第三章 晶体结构与性质（B卷·能力提升练）（解析版）

班级姓名学号分数第三章晶体结构与性质（B卷·能力提升练）（时间：75分钟，满分：100分）选择题（本题共16小题，每小题3分，共48分。）1．下列说法正确的是A．粉末状的固体肯定不是晶体B．在非晶体的X-射线衍射图谱上可能有分立的斑点C．缺角的氯化钠晶体在饱和的NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块D．用红热的铁针刺中玻璃上凝固的石蜡，在不同方向上熔化的快慢不同【答案】C【详解】A．晶体可以通过外部条件变成粉末状固体，如通过研磨，熔融态时迅速冷却等方法都可以得到看不出几何外形的粉末，A错误；B．在非晶体的X-射线衍射图谱上看不到分立的斑点或明锐的衍射峰，B错误；C．晶体的自范性是指在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规则的多面体外形的性质，这一适宜条件一般指的是自动结晶析出的条件，缺角的氯化钠晶体在饱和的NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块，C正确；D．晶体的许多物理性质表现出各向异性，但玻璃是非晶体，不具有物理性质各向异性的特点，所以用红热的铁针刺中玻璃上凝固的石蜡，在不同方向上熔化的快慢相同，D错误；故答案选C。2．下列叙述错误的是A．超分子是由两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，能表现出不同于单个分子的性质B．液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性C．液晶是液体和晶体的混合物D．纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分组成【答案】C【详解】A．超分子能表现出不同于单个分子的性质，其原因是两个或多个分子相互“组合”在一起，形成具有特定结构和功能的聚集体，A正确；B．液晶具有各向异性，其原因是液晶内部分子沿分子长轴方向进行有序排列，B正确；C．液晶是某些特殊的化合物，不是混合物，C错误；D．纳米材料包括纳米颗粒和颗粒间的界面两部分，D正确；故选C。3．下列晶体的堆积方式符合如图所示的是A．金刚石 B．干冰 C．冰 D．NaCl【答案】B【分析】图中堆积方式为面心立方密堆积。【详解】A．金刚石的晶胞结构为正四面体结构，A不符合题意；B．干冰为面心立方密堆积结构，B符合题意；C．冰的晶胞为正四面体结构，C不符合题意；D．NaCl的晶胞结构为面心立方密堆积，但晶胞中心还有一个离子，与图中结构不同，D不符合题意；故选B。4．下列各组晶体物质中：①SiO2和SO3；②晶体硼和HCl；③CO2和SO2；④晶体硅和金刚石；⑤晶体氖和晶体氮；⑥硫黄和碘，化学键类型相同，晶体类型也相同的是A．①②③ B．④⑤⑥C．③④⑥ D．①③⑤【答案】C【详解】①二氧化硅是含有共价键的共价晶体，三氧化硫是含有共价键的分子晶体，两者的晶体类型不同，故不符合题意；②晶体硼是含有共价键的共价晶体，氯化氢是含有共价键的分子晶体，两者的晶体类型不同，故不符合题意；③二氧化碳是含有共价键的分子晶体，二氧化硫是含有共价键的分子晶体，两者的化学键类型相同，晶体类型也相同，故符合题意；④晶体硅是含有共价键的共价晶体，金刚石是含有共价键的共价晶体，两者的化学键类型相同，晶体类型也相同，故符合题意；⑤晶体氖是不含有共价键的分子晶体，晶体氮是含有共价键的分子晶体，两者的化学键类型不同，故不符合题意；⑥硫黄是含有共价键的分子晶体，碘是含有共价键的分子晶体，两者的化学键类型相同，晶体类型也相同，故符合题意；③④⑥符合题意，故选C。5．用NA表示阿伏伽德罗常数的是，下列叙述中不正确的是A．1mol金刚石晶体中含有碳碳单键的数目是2NAB．12g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5NAC．1mol二氧化硅晶体中含有硅氧单键的数目为4NAD．1molP4晶体中，P-P键的数目为4NA【答案】D【详解】A．在金刚石晶体中，每个C原子与周围的4个C原子以单键相连，平均每个C原子形成2个碳碳单键，则1mol金刚石晶体中含有碳碳单键的数目是2NA，A正确；B．在石墨烯中，6个C原子形成1个六元环，平均每个C原子形成3个六元环，则平均1个六元环含有2个C原子，12g石墨烯(单层石墨)的物质的量为1mol，则含有六元环的个数为×NAmol-1=0.5NA，B正确；C．在二氧化硅晶体中，每个Si原子与4个O原子相连，每个O原子与2个Si原子相连，则平均每个“SiO2”中含有硅氧键的数目为2+=4，所以1mol二氧化硅晶体中含有硅氧单键的数目为4NA，C正确；D．1个P4分子中含有6个P-P键，则1molP4晶体中，P-P键的数目为6NA，D不正确；故选D。6．含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种原子序数为48的Cd2+配合物的结构如图所示，则下列说法正确的是A．该螯合物中N的杂化方式有2种B．1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6molC．Cd属于d区元素D．Cd的价电子排布式为4d85s2【答案】B【详解】A．该整合物中无论是硝基中的N原子，还是中的N原子，还是六元环中的N原子，N均为杂化，即N只有1种杂化方式，A错误；B．该整合物中与5个N原子、2个O原子形成化学键，其中与1个O原子形成的为共价键，另外的均为配位键，故1mol该配合物中通过整合作用形成6mol配位键，B正确；C．原子序数为48的Cd属于ds区元素，C错误；D．Cd的价电子排布式为4d105s2，D错误；故选B。7．图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H。下列有关说法正确的是A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构B．