学年人教版选修3 第3章 晶体结构与性质 作业.docx

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学年人教版选修3第3章晶体结构与性质作业

第3章晶体结构与性质

一、单选题

1.我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：

HCHO＋O2

CO2＋H2O。

下列有关说法正确的是（　　）

A．该反应为吸热反应

B．CO2分子晶体中的化学键为非极性键，

C．HCHO分子中既含σ键又含π键

D．每生成1.8gH2O消耗2.24LO2

2.下列说法错误的是（　　）

A．离子晶体中阴阳离子间的作用力为静电引力

B．离子键没有方向性和饱和性

C．在氯化铯晶体中无CsCl分子单独存在

D．CaF2晶胞中F－的配位数为4

3.下列说法不正确的是（　　）

A．离子晶体的晶格能越大离子键越强

B．阳离子的半径越大则可同时吸引的阴离子越多

C．通常阴、阳离子的半径越小、电荷越大，该阴阳离子组成离子化合物的晶格能越大

D．拆开1mol离子键所需的能量叫该离子晶体的晶格能解析A，离子键与电荷成正比，与离子半径成反比，晶格能与电荷成正比，与离子半径成反比，所以离子晶体的晶格能越大离子键越强，故A正确；B，阳离子半径越大，其表面积越大，与阴离子接触面积越大，吸引阴离子越多，故B正确；C，离子晶体的晶格能与离子半径成反比，与电荷成正比，故C正确；D，晶格能是气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，不是拆开1mol离子键所需的能量，故D错误．故选D

4.最近发现一种由M、N两种原子构成的气态团簇分子，如图所示。

实心球•表示N原子，空心球○表示M原子，则它的化学式为（　　）

A．M4N4B．MNC．M14N13D．M4N5

5.金属钾晶体为体心立方结构，则在单位晶胞中钾原子的个数是

A．4B．3C．2D．1

6.金属晶体的熔沸点之间的差距是由于

A．金属键的强弱不同B．金属的化合价的不同

C．金属的晶体中电子数的多少不同D．金属的阳离子的半径大小不同

7.某离子晶体的晶体结构示意图如图，晶体中氧的化合价可看作部分为0价，部分为﹣2价．则下列说法错误的是（　　）

A．晶体中与每个A+距离最近的A+有12个

B．晶体中，阴离子与阳离子个数之比为1：

1

C．该离子晶体化学式为A2O2

D．晶体中，0价氧原子与﹣2价氧原子的数目比为3：

1

8.能与氢氧化钠溶液反应且属化合物的原子晶体是（　　）

A．铝B．金刚石C．硅D．二氧化硅

9.已知SiC晶体具有较大的硬度，且原子间均以单键结合，下列关于晶体的说法正确的是（　　）

A．SiC晶体是分子晶体

B．SiC晶体中，C-Si键的键长比金刚石中C-C键的键长要短

C．SiC晶体中微粒间通过离子键结合

D．SiC晶体中每个C原子连接4个Si原子，而每个Si原子连接4个C原子

10.以下叙述中，错误的是（　　）

A．钠原子和氯原子作用生成NaCl后，其结构的稳定性增强

B．在氯化钠中，除氯离子和钠离子的静电吸引作用外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用

C．任何离子键在形成的过程中必定有电子的得与失

D．金属钠与氯气反应生成氯化钠后，体系能量降低

11.下列推论正确的

A．SiH4的沸点高于CH4，可推测PH3的沸点高于NH3

B．NH4+为正四面体结构，可推测出PH4+也为正四面体结构

C．CO2晶体是分子晶体，可推测SiO2晶体也是分子晶体

D．C2H6是碳链为直线型的非极性分子，可推测C3H8也是碳链为直线型的非极性分子

12.氯化硼的熔点为-107℃，沸点为12.5℃，在其分子中键与键之间的夹角为120o，它能水解，有关叙述正确的是（　　）

A．氯化硼液态时能导电而固态时不导电

B．氯化硼加到水中使溶液的pH升高

C．氯化硼分子呈正三角形，属极性分子

D．氯化硼遇水蒸气会产生白雾

13.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，是原子晶体

C．水分子间通过H﹣O键形成冰晶体

D．冰晶体熔化时，水分子之间的空隙增大

14.某固体仅由一种元素组成，其密度为5.0g·cm－3。

用X射线研究该固体的结构时得知：

在边长为10－7cm的正方体中含有20个原子，则此元素的相对原子质量最接近于下列数据中的（　　）

A．32

B．120

C．150

D．180

15.关于晶体与非晶体，正确的说法（　　）

A．区分晶体与非晶体最可靠的方法是比较硬度

B．凡有规则外形的物体就一定是晶体

C．一种物质不是晶体就是非晶体

D．具有各向异性的固体一定是晶体

16.石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料（结构示意图如下），可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景．下列说法正确的是（　　）

