新高考化学的晶体的结构与性质专项训练附解析.docx
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新高考化学的晶体的结构与性质专项训练附解析
新高考化学的晶体的结构与性质专项训练附解析
一、晶体的结构与性质
1.据《GreenChemistry》报道:
我国学者发明了低压高效电催化还原CO2的新方法,其总反应为:
NaC1+CO2
CO+NaC1O。
下列说法正确的是()
A.CO2的电子式:
B.NaC1属于离子晶体,其配位数为8
C.NaC1O中既有离子键又有共价键
D.还原22.4LCO2转移的电子数2NA
2.下列对物质性质的描述中属于离子晶体的是()
A.熔点是1070℃,易溶于水,水溶液能导电
B.熔点是10.31℃,液态不导电,水溶液能导电
C.熔点3550℃,硬度大,不导电
D.熔点是97.80℃,质软、导电,密度是0.97g/cm3
3.如图是从NaCl和CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图,其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是()
A.只有cB.b和cC.a和cD.a和d
4.下列关于氯化钠晶胞(如图)的说法正确的是()
A.每个晶胞含有6个Na+和6个Cl-
B.晶体中每个Na+周围有8个Cl-,每个Cl-周围有8个Na+
C.晶体中与每个Na+最近的Na+有8个
D.将晶胞沿体对角线AB作投影,CD两原子的投影将相互重合
5.对下列图形解释的说法错误的是()
A.晶体金红石的晶胞如图1所示,推知化学式为TiO2
(注:
氧原子分别位于晶胞的上下底面和内部)
B.配合物(如图2)分子中含有分子内氢键
C.某手性分子如图3:
可通过酯化反应让其失去手性
D.
可以表示氯化钠晶体,是氯化钠的晶胞
6.下列说法正确的是()
A.含阳离子的晶体一定含有阴离子
B.沸点由高到底的顺序:
HF>HI>HBr>HCl
C.含有共价键的晶体一定具有高的熔沸点及硬度
D.空间利用率面心立方最密堆积>六方最密堆积>体心立方密堆积
7.下列有关原子晶体的叙述错误的是()
A.原子晶体中,原子不遵循紧密堆积原理B.原子晶体具有空间网状结构
C.原子晶体中不存在独立的分子D.原子晶体熔化时不破坏共价键
8.已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度,且原子间以单键结合。
下列有关C3N4晶体的说法中错误的是
A.C3N4晶体与金刚石都属于原子晶体
B.C3N4晶体中C-N键的键长比金刚石中的C-C键的键长长
C.C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子,每个氮原子连接3个碳原子
D.C3N4晶体中含有极性共价键,不含非极性共价键
9.下列对一些实验事实的理论解释正确的是()
选项
实验事实
理论解释
A
碘单质在CCl4中溶解度比在水中大
CCl4和I2都是非极性分子,而H2O是极性分子
B
CO2为直线形分子
CO2分子中C═O是极性键
C
金刚石的熔点低于石墨
金刚石是分子晶体,石墨是共价晶体
D
HF的沸点高于HCl
HF的相对分子质量小于HCl
A.AB.BC.CD.D
10.下列说法正确的是
A.水的沸点较高是因为水分子间存在较强的化学键
B.离子晶体中可能存在共价键,而分子晶体中一定存在共价键
C.CO2与SiO2均为共价化合物,其固体熔化时,均破坏了分子间作用力
D.某物质熔点1067°C,易溶于水,其水溶液和熔融态均能导电,其晶体一定为离子晶体
11.《天工开物》记载:
“凡火药以硝石、硫磺为主,草木灰为辅……而后火药成声”。
其中涉及的主要反应为:
S+2KNO3+3C
K2S+3CO2↑+N2↑。
下列说法正确的是()
A.电负性N>O
B.CO2分子中C原子为sp1杂化
C.单质硫属于共价晶体
D.KNO3中化学键只有σ键
12.氮及其化合物在生产生活中应用广泛。
回答下列问题:
(1)“中国制造2025”是中国政府实施制造强国战略第一个十年行动纲领。
氮化铬(CrN)具有极高的硬度和力学强度、优异的抗腐蚀性能和高温稳定性能,氮化铬在现代工业中发挥更重要的作用,请写出Cr3+的外围电子排布式____;基态铬、氮原子的核外未成对电子数之比为____。
(2)氮化铬的晶体结构类型与氯化钠相同,但氮化铬熔点(1282℃)比氯化钠(801'C)的高,主要原因是________。
(3)过硫酸铵[(NH4)2S2O8],广泛地用于蓄电池工业、石油开采、淀粉加工、油脂工业、照相工业等,过硫酸铵中N、S、O的第一电离能由大到小的顺序为_______,其中NH4+的空间构型为____________
(4)
是20世纪80年代美国研制的典型钝感起爆药Ⅲ,它是由
和[Co(NH3)5H2O](ClO4)3反应合成的,
中孤电子对与π键比值为_______,CP的中心Co3+的配位数为______。
(5)铁氮化合物是磁性材料研究中的热点课题之一,因其具有高饱和磁化强度、低矫顽力,有望获得较高的微波磁导率,具有极大的市场潜力,其四子格结构如图所示,已知晶体密度为ρg∙cm-3,阿伏加德罗常数为NA。
①写出氮化铁中铁的堆积方式为____。
②该化合物的化学式为___。
③计算出Fe(II)围成的八面体的体积为____cm3。
【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除
