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文档简介

课时作业17晶体结构与性质一、单项选择题(本题包括6个小题,每小题只有1个选项符合题意)1.下列说法不正确的是()A.Na2O中离子键的百分数为62%,则Na2O不是纯粹的离子晶体,是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体B.Na2O通常当作离子晶体来处理,因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近C.Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体,当作离子晶体来处理;SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理D.分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型2.化合物形成的晶体结构多种多样。如图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是()A.①④B.②③C.①②D.④⑤3.美国LawreceLiermore国家实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的共价晶体,下列关于CO2的共价晶体说法,正确的是()A.CO2的共价晶体和分子晶体互为同分异构体B.在一定条件下,CO2共价晶体转化为CO2分子晶体是物理变化C.CO2的共价晶体和CO2分子晶体具有相同的物理性质和化学性质D.在CO2的共价晶体中,每一个C原子结合4个O原子,每一个O原子跟两个C原子相结合4.铁有δ、γ、α三种同素异形体,如下图所示,三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法不正确的是()A.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B.α­Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个C.若δ­Fe晶胞边长为acm,α­Fe晶胞边长为bcm,则两种晶体密度比为2b3∶a3D.δ­Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个5.我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体,晶胞结构如图。下列说法正确的是()A.11BN和10BN的性质无差异B.该晶体具有良好的导电性C.该晶胞中含有14个B原子,4个N原子D.N原子周围等距且最近的N原子数为126.硫化锂是目前正在开发的锂离子电池的新型固体电解质,为立方晶系晶体。离子位置按图示坐标系为:Li+(0.25,0.25,0.25);(0.25,0.75,0.25);(0.75,0.25,0.25);(0.75,0.75,0.25);…S2-:(0,0,0);(0.5,0.5,0);(0.5,0,0.5);(0,0.5,0.5);…则硫化锂晶胞沿z轴投影的俯视图(其中“eq\a\vs4\al(○)”表示Li+,“eq\a\vs4\al(●)”表示S2-)为()二、不定项选择题(本题包括4个小题,每小题有1个或2个选项符合题意)7.下列说法正确的是()A.CaO与水反应过程中,有共价键的断裂和形成B.H2O的沸点比H2S大,是由于H2O的分子间存在氢键C.KCl、HCl、KOH的水溶液都能导电,所以它们都属于离子化合物D.葡萄糖、二氧化碳和足球烯(C60)都是共价化合物,它们的晶体都属于分子晶体8.下列有关说法不正确的是()A.四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.Kr的晶胞如图4所示,Kr的配位数为129.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CH3NHeq\o\al(\s\up1(+),\s\do1(3)),另两种离子为I-和Pb2+。下列说法错误的是()A.钛酸钙的化学式为CaTiO3B.图(b)中,X为Pb2+C.CH3NHeq\o\al(\s\up1(+),\s\do1(3))中含有配位健D.晶胞中与每个Ca2+紧邻的O2-有6个10.大环配位体可用于金属蛋白质化学模拟,合成离子载体等;冠醚(大环配位体)和某金属离子(M)形成的一种大环配合物的结构如图所示(O和M之间的化学键类型未标明)。下列说法错误的是()A.该大环配合物中含有金属键、配位键、极性键B.1个冠醚分子与一个M形成大环配合物,故该大环配合物中M的配位数为1C.在冠醚中,O原子只有一种杂化方式D.