山東專用2024高考化學一輪復習課時作業(yè)33晶體結構與性質含解析

PAGEPAGE11課時作業(yè)33晶體結構與性質時間：45分鐘一、選擇題(每小題只有一個選項符合題意)1．下列說法正確的是(B)A．分子晶體都具有分子密積累的特征B．分子晶體中，分子間作用力越大，通常熔點越高C．分子晶體中，共價鍵鍵能越大，分子的熔、沸點越高D．分子晶體中，分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定解析：含有氫鍵的分子晶體不具有分子密積累的特征，如冰，A錯誤；分子晶體的熔、沸點凹凸與分子間作用力的大小有關，分子間作用力越大，熔、沸點越高，B正確，C錯誤；分子的穩(wěn)定性與化學鍵的強弱有關，與分子間作用力的大小無關，D錯誤。2．下表給出了幾種物質的熔、沸點：NaClMgCl2SiCl4單質B熔點/℃801710－682300沸點/℃14651418572500下列有關說法中錯誤的是(D)A．SiCl4可能是分子晶體B．單質B可能是原子晶體C．1500℃時，NaCl可形成氣態(tài)分子D．MgCl2水溶液不能導電解析：由表中所給熔、沸點數(shù)據(jù)可知，SiCl4的熔、沸點最低，可能為分子晶體；單質B的熔、沸點最高，可能為原子晶體；NaCl的沸點是1465℃，則1500℃時，NaCl可形成氣態(tài)分子；MgCl2屬于離子晶體，水溶液能導電。3．下列有關金屬晶體的積累模型的說法正確的是(C)A．金屬晶體中的原子在二維平面有三種放置方式B．金屬晶體中非密置層在三維空間可形成兩種積累方式，其配位數(shù)都是6C．鎂型積累和銅型積累是密置層在三維空間形成的兩種積累方式D．金屬晶體中的原子在三維空間的積累有多種方式，其空間的利用率相同解析：金屬晶體中的原子在二維平面只有密置層和非密置層兩種放置方式，A錯誤；非密置層在三維空間可形成簡潔立方積累和體心立方積累兩種積累方式，其配位數(shù)分別是6和8，B錯誤；金屬晶體中的原子在三維空間有四種積累方式，其中鎂型積累和銅型積累是密置層在三維空間形成的兩種積累方式，其空間利用率較高，C正確，D錯誤。4．鋅與硫所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。下列推斷正確的是(D)A．該晶體屬于分子晶體B．該晶胞中Zn2＋和S2－數(shù)目不相等C．陽離子的配位數(shù)為6D．氧化鋅的晶格能大于硫化鋅解析：選項A，該晶體屬于離子晶體；選項B，從晶胞圖分析，含有Zn2＋的數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，S2－位于立方體內，S2－的數(shù)目為4，所以該晶胞中Zn2＋與S2－的數(shù)目相等；選項C，在ZnS晶胞中，1個S2－四周距離最近的Zn2＋有4個，1個Zn2＋四周距離最近的S2－有4個，則S2－的配位數(shù)為4，Zn2＋的配位數(shù)也為4；選項D，ZnO和ZnS中，O2－的半徑小于S2－的半徑，離子所帶的電荷數(shù)相等，所以ZnO的晶格能大于ZnS。5．下列有關晶胞的說法正確的是(C)A．晶胞中所含粒子數(shù)即為晶體的化學式B．若晶胞為六棱柱，則側棱上的粒子為2個晶胞共用C．若晶胞為六棱柱，頂點上的粒子為6個晶胞共用D．晶胞中不行能存在多個粒子解析：A項，晶胞中的粒子數(shù)不肯定為晶體的化學式，如金屬銅的晶胞中，Cu原子個數(shù)為4；B項，六棱柱側棱上的粒子為3個晶胞共用；C項，如圖所示頂點為6個晶胞共用；D項，晶胞內可能存在多個粒子，如NaCl晶胞。6．下列有關說法正確的是(A)A．物質熔、沸點的凹凸依次是晶體硅>氯化鈉>冰>氖氣B．粒子半徑由大到小的依次是H＋>Li＋>H－C．金剛石的硬度、熔點、沸點都低于晶體硅D．CO2、HCl、CF4、PCl3四種物質分子中的全部原子都滿意最外層為8電子的穩(wěn)定結構解析：B項中粒子半徑由大到小依次是H－>Li＋>H＋；C項中由于金剛石的鍵長小于晶體硅的，所以硬度、熔點、沸點較大；D項中HCl中的H最外層不能滿意8電子穩(wěn)定結構。7.