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第三章 晶体结构与性质检测(B)(时间:90分钟满分:100分)一、单项选择题(本题包括18小题。每小题3分,共54分)1下列叙述正确的是()A.原子晶体中可能存在氢键B.干冰升华时分子内共价键发生断裂C.原子晶体的熔点比分子晶体的熔点高D.离子晶体中只含离子键,不含共价键答案：C解析：A项中氢键存在于分子间或分子内,原子晶体中不可能存在氢键;B项中干冰升华时被破坏的是分子间作用力,而分子结构并没有改变,共价键自然也不会断裂;C项中原子晶体微粒间的作用力是共价键,熔点较高,而分子晶体微粒间的作用力是微弱的范德华力,熔点较低;D项中离子晶体中一定存在离子键,可能存在共价键,如NH4Cl、NaOH等。2下列对化学知识概括合理的是()A.原子晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体中都一定存在化学键B.同素异形体之间的转化都是物理变化C.原子晶体的熔点不一定比金属晶体的高,分子晶体的熔点不一定比金属晶体的低D.一种元素可能有多种氧化物,但同种化合价只对应一种氧化物答案：C解析：稀有气体的晶体中不含有化学键,A项错;3O22O3是化学变化,B项错;晶体硅的熔点比钨低,蔗糖的熔点比汞高,C项正确;氮元素显+4价的氧化物有NO2、N2O4,D项错。3有关晶体的下列说法中正确的是()A.分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定B.原子晶体中共价键越强,熔点越高C.冰融化时水分子中共价键发生断裂D.氯化钠熔化时离子键未被破坏答案：B解析：分子晶体中分子间作用力越大,则分子晶体的熔、沸点越高,分子内共价键键能越大,则分子越稳定;冰中水分子间存在氢键,冰融化时断裂了氢键;NaCl中Na+、Cl-之间存在离子键,NaCl熔化成Na+、Cl-时一定破坏了离子键。4下列说法正确的是()A.离子晶体的晶格能:MgOKClNaClB.“冰,水为之,而寒于水”说明相同质量的水和冰,冰的能量高C.对于反应2H2O22H2O+O2,加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率D.对羟基苯甲醛的沸点高于邻羟基苯甲醛的沸点,原因是后者分子之间存在氢键答案：C解析：A项,离子的半径越小,离子所带的电荷数越多,晶格能越大,故晶格能MgONaClKCl;B项,冰变为水,要吸收能量,故相同质量的水的能量高,一般同一物质的能量关系为气体液体固体;C项,升温或使用催化剂MnO2都可加快H2O2分解的反应速率;D项,对羟基苯甲醛易形成分子间氢键,而邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键,前者分子间作用力大,故对羟基苯甲醛沸点高。5金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法中,正确的是()A.金属晶体和离子晶体都能导电B.在镁晶体中,1个Mg2+只与2个价电子存在强烈的相互作用C.金属晶体和离子晶体都可采取“紧密堆积”方式D.金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等强烈的相互作用,很难断裂,因而都具有延展性答案：C解析：离子晶体在固态时不导电;在金属晶体中,自由电子为整块金属所有,不专属于某个离子;金属键和离子键均无方向性和饱和性,使两类晶体均采取“紧密堆积”方式;离子晶体无延展性。6如图所示是某无机化合物的二聚分子,该分子中A、B两种元素都是第三周期的元素,分子中所有原子的最外层电子数都达到8个电子的稳定结构。下列说法不正确的是()A.该化合物的化学式是Al2Cl6B.该化合物是离子化合物,在熔融状态下能导电C.该化合物在固态时所形成的晶体是分子晶体D.该化合物中不存在离子键,也不含有非极性共价键答案：B解析：由题中描述“二聚分子”“该分子中”等词语,知该化合物为共价化合物,形成的晶体为分子晶体,不存在离子键,由图示知,只存在A、B之间的极性共价键;所以利用排除法结合题干描述知A、C、D项正确。7下列性质适合于分子晶体的是()熔点1 070 ,易溶于水,水溶液导电熔点10.31 ,液态不导电,水溶液导电能溶于CS2,熔点112.8 ,沸点444.6 熔点97.81 ,质软,导电,密度为0.97 gcm-3A.B.C.D.