一、晶体的结构与性质
1.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.二氧化碳是共价化合物,含有两个碳氧双键,电子式为
,故A错误;
B.NaCl属于离子晶体,其阴阳离子配位数是6,故B错误;
C.NaC1O中是离子化合物,既含有离子键又含有共价键,故C正确;
D.缺标准状况,无法计算22.4L二氧化碳的物质的量,不能计算转移的电子数,故D错误;
故选C。
2.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.熔点是1070℃,易溶于水,水溶液能导电,属于离子晶体的物理性质,A正确;
B.熔点是10.31℃,液态不导电,水溶液能导电,属于分子晶体的物理性质,B错误;
C.不溶于水,熔点3550℃,不导电,属于原子晶体的物理性质,C错误;
D.熔点是97.80℃,质软、导电,密度是0.97g•cm-3,属于金属晶体的物理性质,D错误;
故合理选项是A。
3.C
【解析】
【分析】
在NaCl晶体中,Na+或Cl-的配位数都是6,根据NaCl晶体中Na+与Cl-的配位数判断其结构的正确性。
【详解】
在NaCl晶体中,每个Na+周围同时吸引着距离相等且最近的6个Cl-,每个Cl-周围同时吸引着距离相等且最近的6个Na+,这个离子吸引的带相反电荷的微粒构成的是正八面体结构,图a符合条件;图c则是选取其中一个离子,沿X、Y、Z三个方向切割可得到6个等距离且最近的带相反电荷的离子,所以其配位数为6,故符合NaCl晶体结构的图示是a和c,故合理选项是C。
4.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.每个晶胞含有8×
+6×
=4个Na+,12×
+1=4个Cl-,故A错误;
B.晶体中每个Na+周围有上下左右前后6个Cl-,同理每个Cl-周围有6个Na+,故B错误;
C.NaCl晶体为立方面心,与每个Na+距离相等且最近的Na+可看作顶点和面心位置,个数为3×
×8=12,故C错误;
D.将晶胞分成8个小正方体,CD为右上方小正方体的体对角线,与AB平行,若作投影,则相互重合,故D正确;
故选D。
【点睛】
难点D,注意理解题目的含义,沿体对角线AB作投影。
5.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.晶体金红石的晶胞如图1所示,Ti为8×
+1=2,O为4×
+2=4,推知化学式为TiO2
(注:
氧原子分别位于晶胞的上下底面和内部),故A正确;
B.配合物(如图2)分子中含有分子内氢键
,故B正确;
C.某手性分子可通过酯化反应让其失去手性,由
变成
,故C正确;
D.
不可以表示氯化钠晶体,是氯化钠的晶胞的
,故D错误;
故选D。
6.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.含有阳离子的晶体不一定含有阴离子,如金属晶体含有的是金属阳离子和自由电子,故A项错误;
B.HF、HI、HBr、HCl均为分子晶体,由于HF分子间存在氢键,故沸点最高,又相对分子质量:
HI>HBr>HCl,则范德华力HI>HBr>HCl,沸点HI>HBr>HCl,则沸点由高到底的顺序:
HF>HI>HBr>HCl,B选项正确;
C.含有共价键的晶体可能是分子晶体、原子晶体或部分离子晶体(如NaOH晶体),若为分子晶体,则不一定有高的熔沸点及硬度,故C项错误;
D.空间利用率:
面心立方最密堆积=六方最密堆积,都为74%,故D项错误;
答案选B。
7.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.原子晶体中原子之间通过共价键相连,而共价键具有方向性和饱和性,所以原子晶体中,原子不遵循紧密堆积原理,故A正确;
B.原子晶体是相邻原子之间通过共价键结合而形成的空间网状结构的晶体,故B正确;
C.原子晶体是由原子以共价键相结合而形成的,不存在独立的分子,故C正确;
D.原子晶体是原子间通过共价键结合而形成的,熔化时需要破坏共价键,故D错误;
故答案选:
D。
8.B
【解析】
【分析】
C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度,且原子间均以单键结合,则为原子晶体,每个C原子周围有4个N原子,每个N原子周围有3个C原子,形成空间网状结构,结合原子半径的规律分析解答。
【详解】
A.C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度,则C3N4晶体的硬度很大,是原子晶体,故A正确;
B.因N的原子半径比C原子半径小,则C3N4晶体中,C-N键的键长比金刚石中C-C键的键长要短,故B错误;
C.原子间均以单键结合,则C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子,而每个N原子连接3个C原子,故C正确;
D.C3N4晶体中只含有C-N极性共价键,不含非极性共价键,故D正确;
故选B。
9.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.CCl4和I2都是非极性分子,H2O是极性分子,根据相似相溶原理,碘单质在CCl4中溶解度比在水中大,A选项正确;
