届二轮复习 晶体结构与性质 专题卷全国通用 3.docx
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届二轮复习晶体结构与性质专题卷全国通用3
晶体结构与性质
一、单选题
1.下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是( )
A.熔点:
NaF>MgF2>AlF3B.晶格能:
NaF>NaCl>NaBr
C.阴离子的配位数:
CsCl>NaCl>CaF2D.硬度:
MgO>CaO>BaO
2.MCl晶体具有立方体结构,其晶胞结构如图所示,在该晶体中,每个M+周围与它最接近的且距离相等的M+的个数共有( )
A.6个B.8个C.12个D.16个
3.下列数据对应物质的熔点,据此作出下列判断中错误的是( )
A.铝的化合物的晶体中有离子晶体
B.表中只有BCl3和AlCl3是分子晶体
C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
4.已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度,且原子间均以单键结合。
下列关于C3N4晶体的说法正确的是( )
A.C3N4晶体是分子晶体
B.C3N4晶体中C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要长
C.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
D.C3N4晶体中微粒间通过离子键结合
5.能与NaOH溶液反应的属于原子晶体的单质是( )
A.金刚石B.晶体硅C.石英(SiO2)D.CO2
6.如图为金属镉的堆积方式,下列说法正确的是( )
A.此堆积方式属于非最密堆积
B.此堆积方式为A1型
C.配位数(一个金属离子周围紧邻的金属离子的数目)为8
D.镉的堆积方式与铜的堆积方式不同
7.下列关于晶体的说法一定正确的是( )
CaTiO3的晶体结构模型
(图中Ca2+、O2-、Ti4+分别位于立方体的体心、面心和顶点)
A.分子晶体中都存在共价键
B.CaTiO3晶体中每个Ti4+和12个O2-相紧邻
C.SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
D.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
8.下列性质体现了金属通性的是( )
A.银不易生锈B.铁常温下不溶于浓硝酸
C.钠与水剧烈反应放出氢气D.金属具有良好的延展性
9.下列有关金属的叙述正确的是( )
A.金属受外力作用时常常发生变形而不易折断,是由于金属离子之间有较强的作用
B.通常情况下,金属里的自由电子会发生定向移动,而形成电流
C.金属是借助金属离子的运动,把能量从温度高的部分传到温度低的部分
D.金属的导电性随温度的升高而降低
10.下列说法正确的是
A.分子晶体中一定存在分子间作用力,不一定存在共价键
B.分子中含两个氢原子的酸一定是二元酸
C.含有金属离子的晶体一定是离子晶体
D.元素的非金属型越强,其单质的活泼型一定越强
11.离子晶体中一定不存在的相互作用力是( )
A.离子键 B.极性键C.非极性键D.范德华力
12.下列晶体中,任何一个原子都被相邻四个原子包围,以共价健形成正四面体,并向空间伸展成网状结构的是( )
A.金刚石B.石墨C.足球烯D.水晶
13.已知铜的晶胞结构如图所示,则在铜的晶胞中所含铜原子数及配位数分别为( )
A.14、6B.14、8C.4、8D.4、12
14.下列叙述正确的是( )
A.分子晶体中的每个分子内一定含有共价键
B.原子晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键
C.离子晶体中可能含有共价键
D.金属晶体的熔点和沸点都很高
15.下列有关金属晶体判断正确的是( )
A.简单立方、配位数6、空间利用率68%
B.钾型、配位数6、空间利用率68%
C.镁型、配位数8、空间利用率74%
D.铜型、配位数12、空间利用率74%
二、填空题
16.卤素互化物是指不同卤素原子之间以共价键结合形成的化合物,XX′型卤素互化物与卤素单质结构相似、性质相近。
试回答下列问题:
(1)如图是部分
卤素单质和XX′型卤素互化物的熔点与其相对分子质量的关系图。
它们的熔点随着相对分子质量的增大而升高,其原因是__________________________________
________________________________________________________________。
(2)卤素互化物可发生的反应:
H2O+BrCl===HBrO+HCl
KBr+BrCl===KCl+Br2
①写出KI与IBr反应的化学方程式_____________________________________________
____________。
②若要验证①反应能否发生,请你设计一个简单的实验:
