2022届新教材高考化学一轮复习第十二章物质结构与性质第三讲晶体结构与性质课时跟踪练含解析

课时跟踪练40一、选择题1．(2021·浙江绍兴第二次模拟)以下表示物质分子式的是()A．SiO2B．Na2SO4C．P(红磷)D．C60(足球烯)解析：SiO2晶体为原子晶体，Na2SO4晶体为离子晶体，P(红磷)晶体为分子晶体，由红磷分子构成，但P不表示分子式，C60(足球烯)晶体为分子晶体，由C60分子构成。答案：D2．C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。关于C3N4晶体的说法错误的选项是()A．该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石中的更牢固B．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构C．该晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子D．该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性共价键形成空间网状结构解析：C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合，这说明该晶体属于原子晶体。由于碳原子半径大于氮原子半径，那么其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固，A项正确；构成该晶体的微粒间只以单键结合，每个碳原子连接4个氮原子、每个氮原子连接3个碳原子，晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构，B、C项正确；金刚石中只存在C—C键，属于非极性共价键，C3N4晶体中C、N之间以极性共价键结合，原子间以极性键形成空间网状结构，D项错误。答案：D3．以下事实能说明刚玉(Al2O3)是一种原子晶体的是()①Al2O3是两性氧化物②硬度很大③它的熔点为2045℃④几乎不溶于水⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石A．①②③B．②③④C．④⑤D．②⑤解析：①指的是Al2O3的分类，⑤指的是Al2O3的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种原子晶体，答案选B。答案：B4．以下推论正确的选项是()A．SiH4的沸点高于CH4，可推测PH3的沸点高于NH3B．NHeq\o\al(＋,4)为正四面体结构，可推测出PHeq\o\al(＋,4)也为正四面体结构C．CO2晶体是分子晶体，可推测SiO2晶体也是分子晶体D．NaCl是离子化合物，可推测AlCl3也是离子化合物解析：NH3可形成分子间氢键，沸点高于PH3的沸点，A项错误；NHeq\o\al(＋,4)和PHeq\o\al(＋,4)均有四对价电子，均为正四面体结构，B项正确；CO2晶体是分子晶体，SiO2晶体是原子晶体，C项错误；NaCl是离子化合物，AlCl3是共价化合物，D项错误。答案：B5．以下各组物质熔点上下的比拟正确的选项是()A．CF4>CCl4>CBr4>CI4B．Na>Mg>AlC．SiO2>H2O>CO2D．晶体硅>SiC>金刚石解析：相对分子质量CF4<CCl4<CBr4<CI4，所以熔点：CF4<CCl4<CBr4<CCI4，故A项错误；Na、Mg、Al都是金属晶体，电荷数顺序：Na<Mg<Al；原子半径顺序：Na>Mg>Al，金属晶体中原子半径越小，电荷越大，熔点越高，所以熔点顺序：Na<Mg<Al，故B项错误；不同类型的晶体，熔点上下：原子晶体>离子晶体>分子晶体，水分子中存在氢键，所以熔点：SiO2>H2O>CO2，故C项正确；晶体硅、金刚石、碳化硅都是原子晶体，因键长：C—C＜C—Si＜Si—Si，原子晶体中半径越小，共价键越强，熔点越大，那么熔点为金刚石>碳化硅>晶体硅，故D项错误。答案：C6．在以下物质中，既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是()A．Na2SB．H2O2C．Na2S2D．(NH4)2S解析：Na2S只有离子键，属于离子晶体，A项不符合题意；H2O2有极性共价键和非极性共价键，属于分子晶体，B项不符合题意；Na2S2含有离子键和极性共价键，但没有配位键，属于离子晶体，C项不符合题意；(NH4)2S既含有离子键又含有极性共价键，NHeq\o\al(＋,4)中存在配位键，属于离子晶体，D项符合题意。答案：D7．以下说法正确的选项是()A．分子中共价键键能越大，键长越长，那么分子越稳定B．元素周期表中的第ⅡA族和第ⅦA族元素的原子间不能形成共价键C．H—O键的键能为467kJ·mol－1，即18gH2O分解成H2和O2时，消耗能量为934kJD．