2024-2025学年新教材高中化学第3章晶体结构与性质章末测评新人教版选择性必修2

第三章测评(时间:75分钟满分:100分)一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分,每小题只有一项符合题目要求)1.中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔,是碳材料科学的一大进步。金刚石石墨石墨炔下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是()A.三种物质中均有碳碳原子间的σ键 B.三种物质中的碳原子都是sp3杂化C.三种物质的晶体类型相同 D.三种物质均能导电2.下表所列有关晶体的说法错误的是()选项ABCD晶体名称碘化钾干冰石墨碘构成晶体粒子名称阴、阳离子分子原子分子晶体内存在的作用力离子键范德华力共价键范德华力3.(2024·浙江宁波奉化高二期末)物质的组成与结构决定了物质的性质与变化。下列说法正确的是()A.MgO的熔点高于NaCl的熔点B.金刚石与碳化硅晶体结构相似,金刚石的硬度小于碳化硅C.CH3CH2CH2COOH的酸性比CH3COOH的酸性强D.HF晶体沸点高于HCl,是因为HCl共价键键能小于HF4.(2024·吉林卷)下列化学用语或表述正确的是()A.中子数为1的氦核素:21He B.SiO2的晶体类型C.F2的共价键类型:p-pσ键 D.PCl3的空间结构:平面三角形5.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()A.第一电离能:C<O B.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6.下列关于物质聚集状态和晶体的叙述错误的是()A.超分子这种分子聚集体,有的是有限的,有的是无限伸展的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取向一致,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7.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8.下列说法正确的是()A.熔点:金刚石>晶体硅>碳化硅 B.熔点:邻羟基苯甲醛>对羟基苯甲醛C.电负性:Na<P<Cl D.熔、沸点:HF<HCl<HBr<HI9.(2024·吉林卷)如下反应相关元素中,W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,基态Y、Z原子有两个未成对电子,Q是ds区元素,焰色试验呈绿色。下列说法错误的是()QZY4溶液QZX4Y4W12溶液A.单质沸点:Z>Y>WB.简单氢化物键角:X>YC.反应过程中有蓝色沉淀产生D.QZX4Y4W12是配合物,配位原子是Y10.硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体,层内的H3BO3分子之间通过氢键相连(层状结构如图所示,图中“虚线”表示氢键)。下列有关说法正确的是()A.含1molH3BO3的晶体中有6mol氢键B.分子中硼原子、氧原子最外层均为8个电子的稳定结构C.硼酸晶体属于共价晶体D.H3BO3分子的稳定性与氢键无关11.Fe3+的配位化合物较稳定且应用广泛。Fe3+可与H2O、SCN-、F-等配体形成溶液呈浅紫色的[Fe(H2O)6]3+、红色的[Fe(SCN)6]3-、无色的[FeF6]3-配离子。某同学按如下步骤完成实验:已知:向Co2+的溶液中加入KSCN溶液生成蓝色的[Co(SCN)4]2-的配离子;Co2+不能与F-形成配离子。下列说法正确的是()A.Fe的第四电离能(I4)小于第三电离能(I3)B.向溶液Ⅰ中滴加少量NaOH溶液,溶液逐渐变为浅紫色C.配离子[Fe(H2O)6]3+中H—O—H的键角与H2O分子中H—O—H的键角相等D.可用NaF和KSCN溶液检验FeCl3溶液中是否含有Co2+12.下列说法不正确的是()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,故足球烯为分子晶体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13.钙钛矿是以俄罗斯矿物学家Perovski的名字命名的,最初单指钛酸钙这种矿物[如图(a)],此后,把结构与之类似的晶体(化学式形式与钛酸钙相同)统称为钙钛矿物质。某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导材料的结构如图(b)所示,其中A为CH3NH3+,另两种离子为I-和Pb下列说法错误的是()A.钛酸钙的化学式为CaTiO3 B.图(b)中,X为I-C.CH3NH3+中含有配位键 D.晶胞中与每个Ca2+紧邻的O2-有14.已知:二茂铁[Fe(C5H5)2]熔点是173℃(在100℃时开始升华),沸点是249℃,不溶于水,易溶于苯、乙醚等非极性溶剂。下列说法不正确的是()A.二茂铁属于离子晶体B.在二茂铁结构中,C5H5-与FeC.已知环戊二烯的结构式为,则其中仅有1个碳原子采取sp3杂化D.二价铁离子的基态电子排布式为[Ar]3d615.铁与镁组成的储氢合金的立方晶胞结构如图所示。铁原子位于顶角和面心的位置,镁原子位于将晶胞平分为8个立方单位的体心位置。下列说法不正确的是()A.Fe原子的配位数为8B.a位置原子的分数坐标为(0.25,0.75,0.75)C.Fe原子与镁原子间最短距离为34bD.晶体储氢时,H2在晶胞的体心和棱的中心位置。若储氢后化学式为FeMg2H,则储氢率为100%二、非选择题(本题包括4小题,共55分)16.(12分)现有几组物质的熔点(℃)数据:组别A组B组C组D组金刚石:3550Li:181HF:-83NaCl硅晶体:1410Na:98HCl:-115KCl硼晶体:2300K:64HBr:-89RbCl二氧化硅:1732Rb:39HI:-51MgO:2852据此回答下列问题:(1)由表格可知,A组熔点普遍偏高,据此回答:A组属于晶体,硅的熔点低于二氧化硅,是由于。(2)B组晶体共同的物理性质是(填序号),可以用“理论”解释。①有金属光泽②导电性③导热性④延展性(3)C组中HF熔点反常是由于。

