2024-2025学年新教材高中化学第3章不同聚集状态的物质与性质章末综合测评含解析鲁科版选择性必修2

PAGEPAGE12不同聚集状态的物质与性质(建议用时：90分钟)一、选择题1．下列晶体中，其中任何一个原子都被相邻四个相同原子包围，以共价键形式结合形成正四面体，并向空间伸展成网状结构的是()A．四氯化碳 B．石墨C．硅晶体 D．水晶C[四氯化碳晶体中一个碳原子被4个氯原子包围；石墨晶体中一个碳原子被3个碳原子包围，为层状结构；硅晶体中每个硅原子被4个硅原子包围(与金刚石的晶体结构相像)，为空间网状结构；水晶晶体中一个硅原子被4个氧原子包围，一个氧原子被2个硅原子包围，为空间网状结构。]2．下列物质属于非晶体的是()①松香②冰③石英④沥青⑤铜⑥纯碱A．①②③④⑤⑥ B．①④C．①③ D．⑤⑥B[松香、沥青无固定的熔、沸点，则它们属于非晶体。]3．(2024·广东佛山一中高二检测)下列物质所属晶体类型分类正确的是()ABCD共价晶体石墨生石灰碳化硅金刚石分子晶体冰固态氨氯化铯干冰离子晶体氮化铝食盐明矾芒硝金属晶体铜汞铝铁D[A选项中石墨为混合型晶体，B选项中生石灰为离子晶体，C选项中氯化铯为离子晶体。]4．(2024·天津南开中学高二检测)下列叙述正确的是()A．干冰升华时碳氧键发生断裂B．CaO和SiO2晶体中都不存在单个分子C．Na2O与Na2O2所含的化学键类型完全相同D．Br2蒸气被活性炭吸附时共价键被破坏B[A、D项所述变更属于物理变更，化学键均未被破坏；C项，Na2O只含离子键，Na2O2既含有离子键又含有非极性共价键。]5．(2024·北京其次中学高二检测)下列关于晶体的说法正确的组合是()①分子晶体中都存在共价键②在晶体中只要有阳离子就确定有阴离子③金刚石、晶体硅、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低④离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中确定没有离子键⑤晶格能由大到小的依次：NaF>NaCl>NaBr>NaI⑥SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合⑦分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定A．①②③⑥ B．①②④C．③⑤⑥⑦ D．③⑤D[①分子晶体中不确定都存在共价键，如稀有气体分子是单原子分子，在分子内不存在共价键，故错误。②在晶体中有阳离子不确定有阴离子，如金属晶体中存在的微粒是金属阳离子和自由电子，故错误。③不同类型晶体熔点的凹凸依次一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体；在共价晶体中，原子半径越大，熔点越低；在离子晶体中，离子半径越大，熔点越低，离子所带电荷越多，熔点越高；在分子晶体中，组成和结构相像的物质的熔点与相对分子质量成正比(含有氢键的物质除外)，所以这几种物质的熔点由高到低的依次是金刚石、晶体硅、NaF、NaCl、H2O、H2S，故正确。④离子晶体中确定含有离子键，可能含有共价键，分子晶体中确定没有离子键，故错误。⑤F－、Cl－、Br－、I－的离子半径慢慢增大，所以晶格能由大到小的依次：NaF>NaCl>NaBr>NaI，故正确。⑥硅原子的最外层电子数为4,1个硅原子可与4个氧原子形成4个硅氧键，故错误。⑦分子稳定性与分子内共价键的强弱有关，与分子间作用力无关，故错误。]6．NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是()甲冰乙晶体硅丙干冰丁石墨烯A．18g冰(图甲)中含O—H键数目为2NAB．28g晶体硅(图乙)中含有Si—Si键数目为2NAC．44g干冰(图丙)中含有NA个晶胞结构单元D．石墨烯(图丁)是碳原子单层片状新材料，12g石墨烯中含C—C键数目为1.5NAC[1个水分子中含有2个O—H键，则18g冰(即1molH2O)中含O—H键数目为2NA，A正确；28g晶体硅中含有1mol硅原子，由题图乙可知，1个硅原子与其他硅原子形成4个共价键，每个Si—Si键被2个硅原子所共用，故晶体硅中每个硅原子形成的共价键数目为eq\f(1,2)×4＝2，则1mol晶体硅中含有Si—Si键数目为2NA，B正确；1个晶胞结构单元含有eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4个二氧化碳分子，44g干冰(即1molCO2)中晶胞结构单元数小于NA，C错误；石墨烯中每个碳原子与3个碳原子形成共价键，每个C—C键为2个碳原子所共用，所以每个碳原子实际拥有C—C键数目为1.5个，则12g(即1mol)石墨烯中含C—C键数目为1.5NA，D正确。]7．下列推论中正确的()A．SiH4的沸点高于CH4，可推想PH3的沸点高于NH3B．NHeq\o\al(＋,4)为正四面体，可推想出PHeq\o\al(＋,4)也为正四面体结构C．CO2晶体是分子晶体，可推想SiO2晶体也是分子晶体D．