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第35讲晶体结构与性质课时集训测控导航表知识点基础能力挑战晶体与晶胞1,27四类晶体的组成与性质3,46,8,912综合应用510,11131.下列晶体分类中正确的一组是(C)选项离子晶体原子晶体分子晶体ANaOHArSO2BH2SO4石墨SCCH3COONa水晶DBa(OH)2金刚石玻璃解析:A项中固态Ar为分子晶体;B项中H2SO4为分子晶体、石墨是混合型晶体;D项中玻璃是非晶体。2.(2017山西重点中学协作体开学考试)有下列离子晶体空间结构示意图:为阳离子,为阴离子。以M代表阳离子,N代表阴离子,化学式为MN2的晶体结构为(B)解析:阳离子位于顶点和面心,晶胞中总共含有阳离子数目为8+6=4,1个阴离子位于体心,为晶胞所独有,故晶胞中含有的阴离子数目为1,则阳离子和阴离子的比值为41,化学式为M4N,故A错误;有4个阳离子位于顶点,晶胞中平均含有阳离子数目为4=,1个阴离子位于体心,为晶胞所独有,故晶胞中含有的阴离子数目为1,则阳离子和阴离子的比值为1=12,化学式为MN2,故B正确;有3个阳离子位于顶点,晶胞中平均含有阳离子数目为3=,1个阴离子位于体心,为晶胞所独有,故晶胞中含有的阴离子数目为1,则阳离子和阴离子的比值为1=38,化学式为M3N8,故C错误;有8个阳离子位于顶点,晶胞中平均含有阳离子数目为8=1,1个阴离子位于体心,为晶胞所独有,故晶胞中含有的阴离子数目为1,则阳离子和阴离子的比值为11,化学式为MN,故D错误。3.(2017乌鲁木齐模拟)下面的排序不正确的是(A)A.熔点由高到低:NaMgAlB.硬度由大到小:金刚石碳化硅晶体硅C.晶体熔点由低到高:CF4CCl4CBr4NaClNaBrNaI解析:金属离子的电荷越多、半径越小,其熔点越高,则熔点由高到低为AlMgNa,A不正确;键长越短,共价键越强,硬度越大,键长CCCSi碳化硅晶体硅,B正确;组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,范德华力越大,晶体的熔点越高,则晶体熔点由低到高顺序为CF4CCl4CBr4NaClNaBrNaI,D正确。4.(2018广东东莞月考)关于晶体的下列说法正确的是(D)A.只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体B.离子晶体中一定含金属阳离子C.在共价化合物分子中各原子都形成8电子结构D.分子晶体的熔点不一定比金属晶体熔点低解析:金属晶体由金属阳离子和电子构成,所以只要含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体,故A错误;离子晶体不一定由金属元素组成,如铵盐等,故B错误;共价化合物分子中各原子最外层电子不一定为8电子结构,如HCl等,故C错误;Hg为金属,但常温下为液体,而S在常温下为固体,故D正确。5.现有几组物质的熔点()数据:A组B组C组D组金刚石:3 550Li:181HF:-83NaCl硅晶体:1 410Na:98HCl:-115KCl硼晶体:2 300K:64HBr:-89RbCl二氧化硅:1 732Rb:39HI:-51MgO:2 800据此回答下列问题:(1)由表格可知,A组熔点普遍偏高,据此回答:A组属于 晶体,其熔化时克服的粒子间的作用力是;硅的熔点低于二氧化硅,是由于 ;硼晶体的硬度与硅晶体相比: 。(2)B组晶体中存在的作用力是,其共同的物理性质是(填序号),可以用理论解释。有金属光泽导电性导热性延展性(3)C组中HF熔点反常是由于 。(4)D组晶体可能具有的性质是(填序号)。硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电(5)D组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为,MgO晶体的熔点高于三者,其原因解释为 。解析:(1)A组由非金属元素组成,熔点最高,属于原子晶体,熔化时需破坏共价键。由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高,硬度大。(2)B组都是金属,存在金属键,具有金属晶体的性质,可以用电子气理论解释相关物理性质。(3)C组卤化氢晶体属于分子晶体,HF熔点高是由于分子之间形成氢键。(4)D组是离子化合物,熔点高,具有离子晶体的性质。(5)晶格能与离子电荷数和离子半径有关,电荷越多,半径越小,晶格能越大,晶体熔点越高。答案:(1)原子共价键SiSi键能小于SiO键能硼晶体大于硅晶体(2)金属键电子气(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)(5)NaClKClRbClMgO晶体为离子晶体,离子所带电荷数较多,半径较小,晶格能较大,熔点较高6.根据下列结构示意图,判断下列说法中不正确的是(C)A.在CsCl晶体中,距Cs+最近的Cl-有8个B.在CaF2晶体中,Ca2+周围距离最近的F-有8个C.在SiO2晶体中,每个晶胞中含有4个Si和8个OD.