山东专用2024高考化学一轮复习课时作业33晶体结构与性质含解析

PAGEPAGE11课时作业33晶体结构与性质时间：45分钟一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1．下列说法正确的是(B)A．分子晶体都具有分子密积累的特征B．分子晶体中，分子间作用力越大，通常熔点越高C．分子晶体中，共价键键能越大，分子的熔、沸点越高D．分子晶体中，分子间作用力越大，分子越稳定解析：含有氢键的分子晶体不具有分子密积累的特征，如冰，A错误；分子晶体的熔、沸点凹凸与分子间作用力的大小有关，分子间作用力越大，熔、沸点越高，B正确，C错误；分子的稳定性与化学键的强弱有关，与分子间作用力的大小无关，D错误。2．下表给出了几种物质的熔、沸点：NaClMgCl2SiCl4单质B熔点/℃801710－682300沸点/℃14651418572500下列有关说法中错误的是(D)A．SiCl4可能是分子晶体B．单质B可能是原子晶体C．1500℃时，NaCl可形成气态分子D．MgCl2水溶液不能导电解析：由表中所给熔、沸点数据可知，SiCl4的熔、沸点最低，可能为分子晶体；单质B的熔、沸点最高，可能为原子晶体；NaCl的沸点是1465℃，则1500℃时，NaCl可形成气态分子；MgCl2属于离子晶体，水溶液能导电。3．下列有关金属晶体的积累模型的说法正确的是(C)A．金属晶体中的原子在二维平面有三种放置方式B．金属晶体中非密置层在三维空间可形成两种积累方式，其配位数都是6C．镁型积累和铜型积累是密置层在三维空间形成的两种积累方式D．金属晶体中的原子在三维空间的积累有多种方式，其空间的利用率相同解析：金属晶体中的原子在二维平面只有密置层和非密置层两种放置方式，A错误；非密置层在三维空间可形成简洁立方积累和体心立方积累两种积累方式，其配位数分别是6和8，B错误；金属晶体中的原子在三维空间有四种积累方式，其中镁型积累和铜型积累是密置层在三维空间形成的两种积累方式，其空间利用率较高，C正确，D错误。4．锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列推断正确的是(D)A．该晶体属于分子晶体B．该晶胞中Zn2＋和S2－数目不相等C．阳离子的配位数为6D．氧化锌的晶格能大于硫化锌解析：选项A，该晶体属于离子晶体；选项B，从晶胞图分析，含有Zn2＋的数目为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，S2－位于立方体内，S2－的数目为4，所以该晶胞中Zn2＋与S2－的数目相等；选项C，在ZnS晶胞中，1个S2－四周距离最近的Zn2＋有4个，1个Zn2＋四周距离最近的S2－有4个，则S2－的配位数为4，Zn2＋的配位数也为4；选项D，ZnO和ZnS中，O2－的半径小于S2－的半径，离子所带的电荷数相等，所以ZnO的晶格能大于ZnS。5．下列有关晶胞的说法正确的是(C)A．晶胞中所含粒子数即为晶体的化学式B．若晶胞为六棱柱，则侧棱上的粒子为2个晶胞共用C．若晶胞为六棱柱，顶点上的粒子为6个晶胞共用D．晶胞中不行能存在多个粒子解析：A项，晶胞中的粒子数不肯定为晶体的化学式，如金属铜的晶胞中，Cu原子个数为4；B项，六棱柱侧棱上的粒子为3个晶胞共用；C项，如图所示顶点为6个晶胞共用；D项，晶胞内可能存在多个粒子，如NaCl晶胞。6．下列有关说法正确的是(A)A．物质熔、沸点的凹凸依次是晶体硅>氯化钠>冰>氖气B．粒子半径由大到小的依次是H＋>Li＋>H－C．金刚石的硬度、熔点、沸点都低于晶体硅D．CO2、HCl、CF4、PCl3四种物质分子中的全部原子都满意最外层为8电子的稳定结构解析：B项中粒子半径由大到小依次是H－>Li＋>H＋；C项中由于金刚石的键长小于晶体硅的，所以硬度、熔点、沸点较大；D项中HCl中的H最外层不能满意8电子稳定结构。7.