答案：C解析：分子晶体的熔点较低,中物质熔点高,不是分子晶体;是金属钠的性质。8为了确定SbCl3 、SbCl5 、SnCl4 是否为离子化合物,可以进行下列实验,其中合理、可靠的是()A.观察常温下的状态,SbCl5 是苍黄色液体,SnCl4 为无色液体。结论:SbCl5 和SnCl4 都是离子化合物 B.测定SbCl3 、SbCl5 、SnCl4 的熔点依次为73.5 、2.8 、-33 。结论:SbCl3 、SbCl5 、SnCl4 都不是离子化合物 C.将SbCl3 、SbCl5 、SnCl4 溶解于水中,滴入HNO3 酸化的AgNO3 溶液,产生白色沉淀。结论:SbCl3 、 SbCl5 、SnCl4 都是离子化合物D.测定SbCl3 、SbCl5 、SnCl4 的水溶液的导电性,发现它们都可以导电。结论:SbCl3 、SbCl5 、SnCl4 都是离子化合物答案：B解析：离子化合物一般熔、沸点较高,熔融态可导电;分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电,如HCl等;HCl溶于水电离产生Cl-,也能与HNO3酸化的AgNO3溶液反应,产生白色沉淀,故A、C、D都不可靠。9用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松,同时用射频电火花喷射氮气,此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜,这种化合物可以比金刚石更坚硬,其原因可能是()A.碳、氮原子构成空间网状结构的原子晶体B.该晶体为分子晶体C.碳、氮键比金刚石中的碳碳键长D.氮原子最外层电子数比碳原子多答案：A解析：碳氮化合物薄膜比金刚石更坚硬,根据原子晶体的特点可以判断此薄膜属于原子晶体范畴;因为原子半径NC,故此原子晶体中共价键的键长应该比金刚石中CC键的短,而氮原子最外层电子数比碳原子多不是根本原因。10某原子晶体A,其空间结构中的一部分如右图所示。A与某物质B反应生成C,其实质是在每个AA键中插入一个B原子,则C的化学式为()A.ABB.A5B4C.AB2D.A2B5答案：C解析：由于处于中心的A原子实际结合的B原子C的化学式为AB2(如图:)。11下列说法中,正确的是()A.构成分子晶体的微粒中一定含有共价键B.在结构相似的情况下,原子晶体中的共价键越强,晶体的熔、沸点越高C.某分子晶体的熔、沸点越高,分子晶体中共价键的键能越大D.分子晶体中只存在分子间作用力而不存在任何化学键,所以其熔、沸点一般较低答案：B解析：构成分子晶体的微粒中不一定含有共价键,如稀有气体元素形成的分子晶体中没有共价键;在结构相似的情况下,原子晶体中的共价键越强,晶体的熔、沸点越高;分子晶体熔、沸点的高低取决于分子间作用力的大小,与共价键键能的大小无关;分子晶体中微粒间的相互作用是分子间作用力,多数分子中存在化学键,但化学键不影响分子晶体的熔、沸点。12下列关于几种离子晶体的说法不正确的是()A.由于NaCl 晶体和CsCl晶体中阳离子、阴离子半径比B.CaF2晶体中,Ca2+配位数为8,F-配位数为4,两者不相等,主要是由于F-、Ca2+所带电荷数(绝对值)不相同 C.MgO的熔点比MgCl2高,主要是因为MgO的晶格能比MgCl2大D.MCO3中M2+半径越大,MCO3热分解温度越低答案：D解析：碳酸盐受热分解是由于晶体中阳离子结合碳酸根离子中的氧原子,使碳酸根离子分解为二氧化碳分子,故阳离子半径越小,碳酸盐的分解温度越低。13已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞如图所示,则下面表示该化合物的化学式正确的是()A.ZXY3B.ZX2Y6C.ZX4Y8D.ZX8Y12答案：A解析：处于立方体顶点的微粒同时为8个晶胞所共有,处于立方体面上的微粒同时为2个晶胞所共有,处于立方体内部的微粒,完全属于该立方体。故晶胞中X原子数为861,该化合物的化学式为ZXY3。14科学家艾哈迈德泽维尔使“运用激光技术观测化学反应时原子的运动”成为可能。泽维尔研究发现,当激光脉冲照射NaI时,Na+和I-两核间距在1015 (埃,1 =110-10 m)时呈现离子键;当两核靠近约2.8 时,呈现共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是()A.NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物B.