A．石墨烯与石墨互为同位素

B．0.12g石墨烯中含有6.02×1022个碳原子

C．石墨烯是一种有机物

D．石墨烯中的碳原子间以共价键结合

17.在amol石墨中含C—C键数为（　　）

A．4a×6.02×1023B．a×6.02×1023C．a×3/2×6.02×1023D．8a×6.02×1023

18.下列关于晶体的叙述中错误的是（　　）

A．金刚石中由共价键形成的最小的碳原子环上有六个碳原子　

B．NaCl晶胞中共有4个Na+和4个Cl﹣　

C．在CsCl晶体中每个Cs+周围紧邻的有8个Cl﹣，而和每个Cs+等距离紧邻的也有8个Cs+　

D．在面心立方最密堆积的金属晶体中，每个金属原子周围紧邻的有12个金属原子

19.已知某晶体由X、Y、Z三种元素组成的，其晶胞如图所示，则X、Y、Z三种元素的原子个数之比正确的是（　　）

A．1:

3:

1B．2:

6:

1C．4:

8:

1D．8:

1:

1

二、填空题

20.NaCl晶体模型如图所示，在NaCl晶NaCl的晶体结构体中，每个Na＋周围同时吸引________个Cl－，每个Cl－周围也同时吸引着________个Na＋；在NaCl晶胞中含有________个Na＋、________个Cl－，晶体中每个Na＋周围与它距离最近且相等的Na＋共有________个。

21.镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。

工业上从海水中提取镁时，先制备无水氯化镁，然后将其熔融电解，得到金属镁。

（1）以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有__________。

（2）已知MgO的晶体结构属于NaCl型。

某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示，请改正图中错误：

________________________________________________________。

（3）用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成烟火。

燃放时，烟火发出五颜六色的光，请用原子结构的知识解释发光的原因：

______________________________________。

22.二氧化硅是一种____________晶体，每个硅原子周围有个____________氧原子。

23.下列关于金属元素特征的叙述正确的是________。

①金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性　②金属元素在化合物中一般显正价　③金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱　④金属元素只有金属性，没有非金属性　⑤价电子数越多，金属性越强　⑥离子化合物中一定含有金属元素　⑦铵盐都只含有非金属元素，一定不含有金属元素

24.干冰、冰和砷化钾是典型的晶体，回答下列问题：

（1）如图为干冰晶体结构的一部分，试说明在每个CO2周围距离

a（其中a为立方体棱长）的CO2分子有_________个，该结构单元平均占有_________个CO2分子。

（2）水在不同的温度和压强条件下可以形成多种不同结构的晶体，冰晶体结构有多种。

其中冰－Ⅶ的晶体结构如下图所示。

①水分子的立体结构是________形，在酸性溶液中，水分子容易得到一个H＋，形成水合氢离子（H3O＋），水分子能与H＋形成配位键，其原因是在氧原子上有________，应用价电子对互斥理论（或模型）推测H3O＋的形状为__________。

②上述冰晶体中每个水分子与周围________个水分子以氢键结合，该晶体中1mol水形成_____mol氢键。

③实验测得冰中氢键的作用能为18.5kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0kJ·mol－1，这说明________________________________________________________________________。

④冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞（其晶胞结构如图，其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内）类似。

每个冰晶胞平均占有________个水分子，冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似的原因是

________________________________________________________________________。

（3）砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长、耗能少。

已知砷化镓的晶胞结构如图所示。

请回答下列问题：

①下列说法不正确的是______（填序号）

A．砷化镓晶胞结构与NaCl相同

B．砷化镓是原子晶体

C．电负性As>Ga

D．第一电离能As>Ga

E．砷化镓晶体中含有配位键

②Ga的核外电子排布式为___________。

③砷化镓可由（CH3）3Ga和AsH3在700℃下反应制得，（CH3）3Ga中镓原子的杂化方式为______，（CH3）3Ga分子是_________（极性或非极性）分子，AsH3分子空间构型为________，N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是____________。

（用氢化物分子式表示），AsH3沸点比NH3低，其原因是________________________________________________________________________。

④砷化镓晶胞中所包含的砷原子（白色球）个数为________，与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为__________。

三、计算题

25.NaCl晶体中Na+与Cl-都是等距离交错排列，若食盐的密度是2.2g·cm-3，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1,食盐的摩尔质量为58.5g·mol-1。