(4)D组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为,MgO晶体的熔点高于三者,其原因解释为。

17.(13分)如图所示为CaF2、H3BO3(层状结构,层内的H3BO3分子间通过氢键结合)、金属铜三种晶体的结构示意图。请回答下列问题:(1)图Ⅰ所示的CaF2晶体中与Ca2+最近且等距离的F-数为,图Ⅲ中每个铜原子周围紧邻的铜原子数为。

(2)图Ⅱ所示的物质结构中最外层已达到8电子稳定结构的原子是(填元素符号),H3BO3晶体中硼原子个数与极性键个数之比为。

(3)金属铜具有很好的延展性、导电性、导热性,对此现象最简单的解释是理论。(4)三种晶体中熔点最低的是(填化学式),其晶体受热熔化时,克服的微粒之间的相互作用为、。

18.(14分)元素周期表中第四周期的某些过渡元素(如V、Zn、Co等)在生产、生活中有着广泛的应用。(1)钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。①基态钒原子的价层电子排布式为。

②V2O5的结构式如图所示,则V2O5分子中σ键和π键数目之比为。(2)Co(NH3)5Cl3是钴的一种配合物,中心离子的配位数为6,向100mL0.2mol·L-1该配合物的溶液中加入足量AgNO3溶液,生成5.74g白色沉淀。①NO3-的空间结构为②则该配合物中配离子的化学式为。

(3)ZnF2是生成良好的光学基质材料KZnF3的原料,ZnF2、KZnF3两种晶体的晶胞结构分别如图所示:①已知:ZnF2的熔点为872℃,ZnCl2的熔点为275℃,ZnBr2的熔点为394℃,ZnBr2的熔点高于ZnCl2的原因为。

②KZnF3晶体(晶胞顶角为K+)中,与Zn2+最近且等距离的F-数为。

③若NA表示阿伏加德罗常数的值,则ZnF2晶体的密度为g·cm-3(用含a、c、NA的代数式表示)。

19.(16分)按要求回答下列问题:(1)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第二电离能I2(Zn)(填“>”或“<”)I2(Cu)。

(2)氯化铬酰(CrO2Cl2)的熔点为-96.5℃,沸点为117℃,固态氯化铬酰属于晶体。制备CrO2Cl2的同时生成光气(COCl2),COCl2中所有原子都达到了8电子稳定结构,COCl2分子中σ键和π键的个数比为,空间结构为。(3)直链的多磷酸盐是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠(Na4P2O7)、三磷酸钠(Na5P3O10)等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图1所示,则这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(用n代表P原子数)。