共价键和离子键没有明显的界限C.NaI晶体中既有离子键,又有共价键D.离子晶体可能含有共价键答案：B解析：NaI晶体在不同情况下属于不同的晶体类型,不是离子晶体和分子晶体的混合物,并且NaI晶体中的化学键在Na+和I-核间距发生变化时可能是离子键,也可能是共价键,说明共价键和离子键无明显界限;D项中内容不是根据泽维尔的研究成果得出的结论。15氯化硼的熔点为-107 ,沸点为12.5 ,在其分子中键与键之间的夹角为120,它能水解,有关叙述正确的是()A.氯化硼液态时能导电而固态时不导电B.氯化硼中心原子采用sp杂化C.氯化硼分子呈正三角形,属非极性分子D.其分子空间结构类似三氯化磷答案：C解析：根据氯化硼的熔、沸点可判断,该化合物形成的晶体是分子晶体。由于中心原子B原子没有孤电子对,所以是平面三角形结构,B原子是sp2杂化,分子结构对称,是非极性分子。16羰基硫(OCS)是一种有臭鸡蛋气味的无色气体,分子结构与CO2相似,高温下分解为CO和S。下列有关说法正确的是()A.OCS、CO、CO2、S四种物质的晶体类型相同B.OCS高温分解时,碳元素化合价升高C.OCS分子中含有1个键和1个键D.22.4 L OCS中约含有36.021023个原子答案：A解析：A项中四种物质都是分子晶体,A正确;OCS中C为+4价,生成CO时化合价由+4价降至+2价,B错误;OCS的结构式为,含有2个键和2个键,C错误;D项未指明温度和压强,D错误。17下列关于晶体的说法中,不正确的是()晶体中原子呈周期性有序排列,有自范性;而非晶体中原子排列相对无序,无自范性含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体共价键强弱可决定分子晶体的熔、沸点MgO的晶格能远比NaCl大,这是因为前者离子所带的电荷数多,离子半径小晶胞是晶体结构的基本单元,晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列晶体尽可能采取紧密堆积方式,以使其变得比较稳定干冰晶体中,一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻;CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6A.B.C.D.答案：D解析：中含有金属阳离子的晶体可能是离子晶体或金属晶体;中分子晶体的稳定性等化学性质与共价键强弱有关,分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关;中CsCl晶体中阴、阳离子的配位数为8,NaCl晶体中阴、阳离子的配位数为6。18以色列化学家达尼埃尔谢赫特曼因为发现准晶体而获得诺贝尔化学奖。准晶体原子虽然排列有序,但不具备普通晶体的长程平移对称性,而且原子位置之间有间隙(如下图)。晶体的平移对称性准晶体的旋转对称性下列说法不正确的是()A.石墨是原子晶体,0.12 g石墨中约含6.021021个碳原子B.与类似普通晶体比较,准晶体延展性较低C.与类似普通晶体比较,准晶体密度较小D.普通玻璃属于非晶体,其成分中存在共价键答案：A解析：石墨晶体内存在共价键、金属键,层间以范德华力结合,兼具有原子晶体、金属晶体、分子晶体的特征,0.12 g石墨中约含6.021021个碳原子,故A项错误;由于准晶体不具备普通晶体的长程平移对称性,故与类似普通晶体比较,准晶体延展性较低;由于准晶体原子位置之间有间隙,故与类似普通晶体比较,准晶体密度较小;普通玻璃属于非晶体,其成分中存在硅氧共价键。二、非选择题(本题包括6小题,共46分)19(6分)铜在我国有色金属材料的消费中被广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题:(1)铜原子基态电子排布式为;(2)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:晶胞为面心立方最密堆积,边长为36110-10 cm。又知铜的密度为9.00 gcm-3,则铜晶胞的体积是 cm3、晶胞的质量是 g,阿伏加德罗常数为列式计算,已知Ar(Cu)=63.6。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s1(2)4.710-234.2310-22NA解析：(1)铜是29号元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。