冰晶体具有空间网状结构，是共价晶体C．水分子间通过键形成冰晶体D．冰融化后，水分子之间的空隙增大【答案】A【详解】A．如图所示，每个水分子可以与另外四个水分子之间形成氢键，从而形成四面体结构，A正确；B．冰晶体属于分子晶体，B错误；C．冰晶体中的水分子主要是靠氢键结合在一起，氢键不是化学键，而是一种分子间作用力，C错误；D．冰晶体中形成的氢键具有方向性和饱和性，故水分子间由氢键连接后，分子间空隙变大，而冰融化成水后，体积减小，水分子之间空隙减小，D错误；故选A。8．化学上存在许多的递变关系，下列递变关系完全正确的是A．熔沸点；硬度：B．稳定性：；沸点：C．酸性：；非金属性：D．第一电离能：；电负性：【答案】C【详解】A．金属离子与自由电子间的作用越弱，金属晶体的熔沸点越低，硬度越小，碱金属离子所带电荷量均相同，对应阳离子半径从上至下依次增大，因此熔沸点：Li>Na>K>Rb，硬度：硬度：Li>Na>K>Rb，故A项错误；B．同一主族从上至下非金属性逐渐减小，因此非金属性：F>Cl>Br>I，则简单氢化物的稳定性：HF>HCl>HBr>HI；HF、HCl、HBr、HI均为分子化合物，由于HF分子间存在氢键，HCl、HBr、HI分子间均无氢键，而分子间氢键使沸点增大，因此沸点：<HF，故B项错误；C．同一周期从左至右非金属性逐渐增强，因此非金属性Cl>S，最高价氧化物对应水化物的酸性：；为弱酸，且为C元素最高价氧化物对应水化物，因此酸性：；非金属性：，故C项正确；D．同一周期从左至右原子的第一电离能有增大的趋势，P原子价电子排布式为3s23p3，其中p能级轨道半充满，因此P原子相对较为稳定，第一电离能：，同一周期从左至右元素的电负性逐渐增大，因此电负性：Cl>S>P，故D项错误；综上所述，正确的是C项。9．下列说法错误的是A．SiC和Si的结构相似，都属于共价晶体，熔点B．B与Si的单质性质差异很大C．和的价电子数相同D．如图所示银的晶胞中含有4个银原子【答案】B【详解】A．碳化硅和硅都是共价晶体，共价晶体的熔点取决于共价键的强弱，碳硅键的键长小于硅硅键、键能大于硅硅键，则碳化硅的熔点高于硅，A正确；B．由对角线规则可知，处于对角线上的硼与硅的单质性质相似，B错误；C．和互为同位素，核外电子数和核外电子排布相同，则价电子数相同，C正确；D．由晶胞结构可知，晶胞中银原子的个数为，D正确；故选B。10．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，其晶胞结构如图所示，其中的每个原子均满足8电子稳定结构，原子坐标A为，B为，D为。下列有关说法正确的是A．磷化硼晶体的化学式为BP，属于离子晶体B．C原子的坐标参数为C．磷化硼晶体的熔点很低D．磷化硼晶体结构中微粒的空间堆积方式与氯化钠晶体相同【答案】B【详解】A．晶胞中P位于顶点和面心，数目为8×+6×=4，B位于晶胞内，数目为4，则磷化硼晶体的化学式为BP，由于磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，属于共价晶体，A错误；B．根据A、B、D的坐标参数可知C坐标参数为(1，0.5，0.5)，B正确；C．磷化硼晶体是共价晶体，熔点高，C错误；D．该晶胞配位数为4，而NaCl晶胞结构中阴阳离子的配位数均为6，所以磷化硼晶体结构微粒的空间堆积方式与氯化钠不相同，D错误；故选B。11．铁有δ、γ、α三种晶体结构，以下依次是δ、γ、α三种晶体的晶胞在不同温度下转化的示意图。下列有关说法不正确的是A．每个δ-Fe晶体中有2个铁原子B．γ-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有12个C．每个γ-Fe晶胞中含有14个铁原子D．将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到晶体类型不相同【答案】C【详解】A．δ-Fe晶胞中，有8个铁原子位于顶点处，一个位于晶胞内，根据均摊法，一个晶胞中含有铁原子个数为，A正确；B．γ-Fe位于顶点的Fe原子，被晶胞的三个平面共有，每个平面上有四个铁原子与顶点处铁原子距离最短，则共有3×4=12个，B正确；C．γ-Fe晶胞中，有8个铁原子位于顶点，6个铁原子位于面心，根据均摊法，一个晶胞含有铁原子个数为，C错误；D．依据得到晶体的条件可知，在急速冷却时（立即降温到912℃）得到α-Fe，缓慢冷却时（缓慢冷却到1394℃）得到γ-Fe，两种晶体类型不同，D正确；故答案选C。12．分子晶体的熔点通常都在200℃以下，下列数据是对应物质的熔点：据此做出的下列判断中正确的是物质Na2ONaClAIF3AlCl3BCl2Al2O3CO2SiO2熔点/℃9208011291190－1072073－571723A．NaCl晶体熔化时，吸收的热量用于破坏离子键B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体C．碳和硅是同一主族，故CO2和SiO2的晶体类型相同D．两种含钠化合物是离子晶体，三种含铝化合物也是离子晶体【答案】A【详解】试题分析：A．NaCl晶体熔化时，离子键断键，吸收的热量用于破坏离子键，A正确；B．表中AlCl3、BCl3和干冰的熔沸点均较低，属于分子晶体，B错误；C．碳和硅是同一主族，但CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体，C错误；D．两种含钠化合物是离子晶体，氯化铝是分子晶体，D错误，答案选A。13．为白色固体，难溶于水和乙醇，潮湿时易被氧化，常用作媒染剂。以印刷线路板碱性蚀刻废液(主要成分为)为原料制备的工艺流程如下。下列说法正确的是A．中配体分子中的共价键是由N的2p轨道和H的1s轨道“头碰头”重叠形成的B．“沉铜”发生反应的离子方程式：C．“还原”后所得溶液中大量存在的离子有、、、D．“洗涤”时使用乙醇能防止被氧化【答案】D【分析】蚀刻废液沉铜后得到氧化铜，氧化铜和稀硫酸反应得到硫酸铜，加入亚硫酸钠、氯化钠，将二价铜转化为一价铜生成氯化亚铜。【详解】A．配体分子NH3