______________________
________________________________________________________________________。
(3)试推测ICl的熔点所处的最小范围________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)相对分子质量越大,分子间的作用力越强
(2)①KI+IBr===KBr+I2 ②向反应物混合液中滴加几滴淀粉溶液,若变蓝,证明能反应,否则不能反应
(3)介于Br2的熔点和IBr的熔点之间
解析
(1)卤素单质及XX′型卤素互化物都是双原子分子,组成和结构相似,其相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高。
(2)①主要考查学生运用信息、模拟信息的能力,KI+IBr===KBr+I2。
②欲验证反应能否发生,实际上是证明是否有I2生成,检验I2生成的方法是向混合物中滴加几滴淀粉溶液,若变蓝,则反应能发生,否则,反应不能发生。
(3)依据图像给出的信息,随着相对分子质量的增加,熔点逐渐升高,计算ICl的相对分子质量,最小范围介于Br2和IBr的熔点之间。
17.下列物质中:
①白磷(P4) ②水晶 ③氯化铵 ④氢氧化钙 ⑤氟化钠 ⑥过氧化钠 ⑦石墨,固态下都为晶体,回答下列问题(填写序号):
不含金属离子的离子晶体是________,只含离子键的离子晶体是________,既有离子键又有非极性键的离子晶体是________,既有离子键又有极性键的离子晶体是_____。
18.石墨的片层结构如图I所示,试回答:
(1)每个正六边形平均由________个C原子。
(2)石墨晶体每一层内C原子数与C-C化学键之比是____________。
(3)ngC原子可构成____________个正六边形。
三、推断题
19.A,B两元素的最外层都只有一个电子。
A的原子序数等于B的原子序数的11倍,A的离子的电子层结构与周期表中非金属性最强的元素的阴离子的电子层结构相同;元素C与B易形成化合物B2C,该化合物常温下呈液态。
则:
(1)A的原子结构示意图为________
(2)C在固态时属于________晶体,B与C形成化合物B2C的化学式________,电子式________;它是由____键形成的________分子,在固态时属于________晶体,每个分子周围通过________键与另外________个相同的分子结合。
20.
(1)金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体,即在立方体的8个顶角各有一个金原子,各个面的中心有一个金原子。
金晶体每个晶胞中含有________个金原子。
(2)金和铜可以形成多种金属化合物,其中一种的晶体结构如图所示(为面心立方结构)。
该金属化合物的化学式________。
(3)1183K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示,1183K以上转变为图2所示结构的基本结构单元,在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。
在1183K以下的纯铁晶体中,与铁原子等距离且最近的铁原子数为________个;在1183K以上的纯铁晶体中,与铁原子等距离且最近的铁原子数为________;
(4)如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的结构。
该结构是具有代表性的最小重复单元。
确定该晶体结构中,元素钙、钛、氧的个数比________。
(5)如图为NaCl晶体结构图,图中直线交点处为NaCl晶体中Na+与Cl-所处的位置(不考虑体积的大小)。
从晶胞中可以看出Na+周围与它最近时且距离相等的Na+共有多少________个。
(6)某离子晶体晶胞结构如图所示,X位于立方体的顶点,Y位于
立方体中心。
试分析:
①晶体中每个Y同时吸引着___________
个X,每个X同时吸引着________个Y。
②晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有______个。
21.A,B,C,D、E都是元素周期表中前20号元素,其原子序数依次增大.B,C,D同周期,A,D同主族,E和其它元素既不在同周期也不在同主族.B,C,D的最高价氧化物的水化物均能互相反应生成盐和水.A和E可形成离子化合物,其晶胞结构如下图所示:
(1)A和E所形成的化合物的电子式是
(2)A,B,C,D四种元素的原子半径由小到大的顺序为 F<Cl<Al<Na (用元素符号表示)
(3)A和D的氢化物中,后者沸点较低,原因是 由于HF分子间存在氢键
(4)A和E的化合物晶体中,每个阳离子的周围与它最近且等距离的阳离子共有 12 个
(5)已知A和E所形成的化合物晶体的晶胞体积为1.6×10﹣22cm3,则A和E组成的离子化合物的密度为(结果保留一位小数)3.2g/cm3 .