如图所示是CsCl晶体的晶胞(晶体中最小的重复单元)已知晶体中2个最近的Cs＋核间距离为acm，氯化铯的式量为M，NA为阿伏加德罗常数，则CsCl晶体的密度为(单位：g/cm3)(C)A.eq\f(8M,a2NA) B.eq\f(a3M,8NA)C.eq\f(M,a3NA) D.eq\f(a3M,NA)解析：因为一个晶胞的边长为acm，则其体积为a3cm3，故1mol氯化铯的体积为a3NAcm3，而1mol氯化铯的质量为Mg，故CsCl晶体的密度为eq\f(M,a3NA)g·cm－3。二、非选择题8．(2024·江西上饶重点中学联考)已知①～⑩号元素在周期表中的位置如图。试回答下列问题：(1)上述元素中属于d区的有⑧⑨(填编号)。(2)请依据等电子原理，写出由②、③两种元素组成的带有一个单位负电荷离子的电子式：[eq\o\al(·,·)C⋮⋮Neq\o\al(·,·)]－。(3)⑧号元素在元素周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族；⑩号原子处于基态时核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1；已知元素⑩和⑦的电负性分别为1.9和2.5，则⑩与⑦形成的化合物属于共价(填“离子”或“共价”)化合物。(4)③号元素原子与①号元素原子形成的原子个数比为1∶3的分子X的空间构型为三角锥形；X在①与④形成的化合物Y中的溶解度很大，其主要缘由是水分子和氨分子间能形成氢键，且水分子和氨分子都是极性分子；X分子中中心原子为sp3杂化；X分子与⑩号元素对应的二价阳离子形成的配离子的化学式为[Cu(NH3)4]2＋。(5)⑤号元素原子与Tl元素形成的晶体的晶胞如图所示，该物质的化学式为NaTl；若忽视⑤原子，则此晶体中Tl的空间结构跟哪种常见物质的晶体结构一样？金刚石。已知该晶体的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体中晶胞边长为eq\r(3,\f(8×23＋204,ρNA))×1010pm(只写计算式)。解析：本题考查元素周期表结构、电负性、分子性质和晶胞计算等。(1)d区包括第ⅢB～ⅦB以及第Ⅷ族元素，依据题中所给元素在周期表的位置可知，位于d区的元素是⑧⑨。(2)C、N元素形成带一个单位负电荷的微粒是CN－，和N2互为等电子体，N2的电子式为eq\o\al(·,·)N⋮⋮Neq\o\al(·,·)，则CN－的电子式为[eq\o\al(·,·)C⋮⋮Neq\o\al(·,·)]－。(3)⑧号元素为Fe，位于第四周期第Ⅷ族；⑩号元素为Cu，基态Cu原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1；⑦号元素为S，两种元素电负性差值为2.5－1.9＝0.6<1.7，两原子间构成共价键，即该化合物为共价化合物。(4)③号元素为N，①号元素为H，二者形成的原子个数比为1∶3的化合物为NH3，空间构型为三角锥形；①④形成的化合物为H2O，NH3在水中溶解度大的缘由是NH3和H2O都是极性分子，且NH3与H2O形成分子间氢键，增加NH3的溶解度；NH3中中心原子N有3个σ键，孤电子对数为eq\f(5－3×1,2)＝1，价层电子对数为4，杂化类型为sp3；NH3与Cu2＋形成配离子，Cu2＋为中心离子，NH3为配体，配位数为4，则配离子的化学式为[Cu(NH3)4]2＋。(5)⑤号元素为Na，依据晶胞结构，Na位于晶胞的棱上、晶胞内部，个数为12×eq\f(1,4)＋5＝8，Tl位于晶胞的顶点、面心和内部，个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8，则该物质的化学式为NaTl；Tl原子，空间构型与金刚石的结构一样；设晶胞参数为apm，晶胞的质量为eq\f(8×23＋204,NA)g，晶胞的体积为(a×10－10)3cm3，依据密度的定义，晶胞的边长为eq\r(3,\f(8×23＋204,ρNA))×1010pm。9．(2024·福建泉州质量检测)NaCl是重要的化工原料。回答下列问题：(1)元素Na的焰色反应呈黄色。价电子被激发到相邻高能级后形成的激发态Na原子，其价电子轨道表示式为。(2)KBr具有NaCl型的晶体结构，但其熔点比NaCl低，缘由是K＋的半径大于Na＋，Br－的半径大于Cl－，KBr中离子键更弱，晶格能较低。