2021届新高考选考化学一轮复习人教版晶体结构与性质作业 7页

晶体结构与性质 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。‎ ‎1．下表所列物质晶体的类型全部正确的一组是(　　)‎ 选项 共价晶体 离子晶体 分子晶体 A 氮化硅 磷酸 单质硫 B 单晶硅 氯化铝 白磷 C 金刚石 烧碱 冰 D 铁 尿素 冰醋酸 解析：选C。A项，磷酸属于分子晶体；B项，氯化铝属于分子晶体；D项，铁属于金属晶体，尿素属于分子晶体。‎ ‎2．据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含C60，也有Si60结构。下列叙述正确的是(　　)‎ A．该物质有很高的熔点、很大的硬度 B．该物质形成的晶体属于分子晶体 C．该物质分子中Si60被包裹在C60里面 D．该物质的相对分子质量为1 200‎ 解析：选B。由分子式及信息可知，该物质为分子晶体，A错误，B正确；Si的原子半径大于C，所以Si60的体积大于C60的体积，C错误；相对分子质量为(12＋28)×60＝2 400，D错误。‎ ‎3．(2020·郑州联考)萤石(CaF2)是一种难溶于水的固体。下列实验事实能说明CaF2一定是离子晶体的是(　　)‎ A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B．CaF2的熔、沸点较高，硬度较大 C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电 D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小 解析：选C。难溶于水，其水溶液的导电性极弱，不能说明CaF2一定是离子晶体；熔、沸点较高，硬度较大，也可能是共价晶体的性质，不能说明CaF2一定是离子晶体；熔融状态下可以导电，一定有自由移动的离子生成，说明CaF2一定是离子晶体；CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小，只能说明CaF2是极性“分子”，不能说明CaF2一定是离子晶体。‎ ‎4．下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)(　　)‎ A．124 g P4中含有P—P键的个数为4NA B．12 g石墨中含有C—C键的个数为1.5NA C．12 g金刚石中含有C—C键的个数为4NA D．60 g SiO2中含有Si—O键的个数为2NA 解析：选B。A项，×6NA mol－1＝6NA；B项，×1.5NA mol－1＝1.5NA；C项，×2NA mol－1＝2NA；D项，×4NA mol－1＝4NA。‎ ‎5．某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示，A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为(　　)‎ A．B2A　　　　　　　　 B．BA2‎ C．B7A4 D．B4A7‎ 解析：选B。根据均摊法，A在正方体内，晶胞中的8个A离子完全被这1个晶胞占用；B分别在顶点和面心，顶点上的离子被1个晶胞占用，面心上的离子被1个晶胞占用，所以1个晶胞实际占用的B离子为8×＋6×＝4，则该晶体的化学式为BA2。‎ ‎6.二氧化硅有晶体和无定形两种形态，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。除石英外，SiO2还有磷石英和方英石等多种变体。方英石结构和金刚石相似，其结构单元如图。下列有关说法中正确的是(　　)‎ A．方英石晶体中存在着SiO4结构单元 B．1 mol Si形成2 mol Si—O键 C．图中所示的结构单元中实际占有18个硅原子 D．方英石晶体中，Si—O键之间的夹角为90°‎ 解析：选A。由方英石结构示意图知方英石晶体中存在着SiO4的结构单元，A项正确；1 mol Si形成4 mol Si—O键，B项错误；题图所示的结构单元实际占有的硅原子数：8×＋6×＋4＝8个，C项错误；方英石晶体中存在着SiO4的结构单元，说明Si—O键之间的夹角为109°28′，D项错误。‎ ‎7．钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的晶胞结构如图所示，它的化学式是(　　)‎ A．BaTi8O12 B．BaTi4O5‎ C．BaTiO4 D．BaTiO3‎ 解析：选D。仔细观察钛酸钡晶体的晶胞结构示意图可知，Ba2＋在立方体的体心，完全属于该晶胞；Ti4＋处于立方体的8个顶点，每个Ti4＋为与之相连的8个立方体所共用，即每个Ti4＋只有属于该晶胞；O2－处于立方体的12条棱的中点，每条棱为4个立方体共用，即每个O2－只有属于该晶胞，则钛酸钡晶体中Ba2＋、Ti4＋、O2－的个数比为1∶∶＝1∶1∶3。