四、计算题
22.
(1)NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同,Ni2+与最邻近O2-的核间距离为
×10-8cm,计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7g·mol-1)。
(2)天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如在某种NiO晶体中就存在如下图所示的缺陷:
一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。
结果晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。
某氧化镍样品组成为Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。
23.用X射线研究某金属晶体,测得在边长为360pm的立方晶胞中含有4个金属原子,此时金属的密度为9.0g/cm3。
试回答下列问题:
(1)此金属晶胞属于哪一种类型?
(2)求每个晶胞的质量。
(3)求此金属的相对原子质量。
(4)求此金属原子的原子半径(pm)。
24.下图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构示意图,它是一种体心立方结构。
实验测得金属钨的密度为19.30g·cm-3,钨的相对原子质量是183.9。
假设金属钨原子为等径刚性球,试完成下列问题:
(1)每一个晶胞中均摊到________个钨原子。
(2)计算晶胞的边长a。
(3)计算钨的原子半径r(提示:
只有体对角线上的各个球才是彼此接触的)。
答案解析
1.【答案】A
【解析】掌握好离子半径的大小变化规律是分析离子晶体性质的一个关键点。
由于r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+),且Na+、Mg2+、Al3+所带电荷数依次增大,所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强,晶格能依次增大,故熔点依次升高,A符合题意。
r(F-) 在CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4,C不符合题意。 r(Mg2+) 2.【答案】A 【解析】根据MCl的晶胞结构可以看出每个M+的正上、正下、左、右、前、后各有一个M+与之距离相等且最近,故每个M+周围与它最接近的且距离相等的M+共有6个。 3.【答案】B 【解析】由表可知: AlCl3、BCl3、CO2是共价化合物且形成分子晶体;SiO2是原子晶体;其他是离子晶体。 4.【答案】C 【解析】由题给信息“具有比金刚石更大的硬度”,说明C3N4晶体是原子晶体,且晶体中C—N键比金刚石中C—C键键长要短,即键要强;由“原子间均以单键结合”可得每个C原子连接4个N原子,而每个N原子连接3个C原子。 5.【答案】B 【解析】A,金刚石属于原子晶体,不能与氢氧化钠溶液反应,是单质不是化合物,故A错误;B,晶体硅属于原子晶体,能与氢氧化钠溶液反应,是单质,故B正确;C,石英(SiO2)属于原子晶体,能与氢氧化钠溶液反应,是化合物,故C不正确;D,CO2能与氢氧化钠溶液反应,但CO2属于分子晶体的化合物,故D错误.故选B. 6.【答案】D 【解析】据图可看出,镉的堆积方式为“…ABAB…”形式,为A3型,而铜的堆积方式为A1型,故A,B两项错误,D项正确;A3型密堆积的配位数为12,即中间一层有6个,上下两层各有3个,C项错误。 7.