N—N、N=N、N≡N键能之比为∶∶，说明N2分子中π键键能>σ键键能解析：分子中共价键键能越大，键长越短，分子越稳定，A项错误；形成共价键的两种元素的电负性之差小于时，一般可形成共价键，如Be和Cl形成的化合物为共价化合物，B项错误；H—O键的键能为467kJ·mol－1，指的是拆开1molH—O键形成气态氢原子和氧原子所需吸收的能量为467kJ，而18gH2O分解时不仅有旧化学键的断裂还有新化学键的形成，而新化学键形成时会释放能量，因此实际消耗的能量小于934kJ，C项错误；N=N，N≡N键中都含有1个σ键，分别还含有1个、2个π键，由N—N、N=N、N≡N键能之比为∶∶可知，N2分子中π键键能>σ键键能，D项正确。答案：D8．以下反响过程中，同时有离子键、极性键和非极性键的断裂和形成的反响是()A．2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2OB．2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2C．NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑D．NH3＋SO2＋H2O=NH4HSO3解析：A中无非极性键的形成；B中Na2O2既有离子键又有非极性键，CO2中有极性键，Na2CO3中既有离子键又有极性键，O2中有非极性键；C项中无非极性键的断裂和形成，无离子键的形成；D项中无非极性键的断裂和形成，无离子键的断裂。答案：B二、非选择题9．(2021·陕西咸阳模拟)某些过渡元素的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着极为广泛的应用。答复以下问题：(1)现有铜锌元素的4种微粒，①锌：[Ar]3d104s2；②锌：[Ar]3d104s1；③铜：[Ar]3d104s1；④铜：[Ar]3d10。失去一个电子需要的最低能量由大到小的顺序是________(填字母)。A．④②①③B．④②③①C．①②④③D．①④③②(2)砷化镉(Cd3As2)是一种验证三维量子霍尔效应的材料。①砷与卤素可形成多种卤化物，AsBr3、AsCl3、AsF3的熔点由低到高的顺序为________________。砷酸的酸性弱于硒酸，从分子结构的角度解释原因：_____________________________________________________________________________________________；②Cd2＋与NH3形成配离子[Cd(NH3)4]2＋中，配体的空间构型为________，画出配离子的结构式____________(不考虑立体构型)。(3)铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)位于同一副族相邻周期，且原子序数依次增大。①基态铬原子、钼原子的核外电子排布特点相同，那么基态钼原子的价层电子排布图为________________；②铬的晶胞结构如图A所示，它的堆积模型为________，在该晶胞中铬原子的配位数为________；③钨和碳能形成耐高温、耐磨材料碳化钨，其晶胞结构如图B所示，那么碳化钨的化学式为________，六棱柱的底边长为acm，高为bcm，设阿伏加德罗常数的值为NA，那么碳化钨晶体的密度是____________________g·cm－3(列出计算表达式)。解析：(1)锌原子的第一电离能大于铜原子第一电离能，有①＞③；铜的第二电离能大于锌的第二电离能，有④＞②，锌的第二电离能大于第一电离能，有②＞①，即失去一个电子需要的最低能量由大到小的顺序是④②①③，故答案选A。(2)①AsBr3、AsCl3、AsF3都是分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔点越高，故熔点由低到高的顺序为AsF3＜AsCl3＜AsBr3；H2SeO4的非羟基氧原子多，Se的正电性更高，羟基中的O原子的电子向Se偏移程度大，更容易电离出H＋，砷酸的酸性弱于硒酸；②NH3中N原子的价层电子对数目为3＋eq\f(5－1×3,2)＝4，其中有一个孤电子对，N原子为sp3杂化，空间构型是三角锥形；Cd2＋与NH3通过配位键结合成配合离子，N原子提供孤对电子，中心离子与四个NH3形成四个配位键，那么配离子的结构式为。(3)①基态铬原子的价电子排布式为3d54s1，钼原子与铬原子的核外电子排布特点相同，那么基态钼原子的价电子排布式为4d55s1，故价层电子排布图为；②由铬的晶胞结构可知，一个Cr原子位于八个Cr原子形成的立方体中心，那么堆积模型为体心立方堆积，在该晶胞中铬原子的配位数为8；③晶胞中碳原子数为六个，钨原子数为1＋2×eq\f(1,2)＋6×2×eq\f(1,6)＋6×eq\f(1,3)＝6，那么碳化钨的化学式为WC；晶胞的质量为eq\f(〔184＋12〕×6,NA)g，晶胞的体积为eq\f(3\r(3),2)a2bcm3，那么晶胞密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(〔184＋12〕×6,NA×\f(3\r(3),2)a2b)g·cm－3。