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2015届高考化学大一轮复习 晶体结构与性质课后限时自测(含解析)

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课后限时自测(三十九)
(时间:45 分钟 满分:100 分) 一、选择题(每小题 5 分,共 20 分) 1.下列说法中,正确的是( )

A.冰融化时,分子中 H—O 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,熔化时破坏的是分子间作用力,故 A 项错误;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,故 B 项正确;C 项,分 子晶体熔、 沸点的高低取决于分子间作用力的大小, 而共价键的强弱决定了分子的稳定性大 小,所以 C 项错误,D 项也错误。 【答案】 B 2.下列各组晶体物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是( )

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 A.①②③ C.③④⑥ D.①③⑤ B.④⑤⑥

【解析】 本题中属于分子晶体的有 SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄、碘。 属于原子晶体的有 SiO2、晶体硼、晶体硅、金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子构成的,稀 有气体分子间不存在化学键。 【答案】 C 3.(2014·张家界质检)下图为冰晶体的结构模型,大球代表 O 原子,小球代表 H 原子, 下列有关说法正确的是( )

1

A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体 B.冰晶体具有空间网状结构,是原子晶体 C.水分子间通过 H—O 键形成冰晶体 D.冰晶体熔化时,水分子之间的空隙增大 【解析】 B 项,冰晶体属于分子晶体;C 项,水分子间通过分子间作用力形成晶体;D 项,冰熔化,氢键部分断裂,空隙减小。 【答案】 A 4.(2014·广东广州检测)有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示,有关说法 正确的是( )

A.①为简单立方堆积,②为六方最密堆积,③为体心立方堆积,④为面心立方最密堆 积 B.每个晶胞含有的原子数分别为:①1 个,②2 个,③2 个,④4 个 C.晶胞中原子的配位数分别为:①6,②8,③8,④12 D.空间利用率的大小关系为:①<②<③<④ 【解析】 ①为简单立方堆积,②为体心立方堆积,③为六方最密堆积,④为面心立方 1 最密堆积,②与③判断有误,A 项错误;每个晶胞含有的原子数分别为:①8× =1,②8× 8 1 1 1 1 +1=2,③8× +1=2,④8× +6× =4,B 项正确;晶胞③中原子的配位数应为 12,其 8 8 8 2 他判断正确,C 项错误;四种晶体的空间利用率分别为 52%、68%、74%、74%,D 项错误。 【答案】 B
2

二、非选择题(共 80 分) 5.(13 分)

(2014·潍坊模拟)图表法、模型法是常用的科学研究方法。 Ⅰ.如图是研究部分元素的氢化物的沸点变化规律的图像。不同同学对某主族元素氢化 物的沸点的变化趋势画出了两条折线——折线 a 和折线 b(其中 A 点对应的沸点是 100 ℃), 你认为正确的是________,理由是_____________。 Ⅱ.人类在使用金属的历史进程中,经历了铜、铁、铝之后,第四种将被广泛应用的金 属则被科学家预测为是钛(Ti)。钛被誉为“未来世纪的金属”。试回答下列问题: (1)22Ti 元 素 基 态 原 子 的 价 层 电 子 排 布 式 为

______________________________________。

(2)在 Ti 的化合物中,可以呈现+2、+3、+4 三种化合价,其中以+4 价的 Ti 最为稳 定。偏钛酸钡的热稳定性好,价电常数高,在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛 酸钡晶体中晶胞的结构示意图如图所示,则它的化学式是______。 【解析】 Ⅰ.存在分子间氢键,使水分子的沸点高,同族其他氢化物的沸点都低于水 的沸点,故 b 曲线正确。 Ⅱ.(1)Ti 原子的电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ,故价电子排布式为 3d 4s 。 1 1 (2)n(Ba)∶n(Ti)∶n(O)=1∶ ×8∶ ×12=1∶1∶3 故化学式为 BaTiO3。 8 4 【答案】 Ⅰ.b A 点所示的氢化物是水,其沸点高是由于在水分子间存在多条结合力
3
2 2 6 2 6 2 2 2 2