(3)在适当的条件下，电解NaCl水溶液可制得NaClO3。①NaCl水溶液中，不存在的微粒间作用力有A(填序号)。A.离子键B．极性键C．配位键D．氢键E．范德华力②ClOeq\o\al(－,3)的几何构型为三角锥形，中心原子的杂化方式为sp3。(4)NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Cl2反应，可以形成一种新晶体，其立方晶胞如图所示(大球为Cl，小球为Na)。①若A的原子坐标为(0,0,0)，B的原子坐标为(eq\f(1,2)，0，eq\f(1,4))，则C的原子坐标为(1，eq\f(3,4)，eq\f(1,2))。②晶体中，Cl构成的多面体包含20个三角形的面，与Cl紧邻的Na个数为4。③已知晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为eq\f(259,NAa3)×1030g·cm－3(列出计算式)。解析：本题考查原子核外电子排布、焰色反应的原理、微粒间的相互作用、离子晶体的性质、原子坐标、晶胞的计算。(1)Na的焰色反应为黄色，基态Na原子的价电子排布式为3s1，当价电子被激发到相邻高能级时，价电子排布式为3s03p1，其价电子轨道表示式为。(2)KBr和NaCl都是离子晶体，离子晶体的熔、沸点取决于离子键的强弱，由于钾离子的半径大于钠离子，溴离子的半径大于氯离子，因此溴化钾中离子键更弱，晶格能较低，熔、沸点比氯化钠低。(3)①氯化钠溶于水后，离子键会被破坏，但水分子内的极性键、水合氢离子中的配位键、水分子间的氢键和范德华力都依旧存在，因此不存在的作用力只有离子键，A项符合；②在ClOeq\o\al(－,3)中，中心原子的孤电子对数为eq\f(7＋1－3×2,2)＝1，成键电子对数为3，因此中心原子的杂化方式为sp3杂化，该离子的空间构型为三角锥形。(4)①依据几何关系，C原子位于立方体的右侧面上，高度为立方体高度的一半，坐标应为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(3,4)，\f(1,2)))；②该晶胞中，Cl构成的多面体共有12个顶点，每个顶点为5个三角形共用，每个三角形平均占用3×eq\f(1,5)＝eq\f(3,5)个顶点，因此共包含eq\f(12,\f(3,5))＝20个三角形面，与Cl紧邻的Na有4个；③晶胞中，Na分别位于顶点和体心，晶胞中共有8×eq\f(1,8)＋1＝2个Na,12个Cl都处于面上，晶胞中有12×eq\f(1,2)＝6个Cl，因此晶胞密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(2×23＋6×35.5,NA),a×10－10cm3)＝eq\f(259,NAa3)×1030g·cm－3。10.(2024·湖北荆、荆、襄、宜四地七校联考)卤素及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：(1)光气(COCl2)是一种重要的有机中间体，在农药、医药、工程塑料、聚氨酯材料以及军事上都有很多用途。光气分子的立体构型为平面三角形，其三种元素的电负性由小到大的依次为C<Cl<O。写出与COCl2互为等电子体的分子和离子：N2Cl2(或BF3、SO3等合理答案)、COeq\o\al(2－,3)(或NOeq\o\al(－,3)等合理答案)(各写一种)。(2)日常生活中，看到的很多可见光，如霓虹灯，试从原子结构角度说明这一现象：原子核外电子发生跃迁，从激发态变为基态时以光的形式释放能量。(3)区分晶态二氧化硅和非晶态二氧化硅最牢靠的科学方法是X­射线衍射试验。(4)一种铜的溴化物晶胞结构如图所示，若将图中的Cu去掉，再把全部的Br换成Cu，得到晶体铜的晶胞结构，则晶体铜的积累方式为面心立方最密积累，某同学将基态铜原子的价电子错误地写为3d94s2，违反了核外电子排布规律中的洪特规则(特例)。(5)下列关于上述铜的溴化物晶胞结构说法正确的是CD(填序号)。