【答案】B 【解析】惰性气体都是单原子分子,它们的晶体中不存在共价键,A不正确;在题目所给晶体结构模型中每个Ti4+周围有3个O2-与之相邻,用均摊法不难求得晶体中每个Ti4+周围共有: 3×8× =12个O2-,B正确;在SiO2的晶体中Si、O以单键相结合,故每个硅原子与4个氧原子结合,C不正确。 金属汞的熔点比I2、蔗糖等的熔点都低,D不正确。 8.【答案】D 【解析】A只是对不活泼金属性质的描述,B是铁铝某些特殊性质的描述C是对活泼金属性质的描述,不是金属的通性。 只有D才是金属通性的体现。 9.【答案】D 【解析】金属受外力作用时变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,故A项不正确;自由电子要在外电场作用下才能发生定向移动产生电流,B项不正确;金属的导热性是由于自由电子碰撞金属离子将能量进行传递,故C项不正确。 10.【答案】A 【解析】分子中含两个氢原子的酸不一定是二元酸,例如甲酸HCOOH;金属晶体中含有金属阳离子,但不是离子晶体;元素的非金属型越强,其单质的活泼型不一定越强,例如氮气。 11.【答案】D 【解析】离子晶体中,一定有离子键,可能有共价键(包括极性键、非极性键)。 12.【答案】A 【解析】A,金刚石是原子晶体,其中任何一个原子都被相邻四个原子包围,以共价键形成正四面体,故A正确;B,石墨是混合晶体,其中任何一个原子都被相邻3个原子包围,故B错误;C,足球烯是分子晶体,其中任何一个原子都被相邻3个原子包围,故C错误;D,水晶是原子晶体,但是一个氧原子连2个硅原子,故D错误;故选A。 13.【答案】D 【解析】处于立方体顶点的金属原子为8个晶胞共用,此晶胞只占 ;处于面心上的金属原子为2个晶胞共用,此晶胞只占 。 配位数是12. 14.【答案】C 【解析】稀有气体为单原子分子,晶体中分子内无共价键,A不正确;SiO2晶体为原子晶体,硅原子与氧原子间为极性键,B不正确;Na2O2、铵盐等离子晶体中含有共价键,C正确;不同金属晶体、金属键强弱不同,其熔、沸点差别很大,D不正确。 理解感悟 当离子晶体中存在多核(阳或阴)离子时,离子内的原子间一定是以共价键结合的。 若离子晶体只是由单核离子形成的,则只含有离子键。 15.【答案】D 【解析】简单立方空间利用率为52%,故A错;钾型配位数为8,故B错;镁型配位数为12,故C错。 16.【答案】A 【解析】每个水分子与四个方向的4个水分子形成氢键,每个氢键为2个水分子共用,故其氢键个数为4× =2。 17.【答案】③ ⑤ ⑥ ③和④ 【解析】属于离子晶体的有③④⑤⑥,其中③只含非金属元素,NaF中只含离子键,Na2O2中有离子键和非极性共价键,NH4Cl和Ca(OH)2有离子键和极性共价键。 18.【答案】 (1)2 (2)2∶3 (3) (4)4 【解析】 (1)方法1: 利用点与面之间的关系,平均每个正六边形需碳原子: 6× =2(个)。 方法2: 每个碳原子提供的边数为3× =1.5,故 =2(个)。 (2)分析每一正六边形: ①所占的碳原子数为6× =2;②所占的C—C键数为6× =3,故答案为2∶3。 (3)ng碳原子数为 NA,故答案为 。 (4)根据切割法计算每个晶胞中C原子个数为2× +8× +4× +1=4。 19.【答案】 (1) (极性)共价 极性 分子 氢 4 【解析】元素周期表中非金属性最强的元素为F,其离子(F-)核外有10个电子,A元素形成的离子最外层也有10个电子,且原子序数为B的11倍,可见A只能是Na,而B为H,与H易形成液态化合物的C元素为O。 20.【答案】 (1)4 (2)Cu3Au (3)8 12 (4)1∶1∶3(5)12 (6)①4 8 ②12 【解析】 (1)1个金晶胞占有的金原子数为: 顶角上1个,面心上3个共4个。 (2)一个金铜晶胞占有的原子数为: 3个Cu原子,1个Au原子。 (3)由图1知,1183K以下时,1个铁原子被8个铁原子最邻近包围,由图2知,1183K以上时,1个铁原子被12个铁原子最邻近包围。 (4)1个晶胞占有的原子数分别为: 3个O原子,1个Ti原子,1个Ca原子。 (5)体心Na+被12个Na+最邻近包围。 (6)分析方法同上。 21.【答案】 (1) (2)F<Cl<Al<Na (3)由于HF分子间存在氢键 (4)12 (5)3.2g/cm3 【解析】B,C,D的最高价氧化物的水化物均能互相反应生成盐和水,说明含有两性氢氧化物,根据B,C,D同周期可判断B为Na元素,C为Al元素,E和其它元素既不在同周期也不在同主族且原子序数最大,应为第四周期元素,前20号元素中只有Ca符合,故E为Ca.根据 晶胞可知: 含有Ca的个数为 ,含有A的个数为1,故A和E可形成离子化合物的化学式为EA2,则A的化合价为﹣1价,应为H、F、Cl等元素中的一种,根据A,D同主族可知A为F,D为Cl元素. (1)A和E所形成的化合物CaF2,为离子化合物,电子式为 ,故答案为: ; (2)A,B,C,D四种元素分别为F、Na、Al、Cl元素,其中F在第二周期,Na、Al、Cl在第三周期,电子层数越多半径越大,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,则原子半径大小为: F<Cl<Al<Na,故答案为: F<Cl<Al<Na; (3)HF中的F元素原子半径小,元素的电负性较强,HF中含有氢键,沸点较高,故答案为: 由于HF分子间存在氢键; (4)A和E的化合物晶体中,每个阳离子的周围与它最近且等距离的阳离子为顶点和面的中心位置的离子,每个顶点为8个正六面体共用,每层有4个,共12个,故答案为: 12; (5)根据晶胞计算: 晶胞中含有4个CaF2,ρ= = =3.2g/cm3,故答案为: 3.2g/cm3. 22.【答案】 (1) g·cm-3或 g·cm-3 (2)6∶91 【解析】 (1)因为NiO的晶体结构与NaCl的晶体结构相同,均为正方体。 从晶体结构模型中分割出一个小立方体,其中小立方体的边长为Ni2+与最邻近O2-的核间距离即 ×10-8cm,在这个小立方体中含Ni2+: ,含O2-: ,所以,( ×10-8)3×Nacm3是0.5molNiO具有的体积,则( ×10-8)-3Nacm3×ρ=0.5mol×74.7g·mol-1, g·cm-3= g·cm-3。 解题的关键是确定晶胞的组成后,通过晶体组成计算出存在的微粒数。 (2)设1molNi0.97O中,含有Ni3+ Xmol,Ni2+为(0.97- )mol,根据晶体显电中性,即3 mol+2(0.97- )mol=2×1mol,解得 =0.06,Ni2+为(0.97- )mol=0.91mol,则离子数之比为Ni3+∶Ni2+=0.06∶0.91=6∶91。 23.【答案】 (1)面心立方晶胞 (2)4.2×10-22g[(3)63.21 (4)127.26pm 【解析】 (1)根据题意,此金属晶胞属于面心立方晶胞。 (2)根据晶胞的边长为360pm,可得晶胞的体积为(3.6×10-8)3cm3。 根据质量=密度×体积,可得晶胞的质量=9.0g/cm3×(3.6×10-8)cm3≈4.2×10-22g。 (3)金属的摩尔质量=NA×一个原子的质量=6.02×1023×4.2×10-22÷4=63.21(g/mol),相对原子质量在数值上等于该元素的摩尔质量。 (4)在面心立方晶胞中,设原子的半径为r,则晶胞的边长= ,因此,金属原子的原子半径为= ×360pm≈127.26pm。 24.【答案】 (1)2 (2)3.16×10-8cm(3)1.37×10-8cm 【解析】 (1)正确应用均摊法确定一个晶胞中包含的各粒子的数目。 (2)应用基本关系式: ,先求出晶胞的体积,然后根据V=a3计算晶胞的边长。
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