‎ ‎8.已知CsCl晶体的密度为ρ g·cm－3，NA为阿伏加德罗常数的值，相邻的两个Cs＋的核间距为 a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为(　　)‎ A．NA·a3·ρ B． C． D． 解析：选A。每个晶胞中Cs＋为8×＝1个，Cl－为1个，即一个CsCl晶胞中含有一个CsCl微粒，V＝a3，Mr＝ρ·V·NA＝ρ·a3·NA。‎ 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。‎ ‎9．下列关于晶体的说法一定正确的是(　　)‎ A．分子晶体中都存在共价键 B．如图CaTiO3晶体中每个Ti4＋与12个O2－相邻 C．SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子以共价键相结合 D．金属晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高 解析：选BC。有些单原子的分子晶体中不存在共价键，如稀有气体构成的晶体，A错；由题图可知，CaTiO3晶体中Ti4＋位于顶点而O2－位于面心，所以CaTiO3晶体中每个Ti4＋与12个O2－相邻，B正确；SiO2晶体中每个Si原子与4个O原子以共价键相结合，C正确；有些金属晶体的熔点比分子晶体的熔点低，如汞在常温下为液体，D错。‎ ‎10．(2020·海口模拟)二茂铁[(C5H5)2Fe]的发现是有机金属化合物研究中具有里程碑意义的事件，它开辟了有机金属化合物研究的新领域。已知二茂铁的熔点是173 ℃(在100 ℃时开始升华)，沸点是249 ℃，不溶于水，易溶于苯、乙醚等非极性溶剂。下列说法不正确的是(　　)‎ A．二茂铁属于分子晶体 B．在二茂铁结构中，C5H与Fe2＋之间形成的化学键类型是离子键 C．已知环戊二烯的结构式为，则其中仅有1号碳原子采取sp3杂化 D．C5H中一定含π键 解析：选B。A项，根据二茂铁熔点低、易升华，易溶于苯、乙醚等非极性溶剂可知，二茂铁为分子晶体，正确；B项，C5H提供孤电子对，Fe2＋提供空轨道，二者形成配位键，错误；C项，1号碳原子含有4个σ键，无孤电子对，杂化类型为sp3，2、3、4、5号碳原子有3个σ键，无孤电子对，杂化类型为sp2，因此仅有1号碳原子采取sp3杂化，正确；D项，C5H中碳原子没有达到饱和，存在碳碳双键，成键原子间只能形成一个σ键，另一个键必然形成π键，正确。‎ ‎11．如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(　　)‎ 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，是共价晶体 C．水分子间通过H—O键形成冰晶体 D．冰晶体熔化时，水分子之间的空隙减小 解析：选AD。冰是水分子之间通过氢键结合而成的分子晶体，B、C错误。‎ ‎12．下图分别代表NaCl、金刚石、干冰、石墨结构的一部分。下列说法正确的是(　　)‎ A．NaCl晶体只有在熔融状态下离子键被完全破坏，才能形成自由移动的离子 B．金刚石中存在的化学键只有共价键，不能导电 C．干冰中的化学键只需吸收很少的热量就可以破坏，所以干冰容易升华 D．石墨中碳原子的最外层电子都参与了共价键的形成，故熔点很高、硬度很大 解析：选B。A项，NaCl是离子化合物，在溶于水或熔融状态下离子键均能被完全破坏，错误；B项，金刚石为共价晶体，化学键只有共价键，不能导电，正确；C项，干冰属于分子晶体，干冰升华是物理变化，破坏的是分子间作用力，化学键不变，错误；D项，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六边形的平面层状结构，而每个碳原子还有一个2p轨道，其中有一个2p电子，这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键，因而这些π电子可以在整个碳原子平面中运动，类似金属键的性质，石墨为层状结构，层与层之间通过范德华力连接，所以石墨的熔点很高，但硬度较小，错误。‎ 三、非选择题 ‎13．(1)SiC的晶体结构与晶体硅相似，其中C原子的杂化方式为________，微粒间存在的作用力是________，SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是________________。‎ ‎(2)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高，其原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(3)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π键。