学年高中化学第三章晶体结构与性质单元过关检测新人教版必修.docx
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学年高中化学第三章晶体结构与性质单元过关检测新人教版必修
晶体结构与性质
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
满分100分。
考试时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题,共42分)
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分。
每小题仅有一个选项符合题意)
1.如下图所示,甲、乙所示分别为a、b两种不同物质的熔化曲线,下列说法正确的是( )
A.a是晶体B.a是非晶体
C.b是晶体D.a、b都是非晶体
答案 A
解析 晶体有固定的熔点,由题图甲可知,曲线中间有一段温度不变,但一直在吸收热量,该段所对应的温度即为a物质的熔点,a为晶体;由题图乙可知,曲线对应的温度一直在升高,没有一段对应的温度是不变的,说明b物质没有固定的熔点,为非晶体。
2.下列晶体分类中正确的是( )
答案 C
解析 从晶体结构中粒子的性质去判断晶体的类型。
NaOH、CH3COONa、Ba(OH)2都是通过离子键相互结合的离子晶体,纯H2SO4是分子晶体,Ar分子间以范德华力相互结合为分子晶体,石墨是混合晶体,水晶(SiO2)与金刚石是典型的原子晶体,硫是以范德华力结合的分子晶体,玻璃为非晶体。
3.下列说法中正确的是( )
A.离子晶体中每个离子的周围均吸引着6个带相反电荷的离子
B.金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子,电子定向运动
C.分子晶体的熔、沸点低,常温下均呈液态或气态
D.原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合
答案 D
解析 选项A中离子晶体中每个离子周围吸引带相反电荷的离子数目与离子半径有关,如一个Cs+可同时吸引8个Cl-;选项B中金属内部的自由电子不是在外加电场的作用下产生的;选项C中分子晶体在常温下也有呈固态的,如I2。
4.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( )
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。
5.下表给出几种氯化物的熔点和沸点。
物质
NaCl
MgCl2
AlCl3
CCl4
熔点/℃
801
712
190
-68
沸点/℃
1465
1418
183
57
关于表中4种氯化物有下列说法:
(1)AlCl3在加热时可升华
(2)CCl4属于分子晶体
(3)1400℃时NaCl以Na+和Cl-的形式存在
(4)AlCl3是典型的离子晶体
其中与表中数据一致的是( )
A.只有
(1)和
(2)B.只有(3)
C.只有
(1)
(2)(3)D.全部一致
答案 C
解析 根据各物质的熔、沸点判断,AlCl3和CCl4为分子晶体;AlCl3的沸点低于熔点,所以易升华;NaCl为离子晶体,1400℃高于其熔点,故以Na+和Cl-形式存在。
6.北京大学与中国科学院的化学工作者合作,已经成功研制出了碱金属的球碳盐K3C60。
实验测知该物质属于离子晶体,具有良好的超导性(超导临界温度为18K)。
下列关于K3C60的组成与结构的分析正确的是( )
A.K3C60中既有离子键又含有非极性键
B.1molK3C60中含有的离子数为63NA
C.该物质在常温下也可以导电
D.该物质的化学式可以写成KC20
答案 A
解析 1molK3C60中含有的离子数为4NA;离子晶体在熔融状态下或水溶液中能导电;该物质的化学式K3C60已是最简式,不能写成KC20。
7.氮化碳结构如图,其中β氮化碳硬度超过金刚石晶体,成为首屈一指的超硬新材料。
下列有关氮化碳的说法错误的是( )
A.氮化碳属于原子晶体
B.氮化碳中碳显-4价,氮显+3价
C.氮化碳的化学式为C3N4
D.每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子与三个碳原子相连
答案 B
解析 图为网状结构,硬度超过金刚石晶体,则氮化碳晶体为原子晶体,每个C和4个N形成共价键,每个氮原子与三个碳原子相连,所以氮化碳的化学式为C3N4,由于N的非金属性比碳强,所以氮化碳中碳显+4价,氮显-3价。
8.在冰晶石(Na3AlF6)晶胞中,AlF
占据的位置相当于NaCl晶胞中Cl-占据的位置,这冰晶石晶胞中含有的原子数与食盐晶胞中含有的原子数之比为( )
A.2∶1B.3∶2C.5∶2D.5∶1
答案 D
解析 根据已知条件,AlF
占据的位置相当于NaCl晶胞中Cl-占据的位置,如右图所示白点位置,则在冰晶石晶胞中,AlF
的个数为8×1/8+6×1/2=4个,由冰晶石的化学式可知Na+的个数为AlF
的3倍,即为12个,所以冰晶石晶胞中原子个数分别为钠原子12个、铝原子4个、氟原子24个,一共40个;食盐晶胞中含有的钠原子为4个,氯原子4个,一共8个,它们的原子个数比为40∶8=5∶1。
9.泽维尔研究发现,当用激光脉冲照射NaI,使Na+和I-两核间距为1.0~1.5nm时,呈离子键;当两核靠近约距0.28nm时,呈共价键。
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.离子晶体可能含有共价键
C.NaI晶体中既有离子键,又有共价键
D.共价键和离子键没有明显的界线
答案 D
解析 由题中信息可知,离子的核间距较大时,呈离子键,而核间距较小时,呈共价键,当核间距改变时,键的性质会发生改变,这说明离子键和共价键没有明显的界线。
10.已知CaF2是离子晶体,如果用“
”表示F-;用“
”表示Ca2+,在图所示中,符合CaF2晶体结构的是( )
