在六面体的侧面的最短距离为0.25xpm。1个晶胞中含有4个GaAs，故该晶体的密度为eq\f(70＋75×4,NA)g÷(x×10－10cm)3＝eq\f(5.8×1032,x3·NA)g·cm－3。11．(15分)确定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题。(1)A、B、C、D为四种晶体，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.________。(2)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图1所示，其中TiN中N呈－3价)，已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：离子晶体KClMgOCaO晶格能/kJ·mol－171537913401则该4种离子晶体的熔点从高到低的顺序是_______________。(3)某离子X＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成晶体的结构如图2所示。X的元素符号是________，与同一个N3－相连的X＋有________个。(4)铁有δ、γ、α三种同素异形体(如图3)，则δ晶胞原子堆积名称为______________。若α－Fe晶胞边长为a，γ－Fe晶胞边长为b，则两种晶体密度比为________。答案(1)金属晶体分子晶体离子晶体原子晶体(2)TiN>MgO>CaO>KCl(3)Cu6(4)体心立方堆积b3∶4a解析(2)离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷越多，晶格能越大，熔点越高。(3)某离子X＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，该离子含有28个电子，则X＋为Cu＋；采用X、Y、Z三轴切割的方法知与N3－相连的Cu＋个数是6。(4)δ晶胞原子堆积名称为体心立方堆积。根据晶胞结构可知，α－Fe晶胞、γ－Fe晶胞中含有的铁原子分别为1个和4个，所以有：ρ(α－Fe)＝eq\f(56,NA·a3)，ρ(γ－Fe)＝eq\f(4×56,NA·b3)，α－Fe和γ－Fe两种晶体的密度比为b3：4a3。12．(15分)钛对酸、碱具有较强的耐腐蚀性，密度小，比强度高，已成为化工生产中重要的材料。回答下列问题：(1)基态钛原子的价电子排布式为________，其原子核外未成对电子有________个。金属钛晶胞如图所示，晶胞参数为a＝b＝295.08pm，c＝468.55pm，α＝β＝90°，γ＝120°，则金属钛为________堆积(填堆积方式)，其中钛原子的配位数为________。(2)用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得到多孔的海绵钛。已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为－25℃，沸点为136℃，由此可知TiCl4为________晶体。(3)通过X­射线探明KCl、CaO、TiN晶体与NaCl晶体结构相似，且知两种离子晶体的晶格能数据如下：离子晶体KClCaO晶格能/(kJ·mol－1)7153401解释KCl晶格能小于CaO的原因：___________________________________________________________________________________。(4)钛可与C、N、O等元素形成二元化合物，C、N、O元素的电负性由大到小的顺序是________。(5)钙钛矿晶体的晶胞结构如图所示，则该晶体的化学式为____________。答案(1)3d24s22六方最密12(2)分子(3)KCl、CaO均是离子晶体，而K＋的半径大于Ca2＋、K＋的电荷数小于Ca2＋，Cl－的半径大于O2－、Cl－电荷数小于O2－，故KCl的晶格能小于CaO的晶格能(4)O>N>C(5)CaTiO3解析(1)钛原子的核电荷数为22，其电子排布式为[Ar]3d24s2，则价电子排布式为3