则食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离是多少？

答案解析

1.【答案】C

【解析】从题给信息入手分析，结合原子成键特点，在准确理解相关概念的前提下进行判断。

A．通过分析化学方程式可知，该反应等同于甲醛的燃烧，属于放热反应。

B．CO2的结构式为O===C===O，可见CO2中的共价键是由不同元素的原子形成的，属于极性键。

C．甲醛中碳原子采取sp2杂化，有三个等同的sp2杂化轨道伸向平面三角形的三个顶点，分别形成3个σ键，一个未参加杂化的p轨道与O原子的2p轨道形成π键。

D．根据题给化学方程式可知，每生成1.8g水消耗0.1mol氧气，但由于题中并没有给出温度和压强，所以不能确定氧气的体积一定为2.24L。

2.【答案】A

【解析】离子晶体中阴阳离子之间既有正、负电荷的引力，也有电子与电子、原子核与原子核之间的斥力。

3.【答案】C

【解析】由题意知，A，B为ⅥA族元素，且非金属性：

A>B。

C、D为ⅠA族元素，且金属性：

C>D。

故属于离子化合物的可能性最大的是C2A。

4.【答案】C

【解析】该物质是由M、N两种原子构成的气态团簇分子，属分子晶体，与离子晶体、原子晶体不同，它不存在共用和均摊问题，故该团簇分子中所含的M、N的原子数，即为化学式中M、N的原子数。

所以该物质的化学式为M14N13。

5.【答案】C

【解析】钾型晶体的晶胞为立方体，是非密置层的一种堆积方式，其中有8个顶点原子和1个体心原子，晶胞内含有

个原子，选项C符合题意。

6.【答案】A

【解析】金属键的强弱决定的，阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键越强，熔沸点越高。

7.【答案】D

【解析】选取一个A+为研究对象，然后选取一个过氧根离子为研究对象，通过该离子沿X、Y、Z三轴对晶体进行切割．

A，选取一个A+为研究对象，通过该离子沿X、Y、Z三轴对晶体进行切割，结合图片知，每个A+周围距离最近的A+有12个，故A正确．

B，根据图片知，每个A+周围有6个过氧根离子，每个过氧根离子周围有6个A+，所以该晶体中，阴离子与阳离子个数之比为1：

1，故B正确．

C，根据图片知，每个A+周围有6个过氧根离子，每个过氧根离子周围有6个A+，所以该晶体中，阴离子与阳离子个数之比为1：

1，该离子的化学式为AO2，故C错误．

D，该晶体中0价氧原子和﹣2价氧原子的个数比为：

所以是1.5：

0.5=3：

1，故D正确。

8.【答案】D

【解析】A，铝属于金属晶体，能与氢氧化钠溶液反应，是单质不是化合物，故A错误；B，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B错误；C，硅属于原子晶体，能与氢氧化钠溶液反应，是单质不是化合物，故C错误；D，二氧化硅属于原子晶体，能与氢氧化钠溶液反应，是化合物，故D正确；故选D．

9.【答案】D

【解析】A．SiC晶体具有较大的硬度，则SiC晶体是原子晶体，故A错误；B．因Si的原子半径比C原子半径大，则SiC晶体中，C-Si键的键长比金刚石中C-C键的键长要长，故B不正确；C．SiC晶体中构成微粒为原子，微粒间通过共价键合，故C错误；D．原子间均以单键结合，则SiC晶体中每个C原子连接4个Si原子，而每个Si原子连接4个C原子，故D正确；故选D．

10.【答案】C

【解析】活泼的金属原子和活泼的非金属原子之间形成离子化合物，阳离子和阴离子均达到稳定结构。

这样体系的能量降低，其结构的稳定性增强，故A，D不符合题意；阴、阳离子结合成化合物的静电作用叫做离子键，静电作用包括相互吸引和相互排斥两个方面，B不符合题意；离子键的形成并不一定发生电子的得失，如Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应，Ba2＋与SO42－结合生成BaSO4沉淀，有离子键形成，但没有电子得失，C符合题意。

