高考化学总复习 第十二章 物质结构与性质 课时作业38 晶体结构与性质 新人教版

课时作业38晶体结构与性质一、选择题1下列对各组物质性质的比较中，正确的是()A硬度：LiNaKB熔点：金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅C第一电离能：NaMgAlD空间利用率：六方密堆积面心立方NaK，故A正确；原子晶体中，键长越长其键能越小，则晶体的熔点越低，键能大小顺序是：CC键、CSi键、SiSi键，所以熔点高低顺序是：金刚石碳化硅晶体硅，故B错误；同一周期，元素第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第A族、第A族元素第一电离能大于相邻元素，第一电离能：MgAlNa，故C错误；空间利用率：六方密堆积74%、面心立方74%、体心立方68%，所以空间利用率：六方密堆积面心立方体心立方，故D错误。答案：A2现有四种晶体，其离子排列方式如图所示，其中化学式正确的是()解析：A.A离子个数是1，B离子个数1/881，所以其化学式为AB，故A错误；B.E离子个数1/841/2，F离子个数1/841/2，E、F离子个数比为11，所以其化学式为EF，故B错误；C.X离子个数是1，Y离子个数1/263，Z离子个数1/881，所以其化学式为XY3Z，故C正确；D.A离子个数1/881/264，B离子个数121/414，A、B离子个数比11，所以其化学式为AB，故D错误。答案：C3氮化硼是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的粒子间的作用力与氮化硅所克服的粒子间的作用力都相同的是()A石膏和金刚石 B晶体硅和水晶C冰和干冰 D铝和蒽解析：氮化硼属于原子晶体，熔化时所克服的微粒间的作用力为共价键。石膏为离子晶体，金刚石为原子晶体，A项错误；晶体硅和水晶都是原子晶体，熔化克服共价键，B项正确；冰和干冰都是分子晶体，C项错误；铝为金属晶体，蒽为分子晶体，D项错误。答案：B4以NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是()A18 g冰(图1)中含OH键数目为2NAB28 g晶体硅(图2)中含有SiSi键数目为2NAC44 g干冰(图3)中含有NA个晶胞结构单元D石墨烯(图4)是碳原子单层片状新材料，12 g石墨烯中含CC键数目为1.5NA解析：1个水分子中含有2个OH键，18 g冰的物质的量为1 mol，含OH键数目为2NA，A项正确；28 g晶体硅中含有1 mol Si原子，每个硅原子与其他4个Si形成4个SiSi键，每个硅原子形成的共价键为：42，则1 mol单质硅含有2 mol SiSi键，B项正确；1个晶胞结构单元含有4个二氧化碳分子，44 g干冰中含有晶胞结构单元个数小于NA个，C项错误；在石墨烯中，每个碳原子形成3个共价键，所以每个碳原子实际占化学键为1.5个，12 g石墨烯即1 mol所含碳碳键数目为1.5NA，D项正确。答案：C5下列说法中，正确的是()A冰融化时，分子中HO键发生断裂B原子晶体中，共价键越强，熔点越高C分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔沸点一定越高D分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定解析：A项，冰为分子晶体，融化时破坏的是分子间作用力，错误。B项，原子晶体熔点的高低取决于共价键的强弱，共价键越强，熔点越高，正确。分子晶体熔沸点高低取决于分子间作用力和氢键的大小，而共价键的强弱决定了分子的稳定性大小，C、D项错误。答案：B6下列说法正确的是()A区分晶体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射B1 mol金刚石中的CC键数是2NA,1 mol SiO2晶体中的SiO键数也是2NAC水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂D晶体中分子间作用力越大，分子越稳定解析：A.晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列，X射线衍射可以看到微观结构；B.金刚石中1个C原子与另外4个C原子形成CC单键，这个C原子对每个单键的贡献只有，所以1 mol C原子形成的CC键为42(mol)，而二氧化硅晶体中1个Si原子分别与4个O原子形成4个SiO单键，则1 mol SiO2晶体中SiO键为4 mol；C.水晶是原子晶体，熔化时共价键断裂，而分子晶体干冰熔化时，分子间作用力被削弱而共价键不断裂；D.分子的稳定性取决于化学键的强弱。答案：A7下列有关说法正确的是()原子晶体中只存在非极性共价键在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低干冰升华时，分子内共价键会发生断裂晶格能由大到小顺序：NaFNaClNaBrNaI分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定A BC D解析：原子晶体中有的只含有非极性共价键，如金刚石、晶体硅；也有含极性键的，如SiO2、BN等，错误。