如圖所示是CsCl晶體的晶胞(晶體中最小的重復單元)已知晶體中2個最近的Cs＋核間距離為acm，氯化銫的式量為M，NA為阿伏加德羅常數(shù)，則CsCl晶體的密度為(單位：g/cm3)(C)A.eq\f(8M,a2NA) B.eq\f(a3M,8NA)C.eq\f(M,a3NA) D.eq\f(a3M,NA)解析：因為一個晶胞的邊長為acm，則其體積為a3cm3，故1mol氯化銫的體積為a3NAcm3，而1mol氯化銫的質量為Mg，故CsCl晶體的密度為eq\f(M,a3NA)g·cm－3。二、非選擇題8．(2024·江西上饒重點中學聯(lián)考)已知①～⑩號元素在周期表中的位置如圖。試回答下列問題：(1)上述元素中屬于d區(qū)的有⑧⑨(填編號)。(2)請依據(jù)等電子原理，寫出由②、③兩種元素組成的帶有一個單位負電荷離子的電子式：[eq\o\al(·,·)C??Neq\o\al(·,·)]－。(3)⑧號元素在元素周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族；⑩號原子處于基態(tài)時核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1；已知元素⑩和⑦的電負性分別為1.9和2.5，則⑩與⑦形成的化合物屬于共價(填“離子”或“共價”)化合物。(4)③號元素原子與①號元素原子形成的原子個數(shù)比為1∶3的分子X的空間構型為三角錐形；X在①與④形成的化合物Y中的溶解度很大，其主要緣由是水分子和氨分子間能形成氫鍵，且水分子和氨分子都是極性分子；X分子中中心原子為sp3雜化；X分子與⑩號元素對應的二價陽離子形成的配離子的化學式為[Cu(NH3)4]2＋。(5)⑤號元素原子與Tl元素形成的晶體的晶胞如圖所示，該物質的化學式為NaTl；若忽視⑤原子，則此晶體中Tl的空間結構跟哪種常見物質的晶體結構一樣？金剛石。已知該晶體的密度為ρg·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體中晶胞邊長為eq\r(3,\f(8×23＋204,ρNA))×1010pm(只寫計算式)。解析：本題考查元素周期表結構、電負性、分子性質和晶胞計算等。(1)d區(qū)包括第ⅢB～ⅦB以及第Ⅷ族元素，依據(jù)題中所給元素在周期表的位置可知，位于d區(qū)的元素是⑧⑨。(2)C、N元素形成帶一個單位負電荷的微粒是CN－，和N2互為等電子體，N2的電子式為eq\o\al(·,·)N??Neq\o\al(·,·)，則CN－的電子式為[eq\o\al(·,·)C??Neq\o\al(·,·)]－。(3)⑧號元素為Fe，位于第四周期第Ⅷ族；⑩號元素為Cu，基態(tài)Cu原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1；⑦號元素為S，兩種元素電負性差值為2.5－1.9＝0.6<1.7，兩原子間構成共價鍵，即該化合物為共價化合物。(4)③號元素為N，①號元素為H，二者形成的原子個數(shù)比為1∶3的化合物為NH3，空間構型為三角錐形；①④形成的化合物為H2O，NH3在水中溶解度大的緣由是NH3和H2O都是極性分子，且NH3與H2O形成分子間氫鍵，增加NH3的溶解度；NH3中中心原子N有3個σ鍵，孤電子對數(shù)為eq\f(5－3×1,2)＝1，價層電子對數(shù)為4，雜化類型為sp3；NH3與Cu2＋形成配離子，Cu2＋為中心離子，NH3為配體，配位數(shù)為4，則配離子的化學式為[Cu(NH3)4]2＋。(5)⑤號元素為Na，依據(jù)晶胞結構，Na位于晶胞的棱上、晶胞內部，個數(shù)為12×eq\f(1,4)＋5＝8，Tl位于晶胞的頂點、面心和內部，個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8，則該物質的化學式為NaTl；Tl原子，空間構型與金剛石的結構一樣；設晶胞參數(shù)為apm，晶胞的質量為eq\f(8×23＋204,NA)g，晶胞的體積為(a×10－10)3cm3，依據(jù)密度的定義，晶胞的邊長為eq\r(3,\f(8×23＋204,ρNA))×1010pm。9．(2024·福建泉州質量檢測)NaCl是重要的化工原料?；卮鹣铝袉栴}：(1)元素Na的焰色反應呈黃色。價電子被激發(fā)到相鄰高能級后形成的激發(fā)態(tài)Na原子，其價電子軌道表示式為。(2)KBr具有NaCl型的晶體結構，但其熔點比NaCl低，緣由是K＋的半徑大于Na＋，Br－的半徑大于Cl－，KBr中離子鍵更弱，晶格能較低。