从原子半径大小的角度分析产生这种差异的原因：____________________________________________。‎ SiO2为________晶体，CO2为________晶体，所以熔点：CO2________(填“<”“＝”或“>”)SiO2。‎ ‎(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2四种晶体的构成微粒种类分别是_________，熔化时克服的微粒间的作用力分别是______________________________________________。‎ 解析：(1)SiC的晶体结构与晶体硅相似，晶体硅中一个硅原子与周围四个硅原子相连，‎ 呈正四面体结构，所以杂化方式是sp3，则SiC晶体中C原子杂化方式为sp3；因为SiC键的键长小于SiSi键，所以熔、沸点高低顺序为SiC>Si。‎ ‎(2)SiC的电子总数是20，则该氧化物为MgO；离子键的强弱与离子晶体中离子所带电荷数成正比，与离子半径成反比，MgO与CaO中的离子所带电荷数相同，但Mg2＋半径比Ca2＋小，故MgO的离子键强，熔点高。‎ ‎(3)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，不能形成稳定的π键。SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体，所以熔点：SiO2>CO2。‎ ‎(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为共价晶体，构成微粒为原子，熔化时破坏共价键；CO2为分子晶体，由分子构成，以分子间作用力结合。‎ 答案：(1)sp3　共价键　SiC>Si ‎(2)Mg　Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO的离子键强 ‎(3)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，pp轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π键　共价　分子　<‎ ‎(4)原子、原子、原子、分子　共价键、共价键、共价键、分子间作用力 ‎14．硫、钴及其化合物用途非常广泛。回答下列问题：‎ ‎(1)基态Co原子价电子排布图为________________，第四电离能I4(Co)＜I4(Fe)，其原因是_______________________________________；Co与Ca同周期且最外层电子数相同，单质钴的熔、沸点均比钙大，其原因是________________________________________。‎ ‎(2)单质硫与熟石灰加热产物之一为CaS3，S的立体构型是________，中心原子杂化方式是________。‎ ‎(3)K和Na位于同一主族，K2S的熔点为840 ℃，Na2S的熔点为950 ℃，前者熔点较低的原因是_________________________________________________________________。‎ ‎(4)S与O、Se、Te位于同一主族，它们的氢化物的沸点如图所示，沸点按图像所示变化的原因是_________________________________________________________。‎ ‎(5)钴的一种化合物晶胞结构如图所示。‎ ‎①已知A点的原子坐标参数为(0，0，0)，B点的原子坐标参数为，则C点的原子坐标参数为________。‎ ‎②已知晶胞参数a＝0.548 5 nm，则该晶体的密度为________________g·cm－3(列出计算表达式即可)。‎ 解析：(1)基态Co原子价电子排布式为3d74s2，价电子排布图为。‎ ‎(2)S中心原子S原子上的孤电子对的数目为＝2，形成σ键的数目是2，为sp3杂化，立体构型是V形。‎ ‎(5)①已知A点的原子坐标参数为(0，0，0)，B是面心，则B点的原子坐标参数为，C是体心，则C点的原子坐标参数为。②立方晶胞顶点粒子占，面上粒子占，晶胞内部粒子为整个晶胞所有，因此一个晶胞中含有Ti4＋的个数为8×＝1，O2－的个数为6×＝3，Co2＋的个数为1，则晶胞质量m＝，晶胞参数a＝0.548 5 nm＝0.548 5×10－7 cm，则晶胞的体积V＝(0.548 5×10－7)3 cm3，因此晶胞的密度ρ＝＝ g·cm－3。‎ 答案：(1)　铁失去的是较稳定的3d5上的一个电子，钴失去的是3d6上的一个电子　钴的原子半径比钙小，价电子数比钙多，钴中金属键比钙中强 ‎(2)V形　sp3　(3)K＋的半径比Na＋大，K2S的离子键比Na2S弱　(4)H2O分子间存在氢键，其他三种分子间不含氢键，所以H2O沸点最高；H2S、H2Se及H2Te的结构相似，随着相对分子质量的增大，范德华力增强，所以沸点逐渐升高　(5)①　　②