中心原子N为sp3杂化，形成的共价键是由N的sp3轨道和H的1s轨道形成的，A错误；B．“沉铜”时，与氢氧根反应生成CuO，根据质量守恒可知还生成NH3和H2O，正确的离子方程式为：，B错误；C．酸溶之后转化为硫酸铜溶液，而后被亚硫酸钠还原，生成氯化亚铜沉淀和硫酸钠，故“还原”后所得溶液中大量存在的离子有：Na+、SO，C错误；D．CuCl容易被氧化，“洗涤”时使用乙醇能隔绝空气，防止CuCl被氧化，D正确；故选D。14．氧化亚铜(Cu2O)主要用于制造杀虫剂、分析试剂和红色玻璃等，在潮湿的空气中会被逐渐氧化为黑色的氧化铜。以肼(N2H4)为原料与醋酸铜反应制取Cu2O的反应为4Cu(CH3COO)2+N2H4+2H2O=2Cu2O↓+N2+8CH3COOH。生成的沉淀需先用水洗涤，再用乙醇洗涤。下列说法错误的是A．N2H4能与水分子形成分子间氢键B．如图所示的Cu2O的晶胞中，与Cu+距离最近且等距离的O2-的个数是4C．每生成标准状况下2.24LN2，反应转移电子数为0.4×6.02×1023D．沉淀用水洗后，再用乙醇洗可以除去Cu2O表面的水，从而快速得到较干燥的产品【答案】B【详解】A．含N、O元素的电负性大，原子半径小，它们的氢化物之间含氢键，则N2H4能与水分子形成分子间氢键，A正确；B．图中白球位于顶点和体心，其个数为8×+1=2；黑球位于体内，个数为4，则白球与黑球的个数比为1：2，由Cu2O可知黑球为Cu+，白球的配位数为4，Cu+的配位数是8，B错误；C．由反应可知生成lmol气体转化4mol电子，每生成标准状况下2.24LN2，其物质的量是0.1mol，则反应转移电子数为0.4×6.02×1023，C正确；D．乙醇与水互溶，且具有还原性，则沉淀用水洗后，再用乙醇洗可以除去Cu2O表面的水，防止被氧气氧化，D正确；故合理选项是B。15．NiO晶体与NaCl具有相同晶胞结构。在一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”(如图所示)，可以认为作密置单层排列，填充其中。设为阿伏加德罗常数的值，半径为rpm。下列说法错误的是A．Ni位于元素周期表第4周期第Ⅷ族B．NiO晶体中、的配位数均为6C．NiO晶胞中八面体空隙与四面体空隙比为1：2D．该“单分子层”面积密度为【答案】D【详解】A．Ni是28号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，可知其处干第四周期第Ⅷ族，故A正确；B．NaCl晶体中离子的配位数为6,NiO晶体与NaCl具有相同晶胞结构，NiO晶体中Ni2+、O2-的配位数均为6，故B正确；C．如图晶胞结构：(以Ni为研究对象，每个晶胞面对角线上的4个Ni形成正四面体空隙，晶胞中含有8个正四面体空隙，6个面心Ni形成正八面体空隙，同一棱顶点Ni与2个面心Ni形成正八面体空隙的，晶胞含有正八面体空隙为，NiO晶胞中八面体空隙与四面体空隙比为4:8=1:2，故C正确；D．取平面NiO基本结构单元为，每个结构单元含1个“NiO”，取质量为，O2-的半径为rpm，则结构单元的面积为2r×10-10cm×2r×10-10cm×sin60°，则该“单分子层”面积密度为