(3)在適當?shù)臈l件下，電解NaCl水溶液可制得NaClO3。①NaCl水溶液中，不存在的微粒間作用力有A(填序號)。A.離子鍵B．極性鍵C．配位鍵D．氫鍵E．范德華力②ClOeq\o\al(－,3)的幾何構型為三角錐形，中心原子的雜化方式為sp3。(4)NaCl晶體在50～300GPa的高壓下和Cl2反應，可以形成一種新晶體，其立方晶胞如圖所示(大球為Cl，小球為Na)。①若A的原子坐標為(0,0,0)，B的原子坐標為(eq\f(1,2)，0，eq\f(1,4))，則C的原子坐標為(1，eq\f(3,4)，eq\f(1,2))。②晶體中，Cl構成的多面體包含20個三角形的面，與Cl緊鄰的Na個數(shù)為4。③已知晶胞參數(shù)為apm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體的密度為eq\f(259,NAa3)×1030g·cm－3(列出計算式)。解析：本題考查原子核外電子排布、焰色反應的原理、微粒間的相互作用、離子晶體的性質、原子坐標、晶胞的計算。(1)Na的焰色反應為黃色，基態(tài)Na原子的價電子排布式為3s1，當價電子被激發(fā)到相鄰高能級時，價電子排布式為3s03p1，其價電子軌道表示式為。(2)KBr和NaCl都是離子晶體，離子晶體的熔、沸點取決于離子鍵的強弱，由于鉀離子的半徑大于鈉離子，溴離子的半徑大于氯離子，因此溴化鉀中離子鍵更弱，晶格能較低，熔、沸點比氯化鈉低。(3)①氯化鈉溶于水后，離子鍵會被破壞，但水分子內的極性鍵、水合氫離子中的配位鍵、水分子間的氫鍵和范德華力都依舊存在，因此不存在的作用力只有離子鍵，A項符合；②在ClOeq\o\al(－,3)中，中心原子的孤電子對數(shù)為eq\f(7＋1－3×2,2)＝1，成鍵電子對數(shù)為3，因此中心原子的雜化方式為sp3雜化，該離子的空間構型為三角錐形。(4)①依據(jù)幾何關系，C原子位于立方體的右側面上，高度為立方體高度的一半，坐標應為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(3,4)，\f(1,2)))；②該晶胞中，Cl構成的多面體共有12個頂點，每個頂點為5個三角形共用，每個三角形平均占用3×eq\f(1,5)＝eq\f(3,5)個頂點，因此共包含eq\f(12,\f(3,5))＝20個三角形面，與Cl緊鄰的Na有4個；③晶胞中，Na分別位于頂點和體心，晶胞中共有8×eq\f(1,8)＋1＝2個Na,12個Cl都處于面上，晶胞中有12×eq\f(1,2)＝6個Cl，因此晶胞密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(2×23＋6×35.5,NA),a×10－10cm3)＝eq\f(259,NAa3)×1030g·cm－3。10.(2024·湖北荊、荊、襄、宜四地七校聯(lián)考)鹵素及其化合物廣泛存在于自然界中。回答下列問題：(1)光氣(COCl2)是一種重要的有機中間體，在農藥、醫(yī)藥、工程塑料、聚氨酯材料以及軍事上都有很多用途。光氣分子的立體構型為平面三角形，其三種元素的電負性由小到大的依次為C<Cl<O。寫出與COCl2互為等電子體的分子和離子：N2Cl2(或BF3、SO3等合理答案)、COeq\o\al(2－,3)(或NOeq\o\al(－,3)等合理答案)(各寫一種)。(2)日常生活中，看到的很多可見光，如霓虹燈，試從原子結構角度說明這一現(xiàn)象：原子核外電子發(fā)生躍遷，從激發(fā)態(tài)變?yōu)榛鶓B(tài)時以光的形式釋放能量。(3)區(qū)分晶態(tài)二氧化硅和非晶態(tài)二氧化硅最牢靠的科學方法是X-射線衍射試驗。(4)一種銅的溴化物晶胞結構如圖所示，若將圖中的Cu去掉，再把全部的Br換成Cu，得到晶體銅的晶胞結構，則晶體銅的積累方式為面心立方最密積累，某同學將基態(tài)銅原子的價電子錯誤地寫為3d94s2，違反了核外電子排布規(guī)律中的洪特規(guī)則(特例)。(5)下列關于上述銅的溴化物晶胞結構說法正確的是CD(填序號)。A.該化合物的化學式為CuBr2B.銅的配位數(shù)為8C.與Br緊鄰的Br有12個D.