A.该化合物的化学式为CuBr2B.铜的配位数为8C.与Br紧邻的Br有12个D.由图中P点和Q点的原子坐标参数，确定R点的原子坐标参数为(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,4))(6)若图中P点和R点的原子核间距为acm，NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞密度为eq\f(27\r(3),a3×NA)或eq\f(4×144,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,\r(3))a))3×NA)g·cm－3(列出计算式即可)。解析：本题考查分子的空间构型、电负性、等电子体、原子光谱法、X­射线衍射试验、金属原子的积累方式、晶胞的计算。(1)光气的分子式为COCl2，结构式为，碳原子的孤电子对数为0，价层电子对数为3，则其空间结构为平面三角形；同一周期从左到右元素的电负性渐渐增大，非金属性越强，电负性越大，所以C、O、Cl三种元素的电负性由小到大的依次为C<Cl<O；原子总数相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体，COCl2的等电子体有N2Cl2、BF3、SO3等分子和COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)等离子。(2)光是电子释放能量的重要形式之一，日常生活中，看到的很多可见光(如霓虹灯等)，都与原子核外电子发生跃迁，从激发态变为基态时以光的形式释放能量有关。(3)晶态和非晶态二氧化硅结构上最大的不同是晶态二氧化硅为长程有序排列，非晶态为短程有序排列，区分晶态二氧化硅和非晶态二氧化硅最牢靠的科学方法是对固体进行X­射线衍射试验。(4)晶胞中铜原子位于面心、顶点上，属于面心立方最密积累；依据洪特规则，对于同一电子亚层中，当电子排布为全充溢、半充溢或全空时是比较稳定的结构，基态铜原子价电子应为3d104s1，若写为3d94s2，则违反了核外电子排布规律中的洪特规则(特例)。(5)依据均摊法，晶胞中含有的铜原子数目为4个，含有的溴原子数是8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，所以晶胞的化学式是CuBr，A错误；Cu原子与4个Br原子成键，Cu原子的配位数为4，B错误；依据晶胞图可知，与每个Br紧邻的Br有12个，C正确；图中P点原子坐标参数为(0,0,0)，Q点原子坐标参数为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，晶胞边长设为1，P与R间的距离为晶胞体对角线长的eq\f(1,4)，则R点的原子坐标参数为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))，D正确。(6)若Cu原子与最近的Br原子的核间距为acm，即为体对角线长的eq\f(1,4)，则该晶胞的边长为eq\f(4a,\r(3))cm，该晶胞的体积为eq\f(64a3,3\r(3))cm3，一个晶胞中含有4个Br和4个Cu，因此一个晶胞的质量为eq\f(4×144,NA)g，故晶胞的密度计算表达式为eq\f(27\r(3),a3×NA)g·cm－3。11.(2024·广东茂名五校联考)翡翠的主要成分为NaAlSi2O6，还含有其他多种金属阳离子，其中Cr3＋的含量确定其绿色的深浅。(1)NaAlSi2O6所含元素中，第一电离能最小的元素和电负性最大的元素组成的含有两种化学键的化合物是Na2O2(写化学式)。(2)基态Cr3＋的核外电子排布式为[Ar]3d3(或1s22s22p63s23p63d3)。(3)协作物K[Cr(C2O4)2(H2O)2]中的配体是C2Oeq\o\al(2－,4)、H2O，C2Oeq\o\al(2－,4)中碳原子的杂化轨道类型是sp2杂化，与H2O互为等电子体的离子是NHeq\o\al(－,2)(或PHeq\o\al(－,2)等)(任写一种)。