冠醚能和M形成配合物的原因是O原子上有孤电子对,M能提供接受孤电子对的空轨道三、非选择题11.Cu­Mn­Al合金为形状记忆合金材料之一,可用来制作各种新型的换能器、驱动器、敏感元件和微电子机械操纵系统。(1)基态铜原子的电子排布式为,基态锰原子的外围电子轨道表示式为。(2)AlCl3是某些有机反应的催化剂,如苯与乙酰氯反应的部分历程如下:①乙酰氯分子中碳原子杂化类型为。②乙酰氯分子中∠CCCl(填“>”“=”或“<”)120°,判断理由为________________________________________________________________________。③AlCleq\o\al(\s\up1(-),\s\do1(4))的空间构型为。(3)温度不高时气态氯化铝为二聚分子(Al2Cl6),其结构如图所示。写出Al2Cl6的结构式并标出配位键:。12.(1)某种磁性氮化铁的结构如图1所示,N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中。其中铁原子周围距离最近且相等的铁原子个数为;六棱柱底边边长为acm,高为ccm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该磁性氮化铁晶体的密度为g·cm-3(列出计算式即可)。(2)Cu2O的晶胞结构如图2所示。回答下列问题:①该晶胞中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,0,0),C为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),\f(1,2),\f(1,2)))。则D的坐标参数为,它代表原子(填元素名称)。②若Cu2O晶体的密度是dg·cm-3,Cu+和O2-的半径分别是apm、bpm,阿伏加德罗常数的值是NA,d=g·cm-3(用a、b、NA的代数式表示)。1.解析:Al2O3、SiO2均是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理,C项不正确。答案:C2.解析:②③⑤的结构都是向外延伸和扩展的,而①和④的结构没有这种特点,所表示的物质最有可能是分子晶体,A项符合题意。答案:A3.解析:二氧化碳共价晶体中不含分子,故A错误;CO2共价晶体转化为CO2分子晶体,结构已发生改变,且二者的性质也有较大差异,故二者是不同的物质,所以二者的转变是化学变化,故B错误;CO2共价晶体与CO2分子晶体,结构不同,二者是不同的物质,物理性质不同,如CO2共价晶体硬度很大,CO2分子晶体硬度不大,其化学性质也不同,故C错误;CO2共价晶体与SiO2结构类似,每个碳原子与4个氧原子通过1对共用电子对连接,每个氧原子与2个碳原子通过1对共用电子对连接,故D正确。答案:D4.解析:A.将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却,温度不同,得到的晶体类型不相同,故错误;B.α­Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子是相邻顶点上铁原子,铁原子个数=2×3=6,故正确;C.若δ­Fe晶胞边长为acm,α­Fe晶胞边长为bcm,则两种晶体中铁原子个数之比=(1+8×eq\f(1,8))∶(8×eq\f(1,8))=2∶1,密度比=eq\f(\f(56,NA)×2,a3)∶eq\f(\f(56,NA),b3)=2b3∶a3,故正确;D.δ­Fe晶体中,以体心铁原子为例,与之距离相等且最近的铁原子位于晶胞的8个顶点上,故正确。答案:A5.解析:11B和10B互为同位素,形成的化合物在化学性质上无差异,A错误;该晶体结构中无自由移动的电子,不具有导电性,B错误;由题图可知,该晶胞含4个N原子,B原子位于晶胞的顶点和面心上,故B原子的数量为8×eq\f(1,8)+6×eq\f(1,2)=4个,C错误;由晶胞示意图,1个N原子与4个B原子成键,1个B原子可以和4个N原子成键,N原子周围等距且最近的N原子数为12个,D正确。答案:D6.解析:硫化锂为立方晶系晶体,由离子坐标可知,S2-处于晶胞顶点与面心,Li+处于eq\f(1,8)晶胞的体心,沿z轴投影的俯视,S2-处于正方形中心、顶角与边中心,Li+处于正方形内部对角线上且关于中心对称,“○”表示Li+,“●”表示S2-,则俯视图为。答案:A7.解析:A选项,CaO与H2O反应过程中,H2O分子中H—O键断裂,形成两个OH-,正确;B选项,H2O分子间形成氢键,正确;C选项,HCl为共价化合物,错误;D选项,足球烯为单质,错误。答案:AB8.