C2H6是碳链为直线形的非极性分子，可推想C3H8也是碳链为直线形的非极性分子B[由于NH3分子间存在氢键，沸点反常偏高大于PH3，A错；N、P是同主族元素，原子结构相像，它们的气态氢化物及其离子NHeq\o\al(＋,4)和PHeq\o\al(＋,4)结构类似都是正四面体结构，B正确；CO2是分子晶体，而SiO2是共价晶体，C错；C2H6中两个—CH3对称，是非极性分子，而C3H8是锯齿形结构，中间碳原子上极性不能互消，为极性分子，D错。]8．某晶体中含有极性键，下列关于该晶体的说法中错误的是()A．不行能有很高的熔沸点 B．不行能是单质C．可能是有机物 D．可能是离子晶体A[SiO2是原子晶体，晶体中含有Si—O极性共价键，原子之间通过共价键结合，断裂须要吸取很高的能量，因此该物质有很高的熔沸点，A错误。同种元素的原子形成的共价键是非极性共价键，不同种元素的原子形成的共价键是极性共价键，因此含有极性键的物质不行能是单质，B正确。若该极性键存在于含有C元素的化合物中，如CH4、CH3CH2OH等，则相应的物质是有机物，C正确。离子化合物中确定含有离子键，可能含有极性共价键，如NaOH，也可能含有非极性共价键，如Na2O2，因此含有极性键的化合物可能是离子晶体，D正确。]9．金属晶体中金属原子有三种常见的积累方式，a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞a、b、c内金属原子个数比为()abcA．3∶2∶1B．11∶8∶4A[a晶胞中，顶点的微粒被6个晶胞共用，所以a中原子个数为12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋3＝6；b中原子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；c中原子个数为8×eq\f(1,8)＋1＝2。]10．(2024·黑龙江哈尔滨三中高二上期末)在NaCl晶体中，与每个Na＋距离相等且距离最近的Cl－所围成的空间构型为()A．正四面体B．正六面体C．正八面体D．正十二面体C[依据NaCl晶胞图可知，与体心Na＋距离相等且距离最近的Cl－有6个，这6个Cl－所围成的空间构型为正八面体，故选C。]11．下列有关晶体的说法正确的是()A．任何晶体中都存在化学键B．固体SiO2确定是晶体C．晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象D．X射线衍射法是区分晶体和非晶体的唯一方法C[稀有气体都是单原子分子，它形成的分子晶体中不存在化学键，只存在分子间作用力，故A错误；SiO2有结晶形和无定形两大类，因此SiO2也有非晶态的，故B错误；晶体的自范性是指在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现多面体外形的性质，本质是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列，故C正确；X射线衍射法是区分晶体和非晶体的最牢靠的科学方法，但不是唯一方法，故D错误。]12．已知NaCl的摩尔质量为58.5g·mol－1，NaCl晶体的密度为ρg·cm－3，若右图中Na＋与最邻近Cl－的核间距为acm，那么阿伏加德罗常数的值可表示为()A．eq\f(58.5,4a3ρ)B．eq\f(234,a3ρ)C．eq\f(58.5,2a3ρ)D．117a3ρC[一个NaCl晶胞中所包含的Cl－数目为12×eq\f(1,4)＋1＝4，Na＋数目为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，即一个NaCl晶胞的体积事实上是4个Na＋和4个Cl－共同所占的体积，由NaCl晶胞示意图可知1个Na＋与1个Cl－共同占有的体积为V＝eq\f(1,4)×(2acm)3＝2a3cm3，用NA表示阿伏加德罗常数的值，由NA·ρ·2a3＝58.5，可得NA＝eq\f(58.5,2a3ρ)，故选C。]13．以色列化学家丹尼尔·谢赫经因为发觉准晶体而获得2011年诺贝尔化学奖。准晶体原子虽然排列有序，但不具备一般晶体的长程平移对称性，而且原子之间有间隙。图为晶体平移对称性和准晶体旋转对称性的对比图。下列说法不正确的是()A．石墨是原子晶体，0.12g石墨中约含6.02×1021个碳原子B．与类似一般晶体比较，准晶体延展性较低C．与类似一般晶体比较，准晶体密度较小D．一般玻璃属于非晶体，其成分中存在共价键A[石墨晶体内存在共价键、大π键，层间以范德华力结合，兼具有共价晶体、金属晶体、分子晶体的特征，为混合型晶体，故A项错误；由于准晶体不具备一般晶体的长程平移对称性，故与类似一般晶体比较，准晶体延展性较低，故B项正确；由于准晶体原子之间有间隙，故与类似一般晶体比较，准晶体密度较小，故C项正确；一般玻璃属于非晶体，其成分中存在硅氧共价键，故D项正确。]14．