=，故D错误；故答案选D。16．铝离子电池常用离子液体AlCl3/[EMIM]Cl作电解质，其中阴离子有AlCl、Al2Cl，阳离子为EMIM+()，EMIM+以单个形式存在时可以获得良好的溶解性能。下列说法错误的是A．EMIM+中存在大π键，表示为πB．Al2Cl中各原子最外层均达到8电子结构C．1molEMIM+中所含σ键17molD．为使EMIM+获得良好的溶解性，不能将与N原子相连的－CH3、－C2H5替换为H原子【答案】C【详解】A．中环上由5个原子参与成键，与乙基相连的N原子提供2个电子，每个碳原子提供1个电子，与甲基相连的N原子提供1个电子，故该大π键应表示为π，A正确；B．Al2Cl中每个Al原子周围形成4对共用电子对，则其结构式为：，各原子最外层均达到8电子稳定结构，B正确；C．一个单键一个σ键，一个双键中含有一个σ键和π键，1个EMIM+中所含σ键有19个，1molEMIM+中所含σ键为19mol，C错误；D．氮原子上连H原子形成分子间氢键，防止离子间形成氢键而聚沉，使该离子不易以单个形式存在，所以与N原子相连的－CH3、－C2H5不能被氢原子替换，D正确；故选C。二、非选择题（本题共4小题，共52分。）17．（10分）氮(N)、镓(Ga)合金由于其良好的电学传导和光学透明性被广泛用于薄膜太阳能电池领域，氮化镓晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。(1)以下说法错误的是_______(填字母)。A．GaN晶体中存在非极性共价键 B．电负性：N>GaC．原子半径：N>Ga D．沸点：(2)晶胞中与同一个N原子相连的Ga原子构成的空间构型为_______，晶胞中与Ga原子相邻且最近的Ga原子个数为_______。(3)以晶胞边长为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中的原子位置，称作原子分数坐标。A原子坐标为(0，，)，则B原子坐标为_______。(4)若GaN晶胞边长为apm，则Ga原子与N原子的最短核间距为_______pm。【答案】(1)AC(2)