图1(4)某四方晶系的晶胞如图2所示,晶胞参数a=b=xpm、c=2xpm,晶胞棱边夹角均为90°。图2①以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标。如该晶胞中2号Cu原子(0,12,14),3号In原子(0,12,34),4号Se原子(14②2号Cu原子与4号Se原子之间的距离为pm(用x表示)。

答案：1.A解析原子间优先形成σ键,三种物质中均存在σ键,A项正确;金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化,石墨中所有碳原子均采用sp2杂化,石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化,碳碳三键上的碳原子采用sp杂化,B项错误;金刚石为共价晶体,石墨炔为分子晶体,石墨为混合型晶体,C项错误;金刚石中没有自由移动的电子,不能导电,D项错误。2.C解析碘化钾是离子化合物,是由K+和I-以离子键构成,故A正确;干冰是CO2,属于分子晶体,构成微粒是分子,存在的作用力是范德华力,故B正确;石墨是混合型晶体,晶体内作用力还存在范德华力和金属键,故C错误;碘单质属于分子晶体,存在范德华力,故D正确。3.A4.C解析中子数为1的氦核素为

23He,A项错误;SiO2为共价晶体,不是分子晶体,B项错误;F2中两个F原子间形成p-pσ键,C项正确;PCl3中P原子有1个孤电子对,所以PCl3的空间结构是三角锥形5.C6.D7.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错误。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错误。自然界中存在的无定形SiO2不是晶体,D错误。8.C解析A.三者都为共价晶体,原子半径越小,键长越短,键能越大,熔点越高,因此熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅;B.由于对羟基苯甲醛含有分子间氢键,邻羟基苯甲醛含有分子内氢键,分子间氢键使得熔点升高,因此熔点:对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛;C.同周期元素从左到右电负性逐渐增大,因此电负性:Na<P<Cl;D.HF含有分子间氢键,分子间氢键使得熔点升高,因此熔、沸点:HCl<HF,HCl、HBr、HI三者结构和组成相似,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高。9.B解析基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,Y、Z原子有两个未成对电子,结合溶液中的转化实验可知,W、X、Y、Z分别为H、N、O、S;Q是ds区元素,焰色试验呈绿色,则Q为Cu。Z单质(S)常温下为固体,H2、O2(或O3)为分子晶体,单质沸点Z>Y>W,A正确;NH3和H2O的中心原子N、O原子都是sp3杂化,NH3的中心原子的孤电子对数是1,H2O的中心原子的孤电子对数是2,孤电子对对成键电子对具有挤压作用,键角NH3大于H2O,B正确;向CuSO4溶液中逐渐通入NH3,生成蓝色沉淀,继续通入NH3生成[Cu(NH3)4]2+,配位原子是氮原子,C正确,D错误。10.D解析A项,含1molH3BO3的晶体中有3mol氢键;B项,硼原子的最外层不是8个电子的稳定结构;C项,硼酸晶体属于分子晶体。11.D解析Fe的原子序数为26,核外电子排布式为[Ar]3d64s2,失去3个电子后形成三价铁离子,核外电子排布式为[Ar]3d5,d轨道处于半充满结构,能量低、稳定,失去电子难,所以Fe的第四电离能(I4)远大于第三电离能(I3),故A错误;向溶液Ⅰ中滴加少量NaOH溶液,会生成氢氧化铁沉淀,溶液黄色变浅,故B错误;配离子[Fe(H2O)6]3+中氧原子的成键电子对数为3,孤电子对数为1,H2O中氧原子的成键电子对数为2,孤电子对数为2,则二者的键角不相等,故C错误;可用NaF和KSCN溶液检验FeCl3溶液中是否含有Co2+,具体操作为向溶液中加入NaF使铁离子转化为无色的[FeF6]3-配离子,再加入KSCN溶液,若含有Co2+,则生成蓝色的[Co(SCN)4]2-配离子,故D正确。