11.【答案】B

【解析】氨气分子之间存在氢键，沸点高于PH3的；SiO2晶体不是分子晶体；C3H8不是直线型的，碳链呈锯齿形且为极性分子。

12.【答案】D

【解析】A，氯化硼熔沸点都较低说明是分子化合物，所以液态是不导电；

B，错误，氯化硼水解产生HCl，使得溶液PH降低；

C，不正确，因为其分子构型对称正负电荷重心重合，所以属于非极性分子；

D，正确，因为氯化硼水解生成的HCl在空气中形成白雾。

故选D

13.【答案】A

【解析】在冰晶体中分子之间是通过氢键作用，是分子晶体，在每个水分子中氧原子按sp3方式杂化，每个水分子都可以与另外四个水分子形成氢键，而氢键具有方向性和饱和性，

A，水分子中氧原子按sp3方式杂化，每个水分子都可以与另外四个水分子形成氢键，而氢键具有方向性，所以每个水分子与另外四个水分子形成四面体，故A正确；B、冰晶体虽然具有空间网状结构，但分子之间是氢键，所以是分子晶体，故B错误；

C，水分子之间是通过氢键作用的，故C错误；

D，由于氢键有方向性，分子之间的空隙较大，当晶体熔化时，氢键被破坏，水分子之间的空隙减小，故D错误；

14.【答案】C

【解析】一个正方体的体积为（10－7）3＝10－21cm3，质量为5×10－21g，则1mol该元素原子的质量为5×10－21/20×6.02×1023＝150.5g，其数值与该元素的相对原子质量相等，所以选C。

15.【答案】D

【解析】区分晶体与非晶体最可靠的方法是X-射线衍射实验，A项错误；晶体与非晶体的区别在于晶体有固定的熔点，非晶体没有熔点，与物体有没有规则外形无关．B项错误；二氧化硅有晶体和非晶体两种形式，选项C错误；D正确．

16.【答案】D

【解析】A，石墨烯与石墨均是碳元素形成的单质，应是互为同素异形体的关系，而同位素应是同一元素不同原子间的互称，故A错误；

B，0.12g石墨含=6.02×1021个碳原子，故B错误；

C，有机物通常指含碳元素的化合物，而石墨烯显然是由碳原子构成的单质，故C错误；

D，石墨烯是由石墨剥离而成，即是石墨中的一层，碳原子间是以共价键结合，故D正确；

17.【答案】C

【解析】在石墨晶体中，每一个碳原子与3个碳原子构成3个共价键，但属于这个碳原子的化学键只占3，因此，每个碳原子可形成3×1/2＝3/2个C—C共价键。

即amolC原子可形成a×3/2×6.02×1023个共价键。

18.【答案】C

【解析】A，金刚石结构中，每个碳原子能形成4个共价键，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子，故A正确；

B，根据均摊法，氯化钠晶胞中，氯离子个数4，钠离子个数4，故B正确；

C，在CsCl晶体中每个Cs+周围都紧邻8个Cl﹣，每个Cs+等距离紧邻的有6个Cs+，

故C错误；

D，面心立方晶胞中，每个顶点、面心上各有一个金属原子，所以每个金属原子周围紧邻的有3×8×0.5=12个金属原子，故D正确；

19.【答案】A

【解析】Z处在立方体的中心，完全属于该晶胞；Y处于立方体的12条棱的中点，每条棱为4个立方体共用，故每个Y只有

属于该晶胞；X处于立方体的8个顶点，每个X为与之相连的8个立方体共用，即只有

属于该晶胞，即晶胞中X∶Y∶Z＝

∶

∶1＝1∶3∶1，A符合题意。

20.【答案】6　6　4　4　12

【解析】在氯化钠晶体中，一个Na＋位于晶胞的中心，12个Na＋分别位于晶胞的12条棱上，则属于该晶胞的Na＋相当于3个

，因此一个晶胞中共含有4个Na＋；8个Cl－分别位于晶胞的8个顶点上，则属于该晶胞的Cl－相当于1个

，6个Cl－分别位于晶胞的6个面心上，则属于该晶胞的Cl－相当于3个

，所以一个晶胞中共含有4个Cl－。

可见NaCl晶体中Na＋、Cl－的个数比为1∶1。

图中位于晶胞中心的Na＋实际上共有3个平面通过它，通过中心Na＋的每个平面都有4个Na＋位于平面的四角，这4个Na＋与中心Na＋距离最近且距离相等。

所以在NaCl晶体中，每个Na＋周围与它距离最近且距离相等的Na＋共有12个，按相似的方法可推出每个Cl－周围与它距离最近且距离相等的Cl－也共有12个。

21.【答案】

（1）增强熔融盐的导电性

（2）空心球应为O2－，实心球应为Mg2＋；8号空心球应改为实心球

（3）电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以发光的形式释放能量

【解析】

（1）这些物质不能实际参与反应，是为了增强熔融盐的导电性。

（2）Mg2＋和O2－的半径是O2－>Mg2＋，故空心球应为O2－，实心球应为Mg2＋；图中应该黑白球交替出现，故8号球应为实心球。

（3）电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以发光的形式释放能量。

22.【答案】原子；4

【解析】二氧化硅晶体中Si与O以共价键结合，并向空间伸展成网状结构是属于原子晶体．二氧化硅晶体中Si与O以共价键结合，并向空间伸展成网状结构是属于原子晶体，每个Si原子能形成4个共价键，即每个Si原子结合4个O原子，