答案：(1)A(2)①AsF3＜AsCl3＜AsBr3H2SeO4的非羟基氧原子多，Se的正电性更高，羟基中O原子上的电子向Se偏移的程度大，更容易电离出H＋②三角锥形(3)①②体心立方堆积8③WCeq\f(〔184＋12〕×6,NA×\f(3\r(3),2)a2b)10．(2021·重庆调研)铜及其化合物在生产生活中有着广泛的应用。请答复以下问题：(1)铜元素位于元素周期表中第四周期第________族，属于元素周期表中__________区元素，基态Cu原子有__________种不同能级的电子。＝1753kJ·mol－1，I(Cu)＞I(Ni)的原因是___________________________________________________________________________。(3)硫化亚铜和氧化亚铜均为离子晶体，二者比拟，熔点较高的是氧化亚铜，原因为______________________________________________________________________________________________。(4)某含铜化合物的离子结构如图1所示。①该离子中存在的作用力有______________(填字母)。A．离子键 B．共价键C．配位键D．氢键E．范德华力②该离子中碳原子的杂化类型有____________杂化。(5)CuCl2和CuCl是铜的两种氯化物。①图2中表示的是________(填“CuCl2〞或“CuCl〞)的晶胞；②原子坐标参数可用来表示晶胞内部各原子的相对位置。图2中各原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(0，1，1)；C为(1，1，0)；那么D原子的坐标参数为________________________________；③图2所示晶胞中C、D两原子核间距为298pm，阿伏加德罗常数的值为NA，那么该晶体密度为_________________g·cm－3(列出计算式即可)。解析：(1)铜元素在周期表中的位置是第四周期第ⅠB族，属于元素周期表中ds区元素，Cu的价电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，具有7种不同能级的电子。(2)铜失去的是全充满的3d10＞I(Ni)。(3)O2－半径比S2－半径小，阴、阳离子的核间距小，晶格能大，故氧化亚铜熔点高。(4)①根据图1可得，该物质中存在非金属原子之间的共价键、Cu2＋与其他原子(N)也形成了配位键，不存在离子键、氢键和分子间作用力；②以单键连接的碳原子杂化方式为sp3杂化，碳碳双键两端的碳原子杂化方式为sp2杂化。(5)①根据晶胞示意图可知，1个晶胞中含有4个Cu原子，Cl原子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Cu和Cl的原子个数比为1∶1，故该晶胞为CuCl；②D与C的连线处于晶胞体对角线上，且DC长度等于体对角线长度的eq\f(1,4)，D在底面投影D′处于面对角线AC上，且AD′长度等于D′C长度的三倍，那么D到底面(即坐标系xOy面)的距离等于晶胞棱长的eq\f(1,4)，即参数z＝eq\f(1,4)，＝eq\f(3,4)，D到前平面(即坐标系xOz面)的距离等于晶胞棱长的eq\f(3,4)，即参数y＝eq\f(3,4)，pm，那么晶胞体对角线长度为4×298pm，晶胞体对角线长度等于晶胞棱长的eq\r(3)倍，晶胞质量＝4×eq\f(64＋35.5,NA)g，晶体密度＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4×\f(64＋35.5,NA)g))÷eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4×298×10－10,\r(3))cm))eq\s\up12(3)＝eq\f(4×99.5,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4×298×10－10,\r(3))))\s\up12(3)×NA)。答案：(1)ⅠBds7(2)铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子(3)O2－半径比S2－半径小，阴、阳离子的核间距小，晶格能大，熔点高(4)①BC②sp2、sp3(5)①CuCl②eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(1,4)))③eq\f(4×99.5,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4×298×10－10,\r(3))))\s\up12(3)×NA)11．(2021·广东肇庆第三次检测)2021年4月23日，中国人民海军成立70周年。提到海军就不得不提航空母舰，我国正在建造第三艘航空母舰。