(2)铜的晶胞为面心立方最密堆积,一个晶胞能分摊到4个Cu原子;故一个晶胞的体积为(36110-10 cm)3=4.710-23 cm3;一个晶胞的质量为4.710-23 cm39.00 gcm-3=4.2310-22 g;由63.6 gmol-1NAmol-1。20(5分)Al和Si、Ge和As在元素周期表的金属和非金属分界线位置上,其单质和化合物在建筑业、电子工业和石油化工等方面应用广泛。请回答下列问题:(1)As的价电子排布式为。(2)AlCl3 是化工生产中的常用催化剂,熔点为192.6 ,熔融状态以二聚体Al2Cl6形式存在,其中铝原子与氯原子的成键类型是。(3)超高导热绝缘耐高温纳米材料氮化铝(AlN)在绝缘材料中的应用广泛,AlN晶体与金刚石类似。在四大晶体类型中,AlN属于晶体。(4)SiCl4常用作烟雾剂,因为Si存在3d空轨道,能同H2O发生反应而剧烈水解,在潮湿的空气中发烟,试用化学方程式表示其反应原理。答案：(1)4s24p3(2)共价键(或键)(3)原子(4)SiCl4+3H2OH2SiO3+4HCl解析：砷在第四周期第A族,价电子排布式为4s24p3;氯化铝熔点低,是分子晶体;氮化铝与金刚石类似,是原子晶体;四氯化硅在潮湿的空气中发烟是由于生成了固态小颗粒的硅酸。21(7分)氮化硼(BN)晶体有多种结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。六方相氮化硼(1)基态硼原子的电子排布式为。(2)关于这两种晶体的说法,正确的是(填序号)。a.立方相氮化硼含有键和键,所以硬度大b.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软c.两种晶体中的BN键均为共价键d.两种晶体均为分子晶体(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的立体构型为,其结构与石墨相似却不导电,原因是。(4)立方相氮化硼晶体中,硼原子的杂化轨道类型为。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300 km的古地壳中被发现。根据形成这一矿物的事实,推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是。(5)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有 mol配位键。答案：(1)1s22s22p1(2)bc(3)平面三角形层状结构中没有自由移动的电子(4)sp3高温高压(5)2解析：(1)硼原子核外有5个电子,电子排布式为1s22s22p1;(2)六方相氮化硼与石墨相似,层间是分子间作用力;立方相氮化硼中都是单键,无键,二者均不是分子晶体,b、c正确;(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与3个氮原子形成平面三角形结构,最外层电子全部成键,没有自由移动的电子存在,故不能导电;(4)立方相氮化硼晶体中,每个硼原子与4个氮原子形成4个键,因此为sp3杂化,根据其存在的环境可知反应条件为高温高压;(5)在1 mol NH4BF4中含有1 mol NH配位键和1 mol BF配位键。22(8分)(1)Cu位于元素周期表第B族。Cu2+的核外电子排布式为。(2)下图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图,可确定该晶胞中阴离子的个数为。(3)Cu2O的熔点比Cu2S的(填“高”或“低”),请解释原因。答案：(1)1s22s22p63s23p63d9或 Ar3d9(2)4(3)高Cu2O与Cu2S相比,阳离子相同、阴离子所带电荷也相同,但O2-的半径比S2-的小,所以Cu2O的晶格能较大,熔点较高解析：(1)Cu为29号元素,位于元素周期表的ds区,故其价电子排布式为3d104s1,则Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9;(2)由铜的氧化物的晶胞结构可知,氧离子有8个处于顶点位置,4个处于棱上,2个处于面上,1个处于体心,故一个晶胞中实际拥有的氧离子个数为:8Cu2S相比,阳离子相同、阴离子所带电荷也相同,但O2-的半径比S2-的小,所以Cu2O的晶格能较大,熔点较高。 