在晶体中有阳离子不一定有阴离子，如：金属晶体中存在金属阳离子和自由电子，错误；晶体中熔点高低一般顺序是：原子晶体离子晶体分子晶体；在原子晶体中，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，电荷越多，熔点越高；在分子晶体中，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高低顺序是按金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的顺序依次降低，正确；干冰升华是物理性质中状态的改变，变化的是分子间的距离，分子内的共价键没有断裂，错误；F、Cl、Br、I的离子半径逐渐增大，所以晶格能由大到小顺序：NaFNaClNaBrNaI，正确；分子晶体熔、沸点的高低取决于分子间作用力和氢键的大小，而共价键的强弱决定了分子的稳定性，共价键越强物质越稳定，错误；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，错误。答案：D8已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法中正确的是()AC3N4是分子晶体BC3N4晶体中，CN键的键长比金刚石中的CC键的键长长CC3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，而每个氮原子连接3个碳原子DC3N4晶体中微粒间通过分子间作用力相结合解析：根据C3N4的性质可知其为原子晶体，A项错误；CN键为极性共价键，由于原子半径r(N)1 800 )条件下用C还原TiO2制取TiC：TiO23CTiC2CO。该反应中涉及的元素按电负性由大到小的顺序排列为_；根据所给信息，可知TiC是_晶体。(3)钛的化合物TiCl4，熔点为24 ，沸点为136.4 ，常温下是无色液体，可溶于甲苯和氯化烃。固态TiCl4属于_晶体，其空间构型为正四面体，则钛原子的杂化方式为_。TiCl4遇水发生剧烈的非氧化还原反应，生成两种酸，反应的化学方程式为_。用锌还原TiCl4的盐酸溶液，经后续处理可制得绿色的配合物TiCl(H2O)5Cl2H2O。该配合物中含有化学键的类型有_。(4)钛的一种氧化物是优良的颜料，该氧化物的晶胞结构如图所示。该氧化物的化学式为_；在晶胞中Ti原子的配位数为_，若晶胞边长为a nm，NA为阿伏加德罗常数的值，列式表示氧化钛晶体的密度：_g/cm3。解析：(1)Ti的核电荷数是22，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2(或Ar3d24s2)。(2)元素非金属性越强，电负性越大，则题述反应中涉及的元素按电负性由大到小的顺序排列为OCTi；根据题给信息知TiC的硬度大，说明TiC是原子晶体。(3)TiCl4的熔点为24 ，沸点为136.4 ，熔沸点低是分子晶体的性质，因此固态TiCl4属于分子晶体；其空间构型为正四面体，则钛原子的杂化方式为sp3。TiCl4遇水发生剧烈的非氧化还原反应，生成两种酸，根据原子守恒应该是盐酸和钛酸，反应的化学方程式为TiCl43H2O=H2TiO34HCl。配合物TiCl(H2O)5Cl2H2O中含有化学键的类型有离子键和共价键(配位键属于共价键)。(4)该晶胞中所含氧原子个数为424，所含Ti原子个数为182，所以该钛的氧化物的化学式为TiO2；在晶胞中以中心钛原子为例，与该钛原子最近且等距的氧原子有6个，则Ti原子的配位数为6。若晶胞边长为a nm，NA为阿伏加德罗常数的数值，氧化钛晶体的密度为 g/cm3。答案：(1)1s22s22p63s23p63d24s2(或Ar3d24s2)(2)OCTi原子(3)分子sp3TiCl43H2O=H2TiO34HCl共价键、离子键(4)TiO2613原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，B原子核外电子有6种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形分子，D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。请回答下列问题：(1)这四种元素中电负性最大的元素，其基态原子的价电子排布图为_，第一电离能最小的元素是_(填元素符号)。(2)C所在主族的前四种元素分别与A形成的化合物，沸点由高到低的顺序是_(填化学式)，呈现如此递变规律的原因是_。(3)B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图一所示，其原子的杂化类型为_，另一种的晶胞如图二所示，若此晶胞的棱长为356.6 pm，则此晶胞的密度为_gcm3(保留两位有效数字)。(4)D元素形成的单质，其晶体的堆积模型为_，D的醋酸盐晶体局部结构如图三，该晶体中含有的化学键是_(填选项序号)。极性键非极性键配位键金属键(5)向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水，观察到的现象是_。请写出上述过程的离子方程式：_。解析：原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，A为氢元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，B为碳元素；D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子外围电子排布为3d104s1，D为铜元素；结合原子序数知C处于第三周期，B与C可形成正四面体形分子，C为氯元素。(1)四种元素中电负性最大的是Cl，其基态原子的价电子排布式为3s23p5，基态原子的价电子排布图为；四元素中Cu的金属性最强，故Cu的第一电离能最小。(2)HF分子之间形成氢键使其熔沸点较高，HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高，即沸点由高到低的顺序是HFHIHBrHCl。(3)图一为平面结构，在其层状结构中碳碳键键角为120，碳原子采取sp2杂化；一个晶胞中含碳原子数为8648，晶胞质量8 g，晶胞的棱长为356.6 pm，则晶胞密度(356.61010cm)33.5 gcm3。