在SiO2晶体中,最小环上有12个原子解析:在CsCl晶体中,每个Cs+周围与其距离最近的Cl-有8个,A正确;在CaF2晶体中,每个Ca2+被8个F-所包围,B正确;在二氧化硅晶胞中有8个Si位于立方晶胞的8个顶角,有6个Si位于晶胞的6个面心,还有4个Si与16个O在晶胞内构成4个硅氧四面体,所以每个晶胞含有8个Si和16个O,C不正确;在SiO2晶体中,最小环上有6个Si和6个O,D正确。7.氮氧化铝(AlON)属原子晶体,是一种超强透明材料。下列描述中错误的是(D)A.AlON和石英的化学键类型相同B.AlON和石英晶体类型相同C.AlON和Al2O3的化学键类型不同D.AlON和Al2O3晶体类型相同解析:AlON与石英(SiO2)均为原子晶体,所含化学键均为共价键,A、B正确;Al2O3是离子晶体,晶体中含离子键,不含共价键,C项正确、D项错误。8.下面有关晶体的叙述中,错误的是(A)A.白磷晶体中,分子之间通过共价键结合B.金刚石的网状结构中,由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子C.在NaCl晶体中每个Na+(或Cl-)周围都紧邻6个Cl-(或Na+)D.离子晶体在熔化时,离子键被破坏,而分子晶体熔化时,化学键不被破坏解析:白磷晶体为分子晶体,分子之间通过范德华力结合,A错误;金刚石的网状结构中,由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子,B正确;在NaCl晶体中每个Na+(或Cl-)周围都紧邻6个Cl-(或Na+),C正确;离子晶体在熔化时,离子键被破坏,而分子晶体熔化时,分子间作用力被破坏,化学键不被破坏,D正确。9.导学号 96656235有一种蓝色晶体可表示为 MxFey(CN)6,经X射线研究发现,它的结构特征是F和Fe2+互相占据立方体互不相邻的顶点,而CN-位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法不正确的是(C)A.该晶体的化学式为MFe2(CN)6B.该晶体属于离子晶体,M呈+1价C.该晶体属于离子晶体,M呈+2价D.晶体中与每个F距离最近且等距离的CN-为6个解析:由图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2+个数为4=,同样可推出含F个数也为,CN-为12=3,因此阴离子为Fe2(CN)6-,则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6,由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体,M的化合价为+1价,故A、B项正确;由图可看出与每个F距离最近且等距离的CN-为6个,D正确。10.导学号 16972283铁有如下、三种晶体结构,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)A.、三种晶体互为同分异构体B.Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个C.将铁加热到1 500 分别急速冷却和缓慢冷却,得到的晶体类型不同,化学性质相同D.Fe晶体为面心立方最密堆积解析:Fe的、三种晶体结构不同,属于同素异形体,不是同分异构体,故A不正确;Fe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,与每个铁原子等距离且最近的铁原子同层有4个,上、下层各1个,故共有6个,故B正确;急速冷却和缓慢冷却,得到的晶体类型不同,结构不同,物理性质不同,但化学性质相同,故C正确;-Fe晶体中Fe原子处于顶点与面心,属于面心立方最密堆积,故D正确。11.(2017河北三市联考)在一定条件下,金属相互化合形成的化合物称为金属互化物,如Cu9Al4、Cu5Zn8等。(1)某金属互化物具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该金属互化物属于(填“晶体”或“非晶体”)。(2)基态铜原子有个未成对电子;在CuSO4溶液中加入过量氨水,充分反应后加入少量乙醇,析出一种深蓝色晶体,该晶体的化学式为,其所含化学键有,乙醇分子中C原子的杂化轨道类型为。(3)铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1 mol(SCN)2分子中含有键的数目为。(SCN)2对应的酸有硫氰酸(HSCN)、异硫氰酸(HNCS)两种。理论上前者沸点低于后者,其原因是 。(4)ZnS的晶胞结构如图1所示,在ZnS晶胞中,S2-的配位数为。(5)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图2所示,其晶胞边长为a nm,该金属互化物的密度为 gcm-3(用含a、NA的代数式表示)。解析:(1)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,题述金属互化物属于晶体。