23(8分)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:(1)四种元素中电负性最大的是(填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为。(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是(填分子式),原因是;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为和。(3)C和D反应可生成组成比为13的化合物E,E的立体构型为,中心原子的杂化轨道类型为。(4)化合物D2A的立体构型为,中心原子的价层电子对数为,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,其化学方程式为。(5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,F的化学式为;晶胞中A原子的配位数为;列式计算晶体F的密度(gcm-3)。答案：(1)O1s22s22p63s23p3(或Ne3s23p3)(2)O3O3相对分子质量较大,范德华力大分子晶体离子晶体(3)三角锥形sp3(4)V形42Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3Cl2O+CO2+2NaCl)(5)Na2O8cm-3解析：根据题目条件,可推出A、B、C、D分别为O、Na、P、Cl。(1)电负性最大的为O,P的核外电子排布为1s22s22p63s23p3。(2)单质A有O2、O3两种同素异形体,相对分子质量大的,分子间作用力也大,沸点高。A、B的氢化物分别为H2O、NaH,晶体类型分别为分子晶体、离子晶体。(3)E为PCl3,P含有一对孤电子对,价层电子对数为4,立体构型为三角锥形,中心原子P的杂化类型为sp3杂化。(4)Cl2O中的中心原子为O,O有2对键电子对,孤电子对4,分子的立体构型为V形。根据得失电子守恒配平化学方程式,得2Cl2+Na2CO3Cl2O+2NaCl+CO2或2Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl。(5)晶胞中O2-为88个,则化学式为Na2O。以顶点氧离子为中心,与氧离子距离相等且最近的钠离子的个数为8,则氧离子的配位数为8。晶体F的密度为gcm-3。24(12分)早期发现的一种天然二十四面准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题:(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过方法区分晶体、准晶体和非晶体。(2)基态Fe原子有个未成对电子,Fe3+的电子排布式为。可用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为。(3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为,1 mol乙醛分子中含有的键的数目为。乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是。Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧离子,其余氧离子位于面心和顶点,则该晶胞中有个Cu+。(4)Al单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为。列式表示Al单质的密度 gcm-3(不必计算出结果)。答案：(1)X-射线衍射(2)41s22s22p63s23p63d5红色(3)sp3、sp26NACH3COOH存在分子间氢键16(4)12解析：(2)Fe为26号元素,从第四周期第A族的K开始数,数到第8个即为Fe,所以Fe的核外电子排布式为Ar3d64s2,3d能级中有4个未成对电子;(3)乙醛的结构式为,号碳原子形成4个键,为sp3杂化,号碳原子形成3个键,无孤电子对,杂化类型为sp2;利用均摊法得氧离子的个数为:4+6Cu2O可知Cu+数为16;(4)面心立方晶体结构如图,选择顶点上一个Al原子为中心原子,在此晶胞中与其最近的Al原子为三个面心上的Al原子,中心原子周围共有8个晶胞,且面心上的Al原子被2个晶胞共用,所以配位数=384个Al原子,所以一个晶胞的质量g,一个晶胞的体积为a3,依据密
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