12.C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项正确;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.D解析由图(a)可知,钛酸钙的晶胞中Ca2+位于8个顶角、O2-位于6个面心、Ti4+位于体心,根据均摊法可以确定Ca2+、O2-、Ti4+的数目分别为1、3、1,因此其化学式为CaTiO3,A项正确;由图(b)可知,A、B、X分别位于晶胞的顶角、体心、面心,根据均摊法可以确定其中有1个A、1个B和3个X,根据晶体呈电中性可以确定,CH3NH3+和Pb2+均为1个,有3个I-,故X为I-,B项正确;类比NH4+的成键情况可知,CH3NH3+中含有H+与—NH2形成的配位键,C项正确;图(a)的晶胞中,Ca2+位于顶角,其与邻近的3个面的面心上的O2-紧邻,每个顶角参与形成8个晶胞,每个面参与形成2个晶胞,因此,与每个Ca2+紧邻的O2-14.A解析根据题给信息知,二茂铁易升华,易溶于有机溶剂,可以推断它应为分子晶体,则C5H5-与Fe2+之间为配位键,A项错误、B项正确;由环戊二烯的结构式知,仅1号碳原子形成四个单键,为sp3杂化,其余四个碳原子均为sp2杂化,C项正确;铁原子失去4s轨道上的2个电子即为Fe2+的基态,电子排布式为[Ar]3d615.D解析根据晶胞结构示意图可知,距离铁原子最近且相等的镁原子有8个,因此铁原子的配位数为8,A正确;a位置的原子坐标参数为(0.25,0.75,0.75),B正确;由晶胞图可知,铁原子与镁原子之间的最近距离为体对角线的14,面对角线距离为b2+b2nm=2bnm,体对角线距离为2b2+b2nm=3bnm,则铁原子与镁原子之间的最近距离为34bnm,C正确;晶胞中铁原子数目为18×8+12×6=4,镁原子数目为8,而16.答案(1)共价Si—Si键能小于Si—O键能(2)①②③④电子气(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)NaCl>KCl>RbClMgO晶体为离子晶体,离子所带电荷数越多,离子半径越小,离子键越强,熔点越高解析(1)A组由非金属元素组成,熔点较高,属于共价晶体,熔化时需破坏共价键。由共价键形成的共价晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高,硬度大。(2)B组都是金属,存在金属键,具有金属晶体的性质,可以用“电子气理论”解释相关物理性质。(3)C组卤化氢晶体属于分子晶体,HF熔点反常是由于分子之间形成氢键。17.答案(1)812(2)O1∶6(3)电子气(4)H3BO3范德华力氢键解析(1)从题图Ⅰ可以看出与Ca2+最近且等距离的F-数为8。顶角上的Cu与面心上的Cu距离最近,故每个铜原子周围紧邻的铜原子数为12。(2)H的最外层达到2电子稳定结构,从题图Ⅱ可知,B只形成3个共价键,最外层为6个电子,只有O的最外层达到8电子稳定结构。H3BO3属于分子晶体,1个B连有3个O,3个O又连有3个H,所以1个B对应6个极性键。(3)电子气理论可以很好地解释金属的导电性、导热性和延展性等物理性质。(4)熔点的一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体,金属晶体看具体情况,题中H3BO3为分子晶体,熔点最低,熔化时破坏范德华力和氢键。18.答案(1)①3d34s2②3∶2(2)①平面三角形②[Co(NH3)5Cl]2+(3)①ZnCl2、ZnBr2为分子晶体,组成与结构相似,随着相对分子质量的增大,范德华力增强,熔点升高②6③2解析(1)①钒的原子序数为23,核外有23个电子,根据电子排布规则,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,基态钒原子的价层电子排布式为3d34s2。②由V2O5的结构式可知,该结构中共含有4个VO双键,2个V—O单键,1个双键含有1个σ键和1个π键,单键均为σ键,所以V2O5分子中含有6个σ键和4个π键,σ键和π键数目之比为6∶4=3∶2。(2)①对于NO3-,根据价层电子对互斥模型,价层电子对数=3+5+1-2×32=3,无孤电子对②Co(NH3)5Cl3是钴的一种配合物,中心离子的配位数为6,向100mL0.2mol·L-1该配合物的溶液中加入足量AgNO3溶液,配合物的物质的量n=0.2mol·L-1×0.1L=0.02mol,n(AgCl)=mM=5.74g143.5g·mol-1=0.04mol,说明该配合物中外界有2个氯离子,内界有1个氯离子,中心离子的配位数为6,即中心离子的配体为(3)①由熔点数据可知,ZnCl2、Zn