(4)晶体Cu为面心立方最密堆积，结合图三醋酸铜晶体的局部结构可确定其晶体中含有极性键、非极性键和配位键。(5)硫酸铜溶液中加入氨水会产生蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液，有关反应的离子方程式为Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NH、Cu(OH)24NH3=Cu(NH3)422OH。答案：(1) Cu(2)HFHIHBrHClHF分子之间形成氢键使其熔沸点较高，HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大(3)sp23.5(4)面心立方最密堆积(5)先形成蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NH、Cu(OH)24NH3=Cu(NH3)422OH14在元素周期表中，除稀有气体外几乎所有元素都能与氢形成氢化物。(1)氨气属于共价型氢化物，工业上常用氨气和醋酸二氨合铜Cu(NH3)2Ac(CH3COO简写为Ac)的混合液来吸收一氧化碳。反应方程式为Cu(NH3)2AcCONH3=Cu(NH3)3COAc。请写出基态Cu的价电子排布式：_。氨水中各元素原子的第一电离能从大到小排列顺序为_，理由是_；其中NH3应为_(填“极性”或“非极性”)分子。醋酸分子(CH3COOH)中的两个碳原子的杂化方式分别_。生成物Cu(NH3)3COAc中所含化学键类型有_(填序号)。a离子键 b金属键c共价键 d配位键(2)某离子型氢化物化学式为XY2，晶胞结构如图所示，其中6个Y原子()用阿拉伯数字16标注。已知1、2、3、4号Y原子在晶胞上、下面上，则5、6号Y原子均在晶胞_(填“侧面”或“内部”)。根据以上信息可以推知，XY2晶体的熔沸点_(填“”“”或“OH；甲基(CH3)中碳原子形成4个单键，杂化轨道数目为4，采用sp3杂化，羧基(COOH)中碳原子形成3个键，杂化轨道数目为3，采用sp2杂化；Cu2与NH3、CO间存在配位键，NH3中N与H形成共价键，Cu(NH3)3CO与Ac之间是离子键，故选acd；(2)X为8个顶点加一个体心，晶胞中一共含有2个X，由化学式为XY2可知，该晶胞中含4个Y，又1、2、3、4号Y原子在晶胞上、下面上，则实际为2个Y原子，则5、6号Y原子均在晶胞内部；XY2晶体为离子晶体、固态氨为分子晶体，所以XY2晶体的熔沸点比固态氨高；该晶胞中含有2个XY2，晶胞的体积为(a107 cm)3a31021 cm3，则每个XY2的体积为a31021 cm3/20.5a31021 cm3，XY2的摩尔质量为M g/mol，故0.5a31021 cm3 g/cm3NAM g，解得NA2M1021/a3。答案：(1)3d10NOH氮原子的2p轨道为半充满结构，相对稳定，氧与氢比较，氧原子核电荷数大，非金属性强，难失电子极性sp3、sp2acd(2)内部2M1021/a315硼元素在化学中有很重要的地位，硼及其化合物广泛应用于永磁材料、超导材料、富燃料材料、复合材料等高新材料领域。(1)三氟化硼在常温常压下是具有刺鼻恶臭和强刺激性气味的无色有毒腐蚀性气体，其分子的立体构型为_，硼原子的杂化类型为_。(2)磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。如图是磷化硼晶体的晶胞示意图，则磷化硼的化学式为_，该晶体的晶体类型是_。(3)硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子间通过氢键相连(如上图)。硼酸分子中B最外层有_个电子，1 mol H3BO3的晶体中有_mol氢键。硼酸溶于水生成弱电解质一水合硼酸B(OH)3H2O，它电离生成少量B(OH)4和H，则硼酸为_元酸，B(OH)4含有的化学键类型为_。(4)H3PO4的K1、K2、K3分别为7.6103、6.3108、4.41013，硝酸完全电离，而亚硝酸K5.1104，请根据结构与性质的关系解释：H3PO4的K1远大于K2的原因：_；硝酸比亚硝酸酸性强的原因：_。(5)NiO晶体结构与NaCl晶体类似，其晶胞的棱长为a cm，则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为(用含有a的代数式表示)_。解析：(1)BF3分子中，中心原子的价层电子对数为3，不含孤电子对，故杂化轨道数为3，杂化方式为sp2杂化，BF3分子立体构型为平面三角形。(2)一个晶胞中含有硼原子的个数为864个，磷原子个数为4个，故化学式为BP；根据磷化硼晶体中只含共价键且耐磨，故为原子晶体。(3)由图可知，硼原子形成了三个共价单键，最外层电子数为6；1 mol H3BO3晶体中含有3 mol氢原子，每个氢原子都与相邻的氧原子形成氢键，故氢键个数为3 mol；1 mol B(OH)3H2O可电离出1 mol H，故硼酸为一元酸；B(OH)4中硼原子有空的2p轨道，而OH含有孤电子对，两者之间可以形成配位键。(4)磷酸能分步电离，第一步电离出的氢离子抑制了第二步电离，所以H3PO4的K1远大于K2；硝酸可表示为(HO)NO2，亚硝酸可表示为(HO)NO，则硝酸酸性较强。(5)根据氯化钠的结构，距离最近的两个阳离子核间的距离是位于顶点与位于面心的两个原子之间的距离，所以其距离是a cm。答案：(1)平面三角形sp2(2)BP原子晶体(3)63一共价键、配位键(4)第一步电离出的氢离子抑制第二步的电离硝酸可表示为(HO)NO2，亚硝酸可表示为(HO)NO，则硝酸酸性较强(5)a cm6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375