下列有关物质性质、结构的表述均正确，且存在因果关系的是()表述Ⅰ表述ⅡA在水中，NaCl的溶解度比I2的溶解度大NaCl晶体中Cl－与Na＋间的作用力大于碘晶体中分子间的作用力B通常条件下，CH4分子比PbH4分子稳定性高Pb的原子半径比C的大，Pb与H之间的键能比C与H间的小C在形成化合物时，同一主族元素的化合价相同同一主族元素原子的最外层电子数相同DP4O10、C6H12O6溶于水后均不导电P4O10、C6H12O6均属于共价化合物B[A选项中，NaCl溶于水是离子晶体的特性，I2是非极性分子，溶解度小；B选项中分子的稳定性与键能有关，所以正确；C中形成化合物不确定是最高价或最低价，所以不与最外层电子数呈因果关系；D选项因P4O10与水发生了反应，生成的溶液可导电，表述有误。]15．通常状况下，氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体结构分别如图所示，下列关于这些晶体结构和性质的叙述不正确的是()A．同一主族的元素与另一相同元素所形成的化学式相像的物质不确定具有相同的晶体结构B．氯化钠、氯化铯和二氧化碳的晶体都有立方的晶胞结构，它们具有相像的物理性质C．二氧化碳是分子晶体，其中不仅存在分子间作用力，也存在共价键D．在二氧化硅晶体中，平均每个Si原子形成4个Si—O键B[SiO2和CO2的化学式相像，但其晶体结构和类型不同，A正确；CO2为分子晶体，分子间存在分子间作用力，分子中碳原子和氧原子间形成共价键，NaCl和CsCl为离子晶体，故NaCl、CsCl和CO2的物理性质不同，B错误、C正确；依据二氧化硅的结构可知，每个Si原子形成4个Si—O键，D正确。]二、非选择题16．如图甲、乙、丙分别为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：甲CaF2晶胞乙H3BO3层状结构丙铜晶体中铜原子积累模型(1)图甲所示的CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的F－数为__________，图丙中未标号的铜原子形成晶体后四周最紧邻的铜原子数为__________。(2)三种晶体中熔点最低的是__________，该晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为__________。(3)结合CaF2晶体的晶胞结构示意图，已知两个距离最近的Ca2＋核间距为a×10－8cm，计算CaF2晶体的密度为__________g·cm－3(精确到小数点后一位，NA[解析](1)由图甲可知F－的配位数为4，Ca2＋与F－的数目之比为1∶2，则离Ca2＋最近且等距离的F－数目为4×2＝8；图丙中未标号的铜原子与所在密置层的4、5、6、7、8、9号铜原子紧密相邻，与上一密置层的1、2、3号铜原子和下一密置层的10、11、12号铜原子紧密相邻，故未标号的铜原子形成晶体后四周最紧邻的铜原子数为12。(2)CaF2属于离子晶体，Cu属于金属晶体，H3BO3属于分子晶体，三种晶体中熔点最低的是H3BO3，H3BO3分子之间存在氢键、范德华力，H3BO3晶体受热熔化时，须要克服氢键、范德华力。(3)由图甲可知，两个距离最近的Ca2＋核间距为面对角线长的一半，则晶胞棱长为eq\r(2)×a×10－8cm，一个晶胞中实际拥有Ca2＋的数目为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，F－数目为8，则CaF2晶体的密度为eq\f(\f(4×78,6.02×1023)g,\r(2)×a×10－8cm3)≈eq\f(183.2,a3)g·cm－3。[答案](1)812(2)H3BO3范德华力和氢键(3)eq\f(183.2,a3)17．按要求完成下列问题。(1)电负性最大的元素是________(填元素符号)；第一电离能最大的元素基态原子核外电子排布式为________________；第3周期主族元素中，原子半径最小的元素的价电子排布式为___________________________________________。(2)在下列物质中：①N2、②H2O、③NaOH、④MgCl2、⑤C2H4、⑥Na2O2，只含有非极性键的是________(填序号，下同)；既含有非极性键又含有极性键的是______________；含有非极性键的离子化合物是________________。(3)N≡N键的键能为945kJ·mol－1，N—N键的键能为160kJ·mol－1，通过计算说明N2中的________键更稳定(填“σ”或“π”)。(4)钋(Po)是一种放射性金属，其晶胞的积累模型如图所示，钋的摩尔质量为209g·mol－1，晶胞的密度为ρ，则其晶胞的边长(a)为________________cm(用代数式表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。(5)测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β射线吸取法，β射线放射源可用85Kr。