由圖中P點和Q點的原子坐標參數(shù)，確定R點的原子坐標參數(shù)為(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,4))(6)若圖中P點和R點的原子核間距為acm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶胞密度為eq\f(27\r(3),a3×NA)或eq\f(4×144,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,\r(3))a))3×NA)g·cm－3(列出計算式即可)。解析：本題考查分子的空間構型、電負性、等電子體、原子光譜法、X-射線衍射試驗、金屬原子的積累方式、晶胞的計算。(1)光氣的分子式為COCl2，結構式為，碳原子的孤電子對數(shù)為0，價層電子對數(shù)為3，則其空間結構為平面三角形；同一周期從左到右元素的電負性漸漸增大，非金屬性越強，電負性越大，所以C、O、Cl三種元素的電負性由小到大的依次為C<Cl<O；原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)也相等的微粒互為等電子體，COCl2的等電子體有N2Cl2、BF3、SO3等分子和COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)等離子。(2)光是電子釋放能量的重要形式之一，日常生活中，看到的很多可見光(如霓虹燈等)，都與原子核外電子發(fā)生躍遷，從激發(fā)態(tài)變?yōu)榛鶓B(tài)時以光的形式釋放能量有關。(3)晶態(tài)和非晶態(tài)二氧化硅結構上最大的不同是晶態(tài)二氧化硅為長程有序排列，非晶態(tài)為短程有序排列，區(qū)分晶態(tài)二氧化硅和非晶態(tài)二氧化硅最牢靠的科學方法是對固體進行X-射線衍射試驗。(4)晶胞中銅原子位于面心、頂點上，屬于面心立方最密積累；依據(jù)洪特規(guī)則，對于同一電子亞層中，當電子排布為全充溢、半充溢或全空時是比較穩(wěn)定的結構，基態(tài)銅原子價電子應為3d104s1，若寫為3d94s2，則違反了核外電子排布規(guī)律中的洪特規(guī)則(特例)。(5)依據(jù)均攤法，晶胞中含有的銅原子數(shù)目為4個，含有的溴原子數(shù)是8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，所以晶胞的化學式是CuBr，A錯誤；Cu原子與4個Br原子成鍵，Cu原子的配位數(shù)為4，B錯誤；依據(jù)晶胞圖可知，與每個Br緊鄰的Br有12個，C正確；圖中P點原子坐標參數(shù)為(0,0,0)，Q點原子坐標參數(shù)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，晶胞邊長設為1，P與R間的距離為晶胞體對角線長的eq\f(1,4)，則R點的原子坐標參數(shù)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))，D正確。(6)若Cu原子與最近的Br原子的核間距為acm，即為體對角線長的eq\f(1,4)，則該晶胞的邊長為eq\f(4a,\r(3))cm，該晶胞的體積為eq\f(64a3,3\r(3))cm3，一個晶胞中含有4個Br和4個Cu，因此一個晶胞的質量為eq\f(4×144,NA)g，故晶胞的密度計算表達式為eq\f(27\r(3),a3×NA)g·cm－3。11.(2024·廣東茂名五校聯(lián)考)翡翠的主要成分為NaAlSi2O6，還含有其他多種金屬陽離子，其中Cr3＋的含量確定其綠色的深淺。(1)NaAlSi2O6所含元素中，第一電離能最小的元素和電負性最大的元素組成的含有兩種化學鍵的化合物是Na2O2(寫化學式)。(2)基態(tài)Cr3＋的核外電子排布式為[Ar]3d3(或1s22s22p63s23p63d3)。(3)協(xié)作物K[Cr(C2O4)2(H2O)2]中的配體是C2Oeq\o\al(2－,4)、H2O，C2Oeq\o\al(2－,4)中碳原子的雜化軌道類型是sp2雜化，與H2O互為等電子體的離子是NHeq\o\al(－,2)(或PHeq\o\al(－,2)等)(任寫一種)。