23.【答案】②③

【解析】有些金属离子有还原性，如Fe2＋，①错；金属元素在化合物中一般显正价，金属原子越容易失去电子，其对应的离子（如Fe对应Fe2＋）就越难得到电子，即氧化性越弱，②、③正确；位于硼—砹分界线附近的元素有金属性也有非金属性，④错；Al的价电子数比Na多但Na的金属性比Al强，NH4Cl等离子化合物中不含有金属元素，（NH4）2Fe（SO4）2、（NH4）2Cr2O7等铵盐中含有金属元素，⑤、⑥、⑦错。

24.【答案】

（1）12　4　

（2）①V　孤电子对　三角锥形

②4　2　③冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键　④8　　水中的O原子和金刚石中的C原子都为sp3杂化，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性

（3）①A　②1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1

③sp2　非极性分子　三角锥形　NH3>AsH3>PH3　由于NH3分子间存在氢键，分子间作用力大，而AsH3分子间不形成氢键，分子间作用力弱，所以NH3的沸点高于AsH3　④4　正四面体

【解析】

（1）在每个面心CO2的周围距离

a的CO2位于正方形的四个顶点，经过面心CO2的正方形有四个，所以应为12个。

该结构单元平均占有的CO2分子个数为6×

＋8×

＝4个。

（2）①水分子中O原子的价电子对数＝

＝4，孤电子对数为2，所以水分子为V形分子，H2O分子能与H＋形成配位键，其原因是在O原子上有孤对电子，H＋离子有空轨道。

H3O＋价电子对数

＝4，含有1对孤对电子，故H3O＋为三角锥形。

②观察图示晶体结构可知，该水分子与周围4个水分子以氢键结合，每2个水分子间形成1个氢键，故1mol水可形成4mol×0.5＝2mol氢键。

③冰中氢键的作用能为18.5kJ·mol－1，而冰熔化热为5.0kJ·mol－1，说明冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中仍存在氢键。

④每个冰晶胞平均含有水分子数为：

4＋6×

＋8×

＝8。

H2O分子中的O原子中形成2个σ键，并含有2个孤电子对，金刚石中每个C原子含有4个σ键且没有孤电子对，所以水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子只可以与相邻的4个水分子形成氢键，导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似。

（3）①氯化钠为面心立方晶胞，砷化镓为六方晶胞，两者晶胞结构不同，A不正确；由图示可知砷化镓中原子间以共价键结合成网状结构，其晶体属于原子晶体，B正确。

同周期从左到右元素的元素的电负性增大，As和Ga处于同一周期，而处于ⅤA族的As4p电子处于半满的较稳定结构，C和D均正确；由于Ga原子最外层只有3个电子，而每个Ga原子与4个As原子成键，因此其中一个共价键必为配位键，E正确。

②Ga位于第4周期第ⅢA族，价电子排布式为4s24p1。

因此其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。

③Ga的价电子对数为

＝3，孤电子对数为0，所以Ga原子的杂化方式为sp2，（CH3）3Ga分子中三个C－Ga－C键的键角均为120℃，所以该分子为非极性分子。

AsH3分子中的As采取sp3杂化，As的价电子对数为

＝4，孤电子对数为1，所以该分子为三角锥形。

由于NH3分子间存在氢键，分子间作用力大，而AsH3、PH3分子间不能形成氢键，分子间作用力弱，所以NH3的沸点最高，由于AsH3的相对分子质量大于PH3，故AsH3的沸点高于PH3。

④根据“均摊法”：

白色球个数为6×

＋8×

＝4。

由与同一镓原子相连的砷原子有4个，可知镓采取sp3杂化，所以与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为正四面体形。

25.【答案】两个距离最近的Na+中心间的距离

=4.0×10-8cm。

【解析】从上述NaCl晶体结构模型中分割出一个小立方体，如图中所示:

其中a代表其边长,d代表两个Na+中心间的距离。

由此小立方体不难想像出顶点上的每个离子均为8个小立方体所共有。

因此小立方体含Na+:

4×1/8=1/2,含Cl-:

4×1/8=1/2,即每个小立方体含有1/2个（Na+-Cl-）离子对，

每个小立方体的质量