较大的氢键, 总强度远远大于分子间作用力, 所以氧族元素中其他氢化物的沸点不会高于水 Ⅱ.(1)3d 4s
2 2

(2)BaTiO3

6.(13 分)(1)(2012·上海高考)Be 所在的周期中,最外层有 2 个未成对电子的元素相 互组成的化合物属于________晶体。 (2)(2012·浙江自选)熔点的高低:KCl________MgO。 (3)(2010·山东高考)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是:Pb 处于立方晶胞顶 点,Ba 处于晶胞中心,O 处于晶胞棱边中心。该化合物化学式为__________,每个 Ba 与________个 O 配位。 【解析】
2 2 2 2 2- 2+ 2- 2+ 4+

(1)Be 的同周期中最外层有两个未成对电子的元素的电子排布式分别为
2 4

1s 2s 2p 、1s 2s 2p ,则两元素为 C、O,形成的化合物为 CO 或 CO2,是分子晶体。 (2)KCl、MgO 均为离子晶体,而离子晶体的熔点高低取决于晶格能的大小,阴、阳离子 半径越小,离子所带电荷数越多,晶格能越大,晶体的熔点越高,故熔点:KCl<MgO。 1 1 4+ 2+ 2- (3)根据题意计算晶胞中 Pb 数为 8× =1,Ba 数为 1,O 数为 12× =3,则该化合 8 4 物化学式为 BaPbO3;Ba 在晶胞中心,O 在晶胞棱边中心,有 12 个,所以每个 Ba 与 12 个 O 配位。 【答案】 (1)分子 (2)< (3)BaPbO3 12
2- 2+ 2- 2+

7.(13 分)

如图, 直线交点处的圆圈为 NaCl 晶体中 Na 或 Cl 所处的位置。 这两种离子在空间三个 互相垂直的方向上都是等距离排列的。 (1)请将其中代表 Na 的圆圈涂黑(不必考虑体积大小),以完成 NaCl 晶体结构示意图。 (2)晶体中,在每个 Na 的周围与它最接近的且距离相等的 Na 共有________个。 (3)晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。在 NaCl 晶胞中正六面体的顶角上、面上、棱 上的 Na 或 Cl 为该晶胞与其相邻的晶胞所共有, 一个晶胞中 Cl 的个数等于________, 即 (填 计算式)________;Na 的个数等于________,即(填计算式)________。
+ + - - + + +





4

(4)设 NaCl 的摩尔质量为 Mr g·mol ,食盐晶体的密度为ρ g·cm ,阿伏加德罗常 数的值为 NA。 食盐晶体中两个距离最近的钠离子间的距离为_________________________cm。 【解析】 (2)从体心 Na 看,与它最接近的且距离相等的 Na 共有 12 个。 (3)根据离子晶体的晶胞,求阴、阳离子个数比的方法是均摊法。 1 1 1 + - 由此可知, 如图 NaCl 晶胞中, 若顶角为钠, 则含 Na : 8× +6× =4 个; 含 Cl : 12× 8 2 4 +1=4 个。 (4) 设 Cl 与 Na 的最近距离为 a cm ,则两个最近的 Na 间的距离为 2 a cm,又: (a+a) ·ρ ·NA=Mr。 4 3 即 a= 3 Mr Mr + 。所以 Na 间的最近距离为 2· 。 2ρ NA 2ρ NA
3 - + + + +

-1

-3

【答案】 (1) (2)12 1 1 1 (3)4 12× +1=4 4 8× +6× =4 4 8 2 3 (4) 2· 8.(13 分)

Mr
2ρ NA

(1)CaC2 晶体的晶胞结构与 NaCl 晶体的相似(如图所示),但 CaC2 晶体中哑铃形 C2 的存 在,使晶胞沿一个方向拉长。CaC2 晶体中 1 个 Ca 周围距离最近的 C2 的数目为________。 (2)碳化硅 SiC 是一种晶体,具有类似金刚石的结构,其中碳原子和硅原子的位置是交 替的。在下列各种晶体:①晶体硅 ②硝酸钾 ③金刚石 ④碳化硅 ⑤干冰 的熔点由高到低的顺序是________(填序号)。
5
2+ 2-