B.CO2为直线形分子,是因为C采取sp杂化,使得2个C=O之间的键角为180°,与键的极性无关,B选项错误;
C.金刚石是共价晶体(原子晶体),不是分子晶体,石墨是混合型晶体,C选项错误;
D.HF的沸点高于HCl,是因为HF分子间能形成氢键,D选项错误;
答案选A。
【点睛】
1.石墨晶体是片层结构,层内相邻的C以共价键相连,有共价晶体的特点;层与层之间的作用力是分子间作用力,有分子晶体的特点;所以石墨是混合型晶体。
金刚石是典型的共价晶体(原子晶体)。
金刚石的熔点低于石墨,主要是因为:
金刚石和石墨熔融时都要破坏共价键,但石墨的碳碳键(与苯环的碳碳键相似,介于单键和双键之间)比金刚石的碳碳键(单键)键长短、键能大。
2.由分子组成的物质,如果结构相似,一般相对分子质量越大,沸点越高;如果分子间能形成氢键,沸点会偏高,因为氢键大于一般的分子间作用力。
10.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.水的沸点较高是因为水分子间存在较强的氢键,故A错误;
B.离子晶体中可能存在共价键如氢氧化钠,而分子晶体中不一定存在共价键,如稀有气体,是单原子分子,没有化学键,故B错误;
C.CO2与SiO2均为共价化合物,但CO2是分子晶体,其固体熔化时,破坏了分子间作用力,SiO2是原子晶体,其固体熔化时,破坏共价键,故C错误;
D.离子晶体的熔沸点较高,一般在几百至1000℃左右,某物质熔点1067℃,易溶于水,其水溶液和熔融态能导电的是离子化合物,其晶体一定为离子晶体,故D正确;
答案选D。
【点睛】
离子晶体的熔沸点较高,一般在几百至1000℃左右,其溶于水及熔化时均能够导电。
11.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.元素的非金属性越强,电负性越大,非金属性O>N,则电负性O>N,故A错误;
B.CO2分子的空间构型为直线形,分子中C原子为sp杂化,故B正确;
C.单质硫属于熔沸点低的分子晶体,故C错误;
D.KNO3为离子化合物,含有离子键和共价键,故D错误;
故选B。
12.3d32:
1氮化铬的离子所带电荷数多,晶格能较大N>O>S正四面体5:
46面心立方最密堆积Fe4N
【解析】
【分析】
(1)基态Cr的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1;基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3;
(2)晶体结构类型与氯化钠相同,离子所带电荷数越多,键能越大,晶格能越大,熔沸点越高;
(3)同周期元素,第一电离能随核电荷数增大而增大,同主族元素,第一电离能随核电荷数增大而减小,当元素最外层电子排布处于全满、半满、全空时结构稳定,第一电离能比相邻元素高;根据杂化理论判断空间构型;
(4)双键中含有一个σ键合一个π键,三键中一个σ键和两个π键,根据结构简式中元素最外层电子数和元素的键连方式判断孤电子对数;配合物中与中心离子直接相连的配体的个数即为配位数;
(5)①根据图示,顶点和面心位置为铁原子;
②根据图示,一个晶胞中的原子个数用均摊法进行计算;
③根据ρ=
推导计算晶胞棱长,再根据正八面体的结构特点计算体积。
【详解】
(1)基态Cr的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,有6个未成对的电子,基态Cr3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3,Cr3+的外围电子排布式3d3;基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3有3个未成对的电子,基态铬、氮原子的核外未成对电子数之比为2:
1;
(2)晶体结构类型与氯化钠相同,离子所带电荷数越多,键能越大,晶格能越大,熔沸点越高,氮化铬的离子所带电荷数多,晶格能较大,故氮化铬熔点比氯化钠的高;
(3)同主族元素,第一电离能随核电荷数增大而减小,则S<O同周期元素,第一电离能随核电荷数增大而增大,当元素最外层电子排布处于全满、半满、全空时结构稳定,第一电离能比相邻元素高,基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3处于稳定状态,则第一电离能N>O,第一电离能由大到小的顺序为N>O>S;NH4+的中心原子为N,其价层电子对数=4+
×(5-1-4×1)=4,为sp3杂化,空间构型为正四面体;
(4)双键中含有一个σ键和一个π键,三键中一个σ键和两个π键,
中,有一个-C≡N,含有2个π键,两个双键中分别有一个π键;根据结构中键连方式,碳原子没有孤对电子,每个氮原子有一对孤对电子,孤电子对与π键比值为5:
4;配合物中与中心离子直接相连的配体的个数即为配位数,CP的中心Co3+的配位数为6;
(5)①根据图示,顶点和面心位置为铁原子,氮化铁中铁的堆积方式为面心立方最密堆积;
②根据图示,一个晶胞中的铁原子为顶点和面心,个数=8×
+6×
=4,单原子位于晶胞内部,N个数为1,则该化合物的化学式为Fe4N;
③根据ρ=
,则晶胞的体积V=
,则晶胞的棱长=
=
=
。
Fe(II)围成的八面体中,棱长=
×
,正八面体一半的体积=
×(
×
)2×
×
=
,八面体的体积为=2×
=
。
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