已知Kr晶体的晶胞结构如图所示，该晶体中与每个Kr原子最近且等距离的Kr原子有m个，晶胞中含Kr原子n个，则eq\f(m,n)＝________。[解析](1)依据非金属性越强电负性越强可知，周期表中非金属性最强的为F，所以F的电负性最大；元素的第一电离能是指处于基态的气态原子失去1个电子形成＋1价气态阳离子所须要的能量，原子越稳定，其第一电离能越大，稀有气体原子较稳定，且在稀有气体中He原子半径最小，最难失去1个电子，所以He的第一电离能最大，He的电子排布式为1s2；同周期主族元素从左到右原子半径依次减小，所以第3周期主族元素中原子半径最小的元素为Cl，其价电子排布式为3s23p5。(2)只含有非极性键的是N2；既含有非极性键又含有极性键的是C2H4；含有非极性键的离子化合物是Na2O2。(3)1个N≡N键中含有2个π键，1个σ键，已知N≡N键的键能为945kJ·mol－1，N—N键键能为160kJ·mol－1，则1个π键的键能为eq\f(945－160,2)kJ·mol－1＝392.5kJ·mol－1，则N2中的π键键能大于σ键键能，较稳定。(4)晶胞的积累模型为简洁立方积累，则晶胞中含有1个钋原子，故晶胞质量为eq\f(209,NA)g，晶胞的体积为V＝a3，晶胞密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(209,NA)g,a3)，解得a＝eq\r(3,\f(209g,ρNA))cm。(5)与每个Kr原子最近且等距离的Kr原子数有3×4＝12个，晶胞中含Kr原子数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4个，则eq\f(m,n)＝eq\f(12,4)＝3。[答案](1)F1s23s23p5(2)①⑤⑥(3)π(4)eq\r(3,\f(209g,ρNA))(5)318．铁是工业生产中不行缺少的一种金属。请回答下列问题：(1)Fe元素在元素周期表中的位置是____________________________。(2)Fe有δ、γ、α三种同素异形体，其晶胞结构如图所示：①δ、α两种晶体晶胞中铁原子的配位数之比为________。②1个γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为________。③若Fe原子半径为rpm，NA表示阿伏加德罗常数的值，则δ－Fe单质的密度为________g·cm－3(列出算式即可)。(3)氯化铁在常温下为固体。熔点为282℃，沸点为315℃，在300℃以上升华，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此推断三氯化铁的晶体类型为________。(4)氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时，会生成紫色协作物，其配离子结构如图所示。①此协作物中，铁离子的价电子排布式为________。②此协作物中碳原子的杂化轨道类型是________。③此配离子中含有的化学键有________(填字母代号)。A．离子键B．金属键C．极性键D．非极性键E．配位键F．氢键G．σ键H．π键[解析](1)Fe元素在周期表中的位置为第4周期第Ⅷ族。(2)①δ、α两种晶胞中铁原子的配位数分别为8、6，则配位数之比为8∶6＝4∶3；②γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；③δ晶胞为体心立方积累，晶胞中含有铁原子的个数为1＋8×eq\f(1,8)＝2，体心立方晶胞中，体对角线上为三个铁原子相切，则体对角线为4rpm，晶胞边长为eq\f(4,\r(,3))rpm，晶胞体积为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,\r(,3))r))eq\s\up12(3)pm3，因此密度是eq\f(56×2,NA·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4r,\r(,3))×10－10))\s\up12(3))g·cm－3。(3)氯化铁晶体的熔、沸点较低，易溶于有机溶剂，因此氯化铁为分子晶体。(4)①铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，依据构造原理知其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，铁原子失去3个电子变为铁离子，铁离子的价电子排布式为3d5；②该化合物中连接双键的碳原子形成3个σ键，为sp2杂化，其他碳原子形成4个σ键，实行sp3杂化；③同种非金属元素原子之间形成非极性键，不同种非金属元素原子之间形成极性键，含有孤电子对和含有空轨道的原子之间存在配位键，共价单键为σ键，共价双键中含有1个σ键和1个π键，所以该配离子中碳原子之间存在非极性共价键，碳原子和氧原子或氢原子之间存在极性共价键，铁离子和氧原子之间存在配位键，则该配离子中含有配位键、极性键、非极性键、σ键和π键，答案选CDEGH。