2-

⑥冰,它们

(3)①科学家把 C60 和 K 掺杂在一起制造了一种富勒烯与钾的化合物, 该物质在低温时是 一种超导体,其晶胞如图所示,该物质中 K 原子和 C60 分子的个数比为________。 ②继 C60 后,科学家又合成了 Si60、N60。请解释如下现象:熔点 Si60>N60>C60,而破坏分子 所需要的能量 N60>C60>Si60,其原因是___________。 【解析】 (1)因为晶胞为长方体,所以处于 6 个面心的 C2 有两个离的比另外四个远, 所以最近的 C2 数目为 4。(2)这些晶体属于原子晶体的有①③④、离子晶体的有②、分子晶 体的有⑤⑥。 一般来说, 原子晶体的熔点>离子晶体的熔点>分子晶体的熔点; 对于原子晶体, 键长 Si—Si>Si—C>C—C,相应键能 Si—Si<Si—C<C—C,故它们的熔点:金刚石>碳化硅> 1 1 晶体硅。(3)①K 处于晶胞表面:12× =6,C60 处于晶胞顶点和体心:8× +1=2。故 K 原 2 8 子和 C60 分子的个数比为:6∶2=3∶1。 ②熔点与分子间作用力大小有关,而破坏分子则是破坏分子内的共价键。 【答案】 (1)4 (2)③④①②⑥⑤ (3)①3∶1 ②结构相似的分子晶体的相对分子质量越大, 分子间作用力(或范德华力)越强, 熔化所 需的能量越多,故熔点:Si60>N60>C60;而破坏分子需断开化学键,元素电负性越强其形成的 化学键越稳定,断键时所需能量越多,故破坏分子需要的能量大小顺序为 N60>C60>Si60 9.(14 分)(2010·山东高考改编)C 和 Si 元素在化学中占有极其重要的地位。 (1)写出 Si 的基态原子核外电子排布式________。从电负性角度分析,C、Si 和 O 元素 的非金属活泼性由强至弱的顺序为________________。 (2)SiC 的晶体结构与晶体硅的相似,其中 C 原子的杂化方式为________,微粒间存在 的作用力是________。SiC 晶体和晶体 Si 的熔沸点高低顺序是________。 (3)氧化物 MO 的电子总数与 SiC 的相等,则 M 为________(填元素符号)。MO 是优良的 耐 高 温 材 料 , 其 晶 体 结 构 与 NaCl 晶 体 相 似 。 MO 的 熔 点 比 CaO 的 高 , 其 原 因 是 ______________________________。 Na、M、Ca 三种晶体共同的物理性质是______(填序号)。 ①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
6
2- 2-

(4)C、Si 为同一主族的元素,CO2 和 SiO2 的化学式相似,但结构和性质有很大的不同。 CO2 中 C 与 O 原子间形成 σ 键和 π 键,SiO2 中 Si 与 O 原子间不形成上述 π 键。从原子半 径大小的角度分析, 为何 C、 O 原子间能形成上述 π 键, 而 Si、 O 原子间不能形成上述π 键: ___________________ , SiO2 属 于 ________ 晶 体 , CO2 属 于 ________ 晶 体 , 所 以 熔 点 CO2________SiO2(填“<”、“=”或“>”)。 (5)金刚石、晶体硅、二氧化硅、MO、CO2、M 六种晶体的构成微粒分别是___________, 熔 化 时 克 服 的 微 粒 间 的 作 用 力 分 别 是