(4)一种铝镍合金的晶胞结构如图所示，与其结构相像的化合物是d(填序号)。a.氟化钙b.金刚石c.钠d.氯化铯(5)Ca、O、Cr可以形成一种具有特别导电性的复合氧化物，晶胞结构如图所示，其中Ca2＋、O2－采纳面心立方最密积累方式。①该晶体的化学式为CaCrO3。②已知钙离子、氧离子半径分别为100pm、140pm，该晶胞的参数(边长)为240eq\r(2)pm。③阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体密度的计算表达式为eq\f(140,NA240\r(2)×10－103)g·cm－3；晶胞中Cr4＋位于O2－所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为240。解析：本题考查原子核外电子排布、配位键、杂化轨道理论、晶胞的计算。(1)元素非金属性越强，电负性越大，金属性越强，电负性越小，所以Na、Al、Si、O四种元素的电负性由大到小的依次为O>Si>Al>Na，四种元素中第一电离能最小的元素是Na，故NaAlSi2O6所含元素中，第一电离能最小的元素和电负性最大的元素组成的含有两种化学键的化合物是Na2O2，其中含有共价键和离子键。(2)Cr为24号元素，基态Cr3＋的核外电子数为24－3＝21，核外电子排布式为[Ar]3d3或1s22s22p63s23p63d3。(3)K[Cr(C2O4)2(H2O)2]中的配体为C2Oeq\o\al(2－,4)和H2O；草酸根离子中每个C原子形成C＝O、C—C和C—O键，则C原子形成的σ键数目为3，无孤电子对，即价层电子对数为3，所以为sp2杂化；原子数相同、价电子数相同的微粒互为等电子体，则与H2O互为等电子体的离子应含有3个原子且价电子总数为8，有NHeq\o\al(－,2)、PHeq\o\al(－,2)等。(4)由图可知铝镍合金的晶胞结构中，含Ni原子数目为1，Al原子数目为8×eq\f(1,8)＝1，化学式为AlNi，每个Ni原子四周有8个Al原子，每个Al原子四周有8个Ni原子，属于体心立方积累。a项，氟化钙中每个钙离子四周有8个氟离子，每个氟离子四周有4个钙离子；b项，金刚石为空间立体网状结构，每个C原子四周有4个C原子；c项，金属钠是体心立方积累，钠的配位数为8，即每个钠原子四周与其距离最近的原子有8个，但钠是单质，并不是化合物；d项，氯化铯晶体中，每个铯离子四周有8个氯离子，每个氯离子四周有8个铯离子，故选d项。(5)①依据晶胞结构图和均摊法可知，晶胞中含O原子数为eq\f(1,2)×6＝3，Ca原子数为eq\f(1,8)×8＝1，Cr原子数为1，则化学式为CaCrO3；②已知钙离子、氧离子半径分别为100pm、140pm，则晶胞的面对角线长是2×(100＋140)pm＝480pm，所以该晶胞的参数(边长)为240eq\r(2)pm；③阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体密度的计算表达式为ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(40＋52＋16×3g·mol－1,NAmol－1),240\r(2)×10－10cm3)＝eq\f(140,NA240\r(2)×10－103)g·cm－3；晶胞中Cr4＋位于O2－所形成的正八面体的体心，则该正八面体的边长为eq\f(1,2)×240eq\r(2)×eq\r(2)pm＝240pm。12.(2024·河北衡水联考)硼及其化合物的用途特别广泛，回答下列问题。(1)下列B原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为A、D(填序号)。(2)H3BO3是一元弱酸，可用作医用消毒剂，其水溶液呈酸性的原理为则1mol硼酸分子中含有的共用电子对数为3.612×1024(或6NA)。(3)BF3可用于制造火箭的高能燃料，其分子的空间构型是平面三角形，硼原子杂化方式是sp2；BF3能与乙醚发生反应：(C2H5)2O＋BF3→BF3·O(C2H5)