[答案](1)第4周期第Ⅷ族(2)①4∶3②4③eq\f(56×2,NA·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4r,\r(,3))×10－10))\s\up12(3))(3)分子晶体(4)①3d5②sp2、sp3③CDEGH19．(1)科学家通过X射线探讨证明，KCl、MgO、CaO、TiN的晶体结构与NaCl的晶体结构相像(如图所示)，其中3种离子晶体的晶格能数据如下表：离子晶体NaClKClCaO晶格能/(kJ·mol－1)7867153401①离子键的强弱可以用离子晶体的晶格能来衡量。KCl、MgO、CaO、TiN4种离子晶体的熔点从高到低的依次是________________。②在KCl晶体中，与某个K＋距离最近且相等的Cl－围成的空间几何构型是________。③在TiN晶体中，相距最近的两个钛离子(TiN晶胞边长为a)之间的距离为________。(2)铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝，广泛应用于电气、机械制造、国防等领域。①金属铜接受下列________(填字母)积累方式，其配位数为________。ABCD②用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果：铜晶胞边长为3.61×10－8cm，又知铜的密度为9.00g·cm－3，则阿伏加德罗常数为________[已知Ar[解析](1)①依据NaCl、KCl、CaO的晶格能数据可推断出，离子所带电荷数越多，离子半径越小，其晶格能越大，TiN中阴、阳离子所带电荷数均为3，大于其他离子所带电荷，MgO、CaO中离子所带电荷相同，但半径Mg2＋<Ca2＋，KCl中阴、阳离子所带电荷数均为1，故晶格能大小依次为TiN>MgO>CaO>KCl；晶格能越大，其熔点越高，故熔点：TiN>MgO>CaO>KCl。②KCl的晶体结构与NaCl的晶体结构相像，由NaCl晶体结构可推知，与K＋距离最近且相等的Cl－有6个，这6个Cl－所围成的空间几何构型为正八面体。③设TiN中钛离子间的最短距离为r，由TiN晶体的1个平面图(如图)可知，在直角三角形ABC中，斜边BC为r，而AB＝AC＝eq\f(a,2)，r＝eq\r(AB2＋AC2)＝eq\f(\r(2),2)a。(2)①金属铜接受面心立方最密积累，其配位数为12。②依据“切割法”，1个晶胞中含有4个Cu原子；1个晶胞的体积为(3.61×10－8cm)3≈4.7×10－23cm3；1个晶胞的质量为4.7×10－23cm3×9.00g·cm－3＝4.23×10－22g；由Ar(Cu)＝63.6知，M(Cu)＝63.6g·mol－1＝eq\f(4.23×10－22g,4)×NA，得NA≈6.01×1023mol－1。[答案](1)①TiN>MgO>CaO>KCl②正八面体③eq\f(\r(2),2)a(2)①C12②6.01×1023mol－120．(1)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有________个。(a)LiFePO4(b)Li1－xFePO4(c)FePO4电池充电时，LiFePO4脱出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，结构示意图如(b)所示，则x＝________，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝________。(2)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2＋、I－和有机碱离子CH3NHeq\o\al(＋,3)，其晶胞如图(b)所示。其中Pb2＋与图(a)中________的空间位置相同，有机碱CH3NHeq\o\al(＋,3)中，N原子的杂化轨道类型是________；若晶胞参数为anm，则晶体密度为________________g·cm－3(列出计算式)。图(a)图(b)(3)探讨发觉，氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为apm、bpm、cpm，α＝β＝γ＝90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。氨硼烷晶体的密度ρ＝________________g·cm－3(列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数的值)。(4)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。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图乙所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如表所示。乙坐标原