答案 B
解析 在A中F-数为4×
=
,Ca2+数为1,不符合CaF2的组成;在B中F-数为1,Ca2+数为4×
=
,符合CaF2的组成,正确;在C中F-数为8×
=1,Ca2+数为1,不符合CaF2的组成;在D中N(Ca2+)∶N(F-)=1∶1,不符合CaF2的组成,错误。
11.碱金属卤化物是典型的离子晶体,它们的晶格能与
成正比(d0是晶体中最邻近的导电性离子的核间距)。
下面说法错误的是( )
A.晶格能的大小与离子半径成反比
B.阳离子相同阴离子不同的离子晶体,阴离子半径越大,晶格能越小
C.阳离子不同阴离子相同的离子晶体,阳离子半径越小,晶格能越大
D.碱金属卤化物中,晶格能越小,氧化性越强
答案 D
解析 由表中数据可知晶格能的大小与离子半径成反比,A项正确;由NaF、NaCl、NaBr、NaI晶格能的大小即可确定B项正确;由LiF、NaF、KF晶格能的大小即可确定C项正确;表中晶格能最小的为碘化物,但还原性F- 12.朱经武(PaulChu)教授等发现钇钡铜氧化合物在90K时即具有超导性,该化合物的部分结构如图所示: 该化合物以Y2O3、BaCO3和CuO为原料,经研磨烧结而成,其原料配比(物质的量之比)为( ) A.1∶1∶1B.1∶4∶6 C.1∶2∶3D.2∶2∶3 答案 B 解析 晶胞中钡原子个数为2,铜原子个数为 ×8+ ×8=3,钇原子个数为1,则Y2O3、BaCO3、CuO之比为 ∶2∶3=1∶4∶6。 13. 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Fe3+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。 下列说法正确的是( ) A.该晶体的化学式为M2Fe2(CN)6 B.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Fe3+距离最近且等距离的CN-为3个 答案 B 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Fe3+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B项正确;由图可看出与每个Fe3+距离最近且等距离的CN-为6个。 14. NaCl晶体中最小重复单元(晶胞)如右图所示。 已知: 氯化钠的摩尔质量为Mg·mol-1,某一定条件下NaCl晶体中最邻近的钠离子和氯离子中心间的距离为acm,晶体的密度为bg·cm-3。 则下列叙述不正确的是( ) A.每个Na+周围最近且等距离的Cl-所围成的空间构型为正八面体 B.每个Na+周围最近且等距离的Na+有12个 C.阿伏加德罗常数NA可表示为 D.阿伏加德罗常数NA可表示为 答案 D 解析 每个Na+周围最近且等距离的Cl-所围成的空间构型为正八面体。 Na+周围最近且等距离的Na+有12个,1molNaCl质量为Mg,体积V= cm3,一个NaCl晶胞的体积为8a3cm3,一个晶胞含Na+: 8× +6× =4,Cl-: 12× +1=4,含4个NaCl,NA为 ×4= 。 第Ⅱ卷(非选择题,共58分) 二、非选择题(本题共4小题,共58分) 15.(14分)已知元素A、B、C、D、E、F均属前4周期,且原子序数依次增大,A的p能级电子数是s能级电子数的一半,C的基态原子2p轨道有2个未成对电子;C与D形成的化合物中C显正化合价;E的M层电子数是N层电子数的4倍;F的内部各电子层均排满,且最外层电子数为1。 请回答下列问题: (1)F原子基态时的电子排布式为____________________________________。 (2)B、C两种元素第一电离能为________>________(用元素符号表示)。 试解释其原因: _____________________________________________________。 (3)任写一种与AB-互为等电子体的微粒______。 (4)B与C形成的四原子阴离子的立体构型为________,其中B原子的杂化类型是_______________________________________________________________。 (5)D和E形成的化合物的晶胞结构如图,其化学式为________,E的配位数是________;已知晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则晶胞边长a=________cm。 (用含ρ、NA的计算式表示) 答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 (2)N O 氮原子核外2p轨道处于半充满的较稳定结构,不易失去电子,故第一电离能比氧原子大 (3)CO或C 或O (4)平面三角形 sp2杂化 (5)CaF2 8 解析 由A的p能级电子数是s能级电子数的一半,推知A电子排布式为1s22s22p2,A为C元素;由C的基态原子2p轨道有2个未成对电子,推知C的价电子排布式为2s22p4,C为O元素;A、B、C原子序数依次增大,所以B为N元素。 C与D形成的化合物中C显正化合价,推知D的电负性大于O,所以D为F元素;E的M层电子数是N层电子数的4倍,推知E为Ca元素;F的内部各电子层均排满,且最外层电子数为1,推知F为Cu元素。 (1)F为Cu元素,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。 (2)氮原子核外2p轨道处于半充满的较稳定结构,不易失去电子,故第一电离能比氧原子大。 (3)AB-为CN-,将O原子替换N原子得其等电子体CO,或将N原子替换C原子得等电子体N2,将C原子替换N原子得等电子体C ,将O原子替换C和N原子得等电子体O 。 (4)B和C形成的四原子阴离子为NO ,N原子的价电子对数为 ×(5+1)=3,N采取sp2杂化,N原子无孤电子对,所以NO 为平面三角形。 (5)该晶胞中含有E(Ca2+)8× +6× =4个,含有D(F-)8个,所以晶体的化学式为CaF2。 每个Ca2+周围有8个F-,所以Ca2+的配位数为8。 每个晶胞的体积V= = cm3,晶胞边长为 cm。 16.(14分)铜是重要金属,Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途,如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。 请回答下列问题: (1)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备,该反应的化学方程式为____________________________________________________________________。 (2)CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分,其原因是_________________________________________________________________。 (3)SO 的立体构型是________,其中S原子的杂化轨道类型是________。 (4)元素金(Au)处于周期表中的第六周期,与Cu同族,Au原子最外层电子排布式为________;一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构,在晶胞中Cu原子处于面心、Au原子处于顶点位置,则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为________;该晶体中,原子之间的作用力是________。 (5)上述晶体具有储氢功能,氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。 若将Cu原子与Au原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似,该晶体储氢后的化学式应为________。 答案 (1)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O (2)白色无水硫酸铜可与水结合生成蓝色的CuSO4·5H2O (3)正四面体 sp3 (4)6s1 3∶1 金属键 (5)H8AuCu3(或Cu3AuH8) 解析 (3)硫酸根离子中心原子的孤电子对数为: ×(6-2×4+2)=0,成键电子对数为4,所以为正四面体结构,中心原子为sp3杂化。 (4)Au原子最外层电子排布式可类比Cu,只是电子层多两层,由于是面心立方,晶胞内N(Cu)=6× =3,N(Au)=8× =1。 (5)CaF2结构如图所示,所以氢原子在晶胞内有8个,可得储氢后的化学式为H8AuCu3(或Cu3AuH8)。 17. (14分) (1)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,则该化合物的化学式为________。 (2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。 某同学画出的MgO晶胞结构示意图如图所示,请改正图中错误: ______________________________________。 (3)X+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,它与N3-形成的晶胞结构如图所示。 X的元素符号是________,与同一个N3-相连的X+有_______________________________________________________个。 答案 (1)ZXY3 (2)⑧应为黑色,且黑球应为Mg2+,白球为O2- (3)Cu'6 解析 (1)利用均摊法计算,该晶胞中N(Z)∶N(X)∶N(Y)=1×1∶8× ∶12× =1∶1∶3,该化合物的化学式为ZXY3。 (2)由于MgO晶体结构属于NaCl型,Mg2+与O2-应交替排列,结合MgO晶胞图示,⑧应为黑色,并且r(O2-)>r(Mg2+),故黑球应为Mg2+,白球为O2-。 (3)X+所含电子: 2+8+18=28,则X为29号铜元素。 从图上看 少 多,结合X3N可知, 为N3-,以顶角上的 为中心,距离最近的X+有3个。 构成 一个完整的三维空间需8个这样的立方体晶胞,则每个N3-周围有X+: 8×3× =6(个)(棱上原子为4个晶胞所共用)。 18.(16分)已知金晶体的晶胞是面心立方体,即在立方体的8个顶点各有一个金原子,各个面的中心有一个金原子,每个金原子被相邻的晶胞所共用(如图)。 金原子的半径为dcm,用NA表示阿伏加德罗常数,M表示金的摩尔质量。 (1)金晶体每个晶胞中含有________个金原子。 (2)欲计算一个晶胞的体积,除假定金原子是刚性小球外,还应假定______________________________________________________________。 (3)一个晶胞的体积为___________________________________________。 (4)金晶体的密度为_____________________________________________。 答案 (1)4 (2)在立方体各个面的对角线上的3个金原子紧密排列且相邻的两个金原子处于相切状态 (3)16 d3cm3'(4) g·cm-3 解析 该晶胞的结构图如下图中Ⅰ所示,晶胞中粒子数的计算方法为8× +6× =4;晶胞的侧面图形如图Ⅱ所示,AC为晶胞的面对角线,BC为晶胞的边长,AC=4d,BC= ,则晶胞的体积为 3cm3,晶体的密度ρ= g·cm-3。
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