正四面体

12(3)(，，)(4)【详解】（1）A．GaN晶体中1个N原子和周围四个Ga原子形成极性共价键，1个Ga原子和周围四个N原子形成极性共价键，不存在非极性共价键，A错误；B．Ga电负性小于同周期的元素As，N的电负性大于同主族元素As，所以电负性：N>Ga，B正确；C．N原子半径小于同主族元素As，Ga原子半径大于同周期的元素As，所以原子半径N<Ga，C错误；D．PH3分子之间只有范德华力，而氨气可形成分子间氢键，所以沸点：，D正确；故答案选AC。（2）由题目信息和晶胞图可知，与同一个N原子相连的Ga原子构成的空间构型为正四面体型，N位于正四面体的中心。晶胞中，以上底面的Ga原子为参照，与上底面顶点的四个Ga原子，与下面晶胞和上面晶胞面上的Ga原子距离都相等，故晶胞中离同一个Ga原子最近的其他Ga原子个数为12，答案：正四面体；12；（3）已知A原子坐标为(0，，)，则B原子坐标为(，，)，答案：(，，)；（4）观察、分析晶胞结构Ga原子与N原子的最短核间距为体对角线的，若GaN晶胞边长为apm，则Ga原子与N原子的最短核间距，答案：。18．（13分）铜及其化合物在工农业生产中有广泛的应用。Ⅰ.金属铜的原子堆积模型如图-1所示，(1)该晶胞中每个Cu原子周围最近距离的Cu原子数目为_______。Ⅱ.能与、、、等形成配位数为4的配合物。(2)向溶液中加入过量NaOH溶液可生成。中除了配位键外，还存在的化学键类型有_______(填字母)。A．离子键 B．金属键 C．极性共价键 D．非极性共价键(3)将CuO投入、的混合溶液中进行“氨浸”，控制温度为50~55℃，pH约为9.5，CuO转化为溶液。①CuO被浸取的离子方程式为_______。②结构中，若用两个分子代替两个分子，可以得到两种不同结构的化合物，由此推测的空间构型为_______。(4)可以与乙二胺()形成配离子，如题图-2所示：③H、O、N三种元素的电负性从大到小的顺序为_______。④乙二胺分子中N原子成键时采取的杂化类型是_______。乙二胺和三甲胺均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高很多，原因是_______。Ⅲ.将含有未成对电子的物质置于外磁场中，会使磁场强度增大，称其为顺磁性物质，(5)下列物质中，属于顺磁性物质的是_______(填标号)。A．

