2024-2025学年高中化学第三章晶体结构与性质测评含解析新人教版选修3

PAGE10-第三章测评(时间:90分钟满分:100分)第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48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,可以用此来说明金属的导热性C.金属键可以看作是很多原子共用很多电子所形成的剧烈相互作用,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,克服粒子间作用力类型相同解析金属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剧烈相互作用,自由电子为整个金属的全部阳离子所共有,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,熔化须要克服离子键,SiC晶体属于原子晶体,熔化须要克服共价键,D错误。答案B2.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11①硬度②导热性③导电性④光学性质A.①③ B.②④C.①②③ D.①②③④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。答案D3.下表所列物质晶体的类型全部正确的一组是()晶体类型原子晶体离子晶体分子晶体A氮化硅磷酸单质硫B单晶硅碳酸氢铵水银C金刚石烧碱冰D铁尿素冰醋酸解析磷酸是分子晶体,故A错误;水银是金属晶体,故B错误;金刚石是原子晶体,烧碱是离子晶体,冰是分子晶体,故C正确;铁是金属晶体,故D错误。答案C4.玻璃是常见的非晶体,在生产生活中有着广泛的用途,下图是玻璃的结构示意图,有关玻璃的说法错误的是()石英玻璃的结构模型A.玻璃内部微粒排列是无序的B.玻璃熔化时吸热,温度不断上升C.光纤和玻璃的主要成分都可看成是SiO2,二者都是非晶体D.利用X-射线衍射试验可以鉴别玻璃和水晶解析依据玻璃的结构示意图知,构成玻璃的粒子的排列是无序的,所以玻璃是非晶体,因此没有固定的熔点,A对、B对;区分晶体与非晶体的最科学的方法是对固体进行X-射线衍射试验,D对。答案C5.下列推断正确的是()A.因为共价键有饱和性和方向性,所以原子晶体不遵循“紧密积累”原理B.稳定性按HF、HCl、HBr、HI渐渐减弱,根本缘由是F、Cl、Br、I非金属性减弱C.晶体中确定存在化学键,金属晶体熔点确定很高D.固体SiO2确定是晶体解析稳定性按HF、HCl、HBr、HI渐渐减弱是因为共价键的键能渐渐减小,B错;晶体中可能不含有化学键,如稀有气体形成的晶体,晶体的熔点不确定很高,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;石英砂的主要成分就是无定形SiO2,它不是晶体,D错。答案A6.科学家曾合成了一系列具有独特化学特性的(AlH3)n氢铝化合物。已知,最简洁的氢铝化合物的分子式为Al2H6,它的熔点为150℃,燃烧热极高。Al2H6球棍模型如图。下列有关说法确定错误的是()A.Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体B.氢铝化合物可能成为将来的储氢材料和火箭燃料C.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水D.Al2H6中含有离子键和极性共价键解析由题意“最简洁的氢铝化合物的分子式为Al2H6,它的熔点为150℃”可知,该晶体为分子晶体,H—Al键为共价键,而不是离子键,故D错。答案D7.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.