航母的龙骨要耐冲击，甲板要耐高温，外壳要耐腐蚀。(1)镍铬钢抗腐蚀性能强，基态Cr原子价层电子的电子排布式为____________________。(2)航母甲板涂有一层耐高温的材料聚硅氧烷(结构如图甲所示)。基态Si原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形；H、C、O、Si四种元素中的电负性最高的是________。图甲(3)海洋是元素的摇篮，海水中含有大量卤族元素。①钛卤化物的熔点如下表所示：化合物TiF4TiCl4TiBr4TiI4熔点/℃377－2438155解释表中卤化物之间熔点差异的原因是__________________________________________________________________________；②OF2的空间构型为________，其中O原子杂化方式为______杂化；③氯元素可以形成多种含氧酸，其酸性由弱到强的顺序为HClO<HClO2<HClO3<HClO4。试解释其酸性强弱的原因是______________________________________________________________。(4)海底金属软泥是在海洋底覆盖着的一层红棕色沉积物，蕴藏着极大的资源，含有硅、氧、锰、锌等。如图乙是从铁氧体离子晶体Fe3O4中取出的能表达其晶体结构的一个立方体。①晶体中的氧离子________(填“是〞或“否〞)构成了面心立方最密堆积；②：Fe3O4晶体的密度为5.18g·cm－3，根据图乙计算a＝________________nm(写出计算式即可，阿伏加德罗常数的值为NA)解析：(1)Cr的核电荷数为24，基态Cr原子的电子排布式为[Ar]3d54s1，那么价层电子的电子排布式为3d54s1。(2)Si元素为14号元素，核电荷数为14，核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，最高能级为3p能级，3p能级电子云轮廓图为哑铃形；非金属性：O＞C＞Si＞H，那么H、C、O、Si四种元素中的电负性最高的是O。(3)①由图表数据可知，TiF4熔点明显高于TiCl4、TiBr4、TiI4，说明TiF4为离子晶体，TiCl4、TiBr4、TiI4均为分子晶体，且TiCl4、TiBr4、TiI4组成结构相似，随相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增大，熔点升高；②OF2分子的中心原子为O原子，价电子对数为2＋eq\f(6－1×2,2)＝4，那么O原子杂化方式为sp3杂化，空间构型为V形；③HClO、HClO2、HClO3、HClO4分子结构中羟基数均为1，而含有的非羟基O原子数目分别为0、1、2、3，使中心原子Cl的核对电子的吸引力逐渐增大，故酸性逐渐增强。(4)①由晶体结构可知，晶体中的氧离子按＋＝4，那么晶胞的质量为eq\f(232,NA)g，晶胞的体积为(a×10－7)3cm－3，结合ρ＝eq\f(m,V)可知a＝eq\r(3,\f(m,ρ))×107nm＝NA))×107nm。答案：(1)3d54s1(2)哑铃O(3)①TiF4为离子晶体，而TiCl4、TiBr4、TiI4均为分子晶体，且组成结构相似，随相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增大，熔点升高②V形sp3③HClO、HClO2、HClO3、HClO4分子结构中羟基数均为1，而含有的非羟基O原子数目分别为0、1、2、3，使中心原子Cl的核对电子的吸引力逐渐增大，故酸性逐渐增强(4)①是②NA))×10712．(2021·湖北名师联盟第三次模拟)2021年的化学诺贝尔奖颁给了为锂电池研究作出奉献的三位科学家。有两种常见锂电池：一种是采用镍钴锰酸锂Li(NiCoMn)O2或镍钴铝酸锂为正极的“三元材料锂电池〞；另一种是采用磷酸铁锂为正极的磷酸铁锂电池。请答复以下问题：(1)基态钴原子的价电子排布式为________________，Mn位于元素周期表的________区(填“s〞或“p〞或“d〞或“ds〞或“f〞)。(2)磷元素可以形成多种含氧酸H3PO4、H3PO2、H3PO3、HPO3，这四种酸中酸性最强的是__________。POeq\o\al(3－,4)的空间构型是________，中心原子的杂化方式是________杂化。(3)CoO、MnO两种氧化物的熔点由高到低的顺序是________________，原因是________________________________________________________________________________________。(4)PH3是________分子(填“极性〞或“非极性〞)，其在水中的溶解性比NH3小，原因是________________________________________________________________________________________。(5)硫化