B．

C．【答案】(1)12(2)AC(3)

正方形(4)

O>N>H

sp3

乙二胺可以形成分子间氢键(5)BC【详解】（1）金属铜的原子堆积模型位面心立方最密堆积，该晶胞中每个Cu原子周围最近距离的Cu原子数目为12；（2）根据信息可知能与形成配位键，中除了配位键外，Na+与之间存在离子键，之间存在极性共价键，故还存在的化学键类型有离子键、极性共价键，故答案为：AC；（3）①将CuO投入、生成，CuO被浸取的离子方程式为；②结构中，若用两个分子代替两个分子，如果是正四面体结构，两个分子代替两个分子，得到只有一种结构；可以得到两种不同结构的化合物，由此推测的空间构型为正方形结构；（4）③同周期元素从左到右电负性依次增大，故电负性为O>N>H；④乙二胺分子中N原子与H和C形成3个键，有一对个电子对，价层电子对为4，采取sp3杂化；乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺不能形成氢键，只有分子间作用力，所以乙二胺沸点高；（5）具有未成对电子的物质具有顺磁性，Cu+价电子排布为3d10，Cu2+价电子排布为3d9，+2价的铜离子形成的物质具有顺磁性，故答案为BC；19．（14分）磷酸铁锂()是一种重要的锂离子电池正极材料。(1)的晶胞结构示意图如图-1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。①图-1、图-2中小球表示的是_______(填微粒符号)。②图-1中每个晶胞中含有的单元数有_______个。③电池充电时，脱出部分，形成，结构示意图如图-2所示，则x=_______。(2)利用钛铁矿(主要成分为，含有少量MgO、CaO、等杂质)制备磷酸铁和锂离子电池正极材料()的部分工业流程如图4所示：④基态与离子中未成对的电子数之比为_______。⑤磷酸根离子的空间构型为_______。⑥1mol分子中含有的σ键的数目为_______。⑦煅烧得到的化学方程式为_______。⑧制备的过程中，理论上所需17%双氧水与的质量比为_______。【答案】(1)

Li+

4

(2)

4:5

正四面体形

7NA

【详解】（1）①由题中图示可以看出图-1、图-2中小球表示的是Li+；②根据Li+数目计算，Li+位于顶点和面心和棱心，Li+数为，故图-1中每个晶胞中含有的单元数有4个；③图-2中Li+数为，脱出的Li+数为4-2.5=1.5，电池充电时，脱出部分，形成，，x=；（2）④基态的电子排布式为[Ar]3d6，未成对的电子有4个，电子排布式为[Ar]3d5，未成对的电子有5个，离子中未成对的电子数之比为4:5；⑤磷酸根离子中心原子成4个键，价层电子对为4，采取sp3杂化，空间构型为正四面体形；⑥1mol分子中含有的σ键的数目为7NA；⑦根据流程图可知、和煅烧得到，化学方程式为；⑧由得失电子守恒：，有煅烧方程式可知：，故有，二者物质的量之比为1:1，理论上所需17%双氧水与的质量比为；20．（15分）卤素钙钛矿已经被广泛应用于太阳能电池、发光二极体等领域，其中合成二维/三维(2D/3D)的钙钛矿异质结是提升器件稳定性和转换效率的一个策略，近期化学工作者在气相合成的单晶三维钙钛矿CsPbBr3上合成外延生长的水平和垂直的二维钙钛矿(PEA)2PbBr4(PEA+代表)异质结。回答下列问题：(1)基态Br原子的价电子排布式为___。(2)PEA+中N的价层电子对数为___，杂化轨道类型为___，PEA+中涉及元素的电负性由大到小的顺序为___，1molPEA+中存在___molσ键。(3)已知铅卤化合物中存在正四面体构型的[PbCl4]2-、[PbBr4]2-、[PbI4]2-，三者中半径最小的配体为___。已知[Pb2I6]2-中每个Pb均采用四配位模式，则[Pb2I6]2-的结构式为_