(2)基态铜原子的电子排布式为Ar3d104s1,有1个未成对电子;得到的深蓝色晶体为Cu(NH3)4SO4,Cu(NH3)4SO4中含有离子键、共价键、配位键。乙醇分子中C原子的杂化轨道类型为sp3。(3)类卤素(SCN)2的结构式为NCSSCN,1 mol (SCN)2中含键的数目为5NA。异硫氰酸(HNCS)分子中N原子上连接有H原子,分子间能形成氢键,故沸点高。(4)根据题中图1知,距离Zn2+最近的S2-有4个,即Zn2+的配位数为4,而ZnS中Zn2+与S2-个数比为11,故S2-的配位数也为4。(5)根据均摊法,铜与金形成的金属互化物晶胞中Cu的个数为6=3,Au的个数为8=1,该金属互化物的化学式为Cu3Au,该金属互化物的密度为 gcm-3= gcm-3。答案:(1)晶体(2)1Cu(NH3)4SO4共价键、离子键、配位键sp3(3)5NA异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能(4)4(5)(或其他合理答案)12.(2018河北衡水模拟)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示),但CaC2晶体中由于哑铃形的存在,使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法中正确的是(C)A.1个Ca2+周围距离最近且等距离的数目为6B.该晶体中的阴离子与F2是等电子体C.6.4 g CaC2晶体中含阴离子0.1 molD.与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+共有12个解析:依据晶胞示意图可以看出,晶胞的一个平面的长与宽不相等,再由图中体心可知,1个Ca2+周围距离最近的有4个,而不是6个,A错误;含电子数为26+2=14,F2的电子数为18,两者电子数不同,不是等电子体,B错误;6.4 g CaC2为0.1 mol,则含阴离子0.1 mol,C正确;与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+为4个,D错误。13.导学号 96656236铜及其化合物具有广泛的应用。回答下列问题:(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子的基态核外电子排布式为,S、O、N三种元素的第一电离能由大到小的顺序为。(2)Cu(NO3)2溶液中通入足量NH3能生成配合物 Cu(NH3)4(NO3)2。其中NH3中心原子的杂化轨道类型为 ,Cu(NH3)4(NO3)2属于晶体。(3)CuSO4溶液中加入过量KCN能生成配离子 Cu(CN)42-,1 mol CN-中含有的键数目为。与CN-互为等电子体的离子有(写出一种即可)。(4)CuSO4的熔点为560 ,Cu(NO3)2的熔点为115 ,CuSO4熔点更高的原因可能是 。(5)已知Cu2O晶胞结构如图所示:该晶胞原子坐标参数A为(0,0,0);B为(1,0,0);c为(,)。则D原子的坐标参数为,它代表原子(填元素符号)。(6)金属铜是面心立方最密堆积方式,则晶体中铜原子的配位数是,该晶胞中Cu原子的空间利用率是。解析:(1)CuSO4、和Cu(NO3)2中阳离子都是Cu2+,其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9;非金属性越强,第一电离能越大,但是氮元素的2p轨道电子处于半充满状态,稳定性强,则S、O、N三种元素的第一电离能由大到小的顺序是NOS。(2)氨气分子中N原子的价层电子对是4,且不存在一对孤电子对,因此中心原子的杂化轨道类型为sp3;Cu(NH3)4(NO3)2 属于离子晶体。(3)氮气与CN-互为等电子体,分子中含有三键,则1 mol CN-中含有的键的数目为2NA或26.021023。原子数和价电子数分别都相等的互为等电子体,与CN-互为等电子体的离子有。(4)由于CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体,S所带电荷比N大,故CuSO4晶格能较大,所以硫酸铜熔点较高。(5)根据晶胞结构并参照A、B、C原子的原子坐标参数可知D原子的坐标参数为(,)。D代表的原子均位于内部,共计4个,而白球表示的原子个数=1+8=2,因此D代表Cu原子。(6)已知金属铜的堆积方式是面心立方最密堆积,则晶体中铜原子的配位数是12。晶胞中铜原子个数是8+6=4。设铜原子的半径是r,则面对角线是4r,立方体的边长是2r,则立方体的体积是(2r)3,因此该晶胞中Cu原子的空间利用率是100%74%。答案:(1)1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9NOS(2)sp3离子(3)2NA(4)CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体,S所带电荷比N大,故CuSO4晶格能较大,熔点较高(5)(,)Cu(6)1274%
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