____________________________________________。 【解析】 (1)C、Si 和 O 的电负性大小顺序为:O>C>Si。 (2)晶体硅中一个硅原子周围与 4 个硅原子相连, 呈正四面体结构, 所以杂化方式是 sp , 因为 Si—C 的键长小于 Si—Si,所以熔点碳化硅>晶体硅。 (3)SiC 电子总数是 20 个,则该氧化物为 MgO;晶格能与所组成离子所带电荷成正比, 与离子半径成反比,MgO 与 CaO 的离子电荷数相同,Mg 半径比 Ca 小,MgO 晶格能大,熔 点高。Na、Mg、Ca 三种晶体均为金属晶体,金属晶体都有金属光泽,都能导电、导热,都 具有一定的延展性。 (4)Si 的原子半径较大,Si、O 原子间距离较大,p-p 轨道肩并肩重叠程度较小,不能 形成上述稳定的 π 键,SiO2 为原子晶体,CO2 为分子晶体,所以熔点 SiO2>CO2。 (5)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体,构成微粒为原子,熔化时破坏共价键; Mg 为金属晶体,由金属阳离子和自由电子构成,熔化时克服金属键,CO2 为分子晶体,由分 子构成,CO2 分子间以分子间作用力结合;MgO 为离子晶体,由 Mg 和 O 构成,熔化时破坏 离子键。 【答案】 (1)1s 2s 2p 3s 3p (2)sp
3 2 2 6 2 2 2+ 2- 2+ 2+ 3

O>C>Si

共价键 SiC>Si
2+ 2+

(3)Mg Mg 半径比 Ca 小,MgO 晶格能大 ①②③④ (4)Si 的原子半径较大,Si、O 原子间距离较大,p-p 轨道肩并肩重叠程度较小,不能 形成上述稳定的 π 键 原子 分子 <

(5)原子、原子、原子、阴阳离子、分子、金属阳离子与自由电子 共价键、共价键、 共价键、离子键、分子间作用力、金属键 10.(14 分)(2013·大连市高三测试)A、B、C、D 是元素周期表中前 36 号元素,它们的 核电荷数依次增大。第二周期元素 A 原子的核外成对电子数是未成对电子数的 2 倍且有 3
7

个能级,B 原子的最外层 p 轨道的电子为半充满结构,C 是地壳中含量最多的元素。D 是第 四周期元素,其原子核外最外层电子数与氢原子相同,其余各层电子均充满。请回答下列问 题。 (1)A、B、C 的第一电离能由小到大的顺序是_______(用对应的元素符号表示);基态 D 原子的电子排布式为_______。 (2)A 的最高价氧化物对应的水化物分子中,其中心原子采取 ________杂化;BC3 的空 间构型为________(用文字描述)。 (3)1 mol AB 中含有的 π 键个数为________。 (4)如图是金属 Ca 和 D 所形成的某种合金的晶胞结构示意图,则该合金中 Ca 和 D 的原 子个数比为________。
- -

(5)镧镍合金与上述合金都具有相同类型的晶胞结构 XYn, 它们有很强的储氢能力。 已知 镧镍合金 LaNin 晶胞体积为 9.0×10
-23

cm ,储氢后形成 LaNinH4.5 合金(氢进入晶胞空隙,体

3

积不变),则 LaNin 中 n=________(填数值);氢在合金中的密度为___________________。 【解析】 根据题中已知信息, 第二周期元素 A 原子的核外成对电子数是未成对电子数 的 2 倍且有 3 个能级可知,A 为碳元素。B、C、D 元素的判断较容易,B 为氮元素,C 为氧元 素,D 为铜元素。晶胞的原子个数计算主要注意 D 原子个数计算,在晶胞上、下两个面上共 有 4 个 D 原子, 在前、 后、 左、右四个面上共有 4 个 D 原子, 在晶胞的中心还有一个 D 原子。 1 1 1 故 Ca 与 D 的个数比为 8× ∶(4× +4× +1)=1∶5。 8 2 2 1 mol 晶胞的体积为 6.02×10 ×9.0×10
23 -23

cm

3

4.5 g 3 所以ρ (H2)= 23 -23 3=0.083 g/cm 。 6.02×10 ×9.0×10 cm 【答案】 (1)C<O<N [Ar]3d 4s (2)sp
2 10 1

平面三角形 (3)2NA
-3

(4)1∶5

(5)5 0.083 g·cm

8


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