解析:A项,四水合铜离子中铜离子的配位数为4,配体是水,水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键,正确;B项,根据均摊法可知,在CaF2晶体的晶胞中,每个CaF2晶胞平均占有Ca2+个数为8×eq\f(1,8)+6×eq\f(1,2)=4,正确;C项,电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少,H原子最外层只有一个电子,所以不存在大多数电子,只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多,错误;D项,Kr为面心立方,配位数为12,正确。答案:C9.解析:图(b)中,有一个CH3NHeq\o\al(\s\up1(+),\s\do1(3)),1个Pb2+和3个I-,故X为I-,B项错误;图(a)中与每个Ca2+紧邻的O2-有12个,D项错误。答案:BD10.解析:该大环配合物中C—C键为非极性键,C—H键、C—O键为极性键,O和M之间形成配位键,不含金属键,A项错误;由该大环配合物的结构可知,M的配位数为6,B项错误;在冠醚中,每个O原子均形成2个σ键,且含有2对孤电子对,价层电子对数为2+2=4,采取sp3杂化,C项正确;冠醚能和M形成配合物的原因是O原子上有孤电子对,M能提供接受孤电子对的空轨道,D项正确。答案:AB11.解析:(1)Cu为29号元素,基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1;Mn为25号元素,基态锰原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,外围电子排布式为3d54s2,则基态锰原子的外围电子轨道表示式为。(2)①根据乙酰氯的结构简式可知,其分子中甲基碳原子形成4个σ键,价层电子对数为4,发生sp3杂化;羰基碳原子形成3个σ键,1个π键,价层电子对数为3,发生sp2杂化。②乙酰氯分子中羰基碳原子发生sp2杂化,其与甲基碳原子、氧原子和氯原子形成平面三角形结构,但双键对单键的排斥作用大于单键对单键的排斥作用,所以乙酰氯分子中∠CCCl小于120°。③AlCleq\o\al(\s\up1(-),\s\do1(4))的中心铝原子的价层电子对数为4+eq\f(3+1-1×4,2)=4,不含孤电子对,所以AlCleq\o\al(\s\up1(-),\s\do1(4))的空间构型为正四面体形。(3)根据Al2Cl6的结构可知每个铝原子与4个氯原子形成4个σ键,由于铝原子最外层只有3个电子,所以其中一个σ键为配位键,由铝原子提供空轨道,氯原子提供孤电子对,所以Al2Cl6的结构式为。答案:(1)[Ar]3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1)(2)①sp3、sp2②<双键对单键的排斥作用大于单键对单键的排斥作用③正四面体形(3)12.解析:(1)忽视N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中而漏算铁原子个数。由N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中可知,1、2、3、4号铁原子形成正四面体(如图所示),进而可推知1号铁原子和2号铁原子之间的距离等于2号铁原子和3号铁原子之间的距离;还可以想象将两个六棱柱上下摞在一起,则离底面面心铁原子最近且距离相等的铁原子有底面顶角的6个铁原子和分别处于上下两个六棱柱中心的3个铁原子,共12个铁原子。该六棱柱结构中铁原子的个数=eq\f(1,6)×12+eq\f(1,2)×2+3=6,氮原子的个数为2,所以该化合物的化学式为Fe3N,该磁性氮化铁晶体的密度ρ=eq\f(m,V)=eq\f(2×(56×3+14×1),NA×\f(3\r(3),2)a2c)g·cm-3。(2)①不能判断出D原子位于A原子和C原子之间连线的中点处而出错。根据Cu2O的晶胞结构可知,D原子位于A原子和C原子之间连线的中点处,则D的坐标参数为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4),\f(1,4),\f(1,4)))。根据均摊法可知,每个晶胞中白色的原子有8×eq\f(1,8)+1=2(个),灰色的原子有4个,因此D表示铜原子。②不会根据体对角线的长推出晶胞边长或忘记换算单位而出错。由题图2可知,晶胞体对角线的长度=4[r(Cu+)+r(O2-)]=4(a+b)pm,则晶胞边长l=eq\f(4\r(3),3)(a+b)pm,所以晶胞体积V=l3=eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(4\r(3),3)(a+b)))eq\s\up12(3)pm3=eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(4\r(3),3)(a+b)))eq\s\up12(3)×10-30c

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