(4)一種鋁鎳合金的晶胞結構如圖所示，與其結構相像的化合物是d(填序號)。a.氟化鈣b.金剛石c.鈉d.氯化銫(5)Ca、O、Cr可以形成一種具有特別導電性的復合氧化物，晶胞結構如圖所示，其中Ca2＋、O2－采納面心立方最密積累方式。①該晶體的化學式為CaCrO3。②已知鈣離子、氧離子半徑分別為100pm、140pm，該晶胞的參數(shù)(邊長)為240eq\r(2)pm。③阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，該晶體密度的計算表達式為eq\f(140,NA240\r(2)×10－103)g·cm－3；晶胞中Cr4＋位于O2－所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長為240。解析：本題考查原子核外電子排布、配位鍵、雜化軌道理論、晶胞的計算。(1)元素非金屬性越強，電負性越大，金屬性越強，電負性越小，所以Na、Al、Si、O四種元素的電負性由大到小的依次為O>Si>Al>Na，四種元素中第一電離能最小的元素是Na，故NaAlSi2O6所含元素中，第一電離能最小的元素和電負性最大的元素組成的含有兩種化學鍵的化合物是Na2O2，其中含有共價鍵和離子鍵。(2)Cr為24號元素，基態(tài)Cr3＋的核外電子數(shù)為24－3＝21，核外電子排布式為[Ar]3d3或1s22s22p63s23p63d3。(3)K[Cr(C2O4)2(H2O)2]中的配體為C2Oeq\o\al(2－,4)和H2O；草酸根離子中每個C原子形成C＝O、C—C和C—O鍵，則C原子形成的σ鍵數(shù)目為3，無孤電子對，即價層電子對數(shù)為3，所以為sp2雜化；原子數(shù)相同、價電子數(shù)相同的微?；榈入娮芋w，則與H2O互為等電子體的離子應含有3個原子且價電子總數(shù)為8，有NHeq\o\al(－,2)、PHeq\o\al(－,2)等。(4)由圖可知鋁鎳合金的晶胞結構中，含Ni原子數(shù)目為1，Al原子數(shù)目為8×eq\f(1,8)＝1，化學式為AlNi，每個Ni原子四周有8個Al原子，每個Al原子四周有8個Ni原子，屬于體心立方積累。a項，氟化鈣中每個鈣離子四周有8個氟離子，每個氟離子四周有4個鈣離子；b項，金剛石為空間立體網狀結構，每個C原子四周有4個C原子；c項，金屬鈉是體心立方積累，鈉的配位數(shù)為8，即每個鈉原子四周與其距離最近的原子有8個，但鈉是單質，并不是化合物；d項，氯化銫晶體中，每個銫離子四周有8個氯離子，每個氯離子四周有8個銫離子，故選d項。(5)①依據(jù)晶胞結構圖和均攤法可知，晶胞中含O原子數(shù)為eq\f(1,2)×6＝3，Ca原子數(shù)為eq\f(1,8)×8＝1，Cr原子數(shù)為1，則化學式為CaCrO3；②已知鈣離子、氧離子半徑分別為100pm、140pm，則晶胞的面對角線長是2×(100＋140)pm＝480pm，所以該晶胞的參數(shù)(邊長)為240eq\r(2)pm；③阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，該晶體密度的計算表達式為ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(40＋52＋16×3g·mol－1,NAmol－1),240\r(2)×10－10cm3)＝eq\f(140,NA240\r(2)×10－103)g·cm－3；晶胞中Cr4＋位于O2－所形成的正八面體的體心，則該正八面體的邊長為eq\f(1,2)×240eq\r(2)×eq\r(2)pm＝240pm。12.(2024·河北衡水聯(lián)考)硼及其化合物的用途特別廣泛，回答下列問題。(1)下列B原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為A、D(填序號)。(2)H3BO3是一元弱酸，可用作醫(yī)用消毒劑，其水溶液呈酸性的原理為則1mol硼酸分子中含有的共用電子對數(shù)為3.612×1024(或6NA)。(3)BF3可用于制造火箭的高能燃料，其分子的空間構型是平面三角形，硼原子雜化方式是sp2；BF3能與乙醚發(fā)生反應：(C2H5)2O＋BF3→BF3·O(C2H5)