晶格能由大到小:MgO>CaO>NaF>NaCl解析A项中的四者都形成分子晶体,故相对分子质量越大,熔点越高,正确;B项中三者形成金属晶体,金属键由强到弱的依次为Al>Mg>Na,熔点由高到低应为Al>Mg>Na,B错;C项中的三者形成原子晶体,共价键的键能C—C>C—Si>Si—Si,正确;D项中四者形成离子晶体,离子所带电荷Ca2+=Mg2+>Na+,O2->F-=Cl-,离子半径Ca2+>Na+>Mg2+,Cl->O2->F-,正确。答案B8.已知某化合物的晶体是由以下最小单元密置积累而成的,关于该化合物的以下叙述中正确的是()A.1mol该化合物中有2molYB.1mol该化合物中有6molOC.1mol该化合物中有2molBaD.该化合物的化学式是YBa2Cu3O6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,灰球代表的Cu原子位于长方体的内部(共有三个),小黑球代表的O原子有的位于长方体的内部、有的位于长方体的面上,分别运用均摊法可计算出该结构单元的实际含有的原子个数,进而可确定该化合物的化学式。Y原子个数为8×18=1,Ba原子个数为8×14=2,Cu原子个数为3,O原子个数为10×答案C9.下表是几种物质的晶格能数据:物质NaFMgF2AlF3MgOCaOSrOBaO晶格能9232957549237913401E1918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、离子所带电荷的凹凸有关D.当MgO、CaO能电离成金属离子与O2-时,MgO所须要的温度低于CaO解析Na、Mg、Al属于同一周期,与氟形成的化合物晶格能数据增大,A项正确;Mg、Ca、Sr、Ba属于同一主族,由表中数据知,从上到下氧化物晶格能减小,B项正确;三种氟化物中,从钠到铝,离子半径是减小的,成键离子核间距也是减小的,从表中后四种氧化物晶格能大小改变看,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不同和离子核间距大小造成的,C项正确;由电离生成的离子有O2-知,它们的电离是在熔化状态下进行的,MgO的晶格能大,熔点比CaO的高,D项错误。答案D10.下列说法中正确的是()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—O键D.金刚石化学性质稳定,即使在高温下也不会与O2反应解析Na2O2的电子式为Na+[∶O····∶O····∶]2-Na+,N(答案A11.有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6],经X射线探讨发觉,它的结构特征是Fe3+和Fe2+相互占据立方体互不相邻的顶点,而CN-位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法正确的是()A.该晶体属于分子晶体,化学式为MFe2(CN)6B.该晶体属于离子晶体,M呈+1价C.该晶体属于离子晶体,M呈+2价D.晶体中与每个Fe3+距离最近且等距离的CN-有12个解析三价铁离子和二价铁离子在晶胞的顶点上,每个被八个晶胞共用,故每个晶胞中三价铁离子为4×18=0.5个,同理二价铁离子为0.5个,CN-位于边的中心,每个CN-被四个晶胞共用,故每个晶胞中CN-为12×14=3个。已知化学式为MxFey(CN)6,故有两个晶胞,阴离子含有一个三价铁离子,一个二价铁离子,六个CN-,故晶体的化学式为MFe2(CN)6,M呈+1价,因为有离子,故该晶体属于离子晶体,故B正确,A、C错误;晶体中与每个Fe3+距离最近且等距离的CN答案B12.如图所示,铁有δ、γ、α三种同素异形体,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,NA表示阿伏加德罗常数的值,密度为56NA·a3g·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56×4NA·b3答案B第Ⅱ卷(非选择题共52分)二、非选择题(本题包括4个大题,共52分)13.(12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依次是。

(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依次为(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,属于原子晶体的是,五种物质的熔点由高到低的依次是。

解析(1)氯酸钾为离子晶体,熔化时应克服离子键;SiO2为原子晶体,熔化时应克服共价键;碘为分子晶体,升华时应克服分子间作用力。(2)一般说来,晶体的熔点为原子晶体>离子晶体>分子晶体,金属晶体改变较大,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原子晶体。答案(1)离子键共价键分子间作用力二氧化硅>氯酸钾>碘(2)①⑤③②④⑥(3)CO2H2H2、CO2、HFHF(NH4)2SO4SiCSiC>(NH4)2SO4>HF>CO2>H214.(11分)碳及其化合物的用途广泛,碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物,而且还能形成多种无机化合物,同时自身可以形成多种单质。(1)C60分子形成的晶体中,在晶胞的顶点和面心均含有一个C60分子,则一个C60晶胞的质量为。

(2)干冰和冰是两种常见的分子晶体,下列关于两种晶体的比较中正确的是。

a.晶体的密度:干冰>冰b.晶体的熔点:干冰>冰c.晶体中的空间利用率:干冰>冰d.晶体中分子间相互作用力类型相同(3)金刚石和石墨是碳元素形成的两种常见单质,下列关于这两种单质的叙述中正确的有。

a.金刚石中碳原子的杂化类型为sp3杂化,石墨中碳原子的杂化类型为sp2杂化b.晶体中共价键的键长:金刚石中C—C<石墨中C—Cc.晶体的熔点:金刚石>石墨d.晶体中共价键的键角:金刚石>石墨e.金刚石晶体中只存在共价键,石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力f.金刚石和石墨的熔点都很高,所以金刚石和石墨都是原子晶体(4)金刚石晶胞结构如图所示,立方BN结构与金刚石相像,在BN晶体中,B原子四周最近的N原子所构成的立体图形为,一个晶胞中N原子数目为。

(5)碳与孔雀石共热可以得到金属铜,金属铜采纳面心立方最密积累,即在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子,则Cu晶体中Cu原子的配位数为。已知Cu晶体的密度为ρg·cm-3,Cu的相对原子质量为M,阿伏加德罗常数为NA,则Cu的原子半径为。

解析(1)C60形成的分子晶体,满足分子密积累,其晶胞结构为面心立方结构,故每个晶胞中含有4个C60分子,故一个C60晶胞的质量为240个碳原子的质量,即28806.02×1023g。(2)干冰晶体中CO2分子间只存在范德华力,其结构是分子密积累;而冰晶体中存在氢键,由于氢键具有方向性,冰中水分子不是密积累,故密度:干冰>冰,熔点:冰>干冰,空间利用率:干冰>冰。(3)由于晶体中共价键的键长:金刚石中C—C>石墨中C—C,b错;熔点:金刚石<石墨,c错;金刚石中键角为109°28',而石墨中键角为120°,d错;石墨是混合型晶体,f错。(4)在BN晶体中B原子与N原子交替出现,故每个B原子四周有4个N原子,每个N原子四周也有4个B原子,形成正四面体结构;在金刚石晶胞中共有碳原子个数=8×18+6×12+4=8(个),故在BN晶胞中B原子和N原子各4个。(5)由于铜采纳面心立方最密积累,铜原子配位数为12;每个晶胞中含有4个铜原子,且面对角线上的3个铜原子相切,设铜原子半径为r,则有(22r)3答案(1)28806(4)正四面体4(5)12315.(13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,由于具有令人满足的仿金效果,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)。Ⅰ图Ⅰ中的M是短周期金属元素,M的部分电离能如下表所示:类型I1I2I3I4I5电离能/(kJ·mol-1)738145177331054013630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),该金属晶体的积累模型为六方最密积累,配位数为。

(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,纳米TiO2催化的一个实例如图Ⅱ所示。化合物甲的分子中实行sp2方式杂化的碳原子有个,化合物乙中实行sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的依次为。

Ⅱ(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相像,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。

Ⅲ解析(1)Ti为22号元素,依据核外电子排布规律可知,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。Mg晶体属于六方最密积累,配位数为12。(3)化合物甲的分子中实行sp2杂化的碳原子:苯环上的六个、羰基中的一个,共7个;实行sp3杂化的原子的价层电子对数是4,乙中实行sp3杂化的原子有C、N、O,同一周期元素中,元素电负性随着原子序数增加而渐渐增大,所以它们的电负性关系为O>N>C。(4)依据均摊法,可知该晶胞中N原子个数为6×12+8×18=4,该晶胞中Ti原子个数为1+12×14=4,所以晶胞的质量m=4×62NAg,而晶胞的体积V=(2a×10-10)3cm3,所以晶体的密度ρ=4×62(2答案(1)3d24s2(2)Mg12(3)7O>N>C(4)4×62(16.(16分)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料,回答下列问题:(1)Sn为第ⅣA族元素,单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体,SnCl4空间构型为