人教版高中化学选修三第三章 晶体结构与性质单元练习题.docx

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人教版高中化学选修三第三章晶体结构与性质单元练习题

第三章晶体结构与性质

一、单选题

1.下列说法正确的是（　　）

A．在含4molSi—O键的二氧化硅晶体中，氧原子的数目为4NA

B．金刚石晶体中，碳原子数与C—C键数之比为1∶2

C．30g二氧化硅晶体中含有0.5NA个二氧化硅分子

D．晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的原子晶体

2.下列有关金属元素特征的叙述正确的是（　）

A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性　　

B．金属元素在一般化合物中只显正价　　

C．金属元素在不同的化合物中的化合价均不同　　

D．金属元素的单质在常温下均为金属晶体

3.关于金属晶体的六方最密堆积的结构形式的叙述正确的是（　　）

A．晶胞是六棱柱

B．晶胞是六面体

C．每个晶胞中含4个原子

D．每个晶胞中含17个原子

4.有下列离子晶体的空间结构示意图．图中●和化学式中M分别代表阳离子，图中○和化学式中N分别代表阴离子，则化学式为MN2的晶体结构为（　　）

A．

B．

C．

D．

5.四氯化硅的分子结构与四氯化碳类似，对其作出如下推测：

①四氯化硅晶体是分子晶体

②常温常压下四氯化硅是液体

③四氯化硅分子是由极性键形成的分子

④四氯化硅熔点高于四氯化碳。

其中正确的是（　　）

A．只有①

B．只有①②

C．只有②③

D．①②③④

6.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

7.只有阳离子而没有阴离子的晶体是（　　）

A．金属晶体

B．原子晶体

C．离子晶体

D．分子晶体

8.某离子晶体中晶体结构最小的重复单元如下图:

A为阴离子,在立方体内,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

9.X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界中最硬的原子晶体。

下列叙述错误的是（　　）

A．WX4是沼气的主要成分

B．固态X2Y是分子晶体

C．ZW是原子晶体

D．玛瑙、水晶和玻璃的成分都是ZY2

10.某离子化合物的晶胞如图所示。

阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，则该离子化合物阴、阳离子的个数比为（　　）

A．1∶8

B．1∶4

C．1∶2

D．1∶1

二、双选题

11.（多选）如图为碘晶体晶胞结构．有关说法中正确的是（　　）

A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构

B．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子

C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体

D．碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力

12.（多选）下列有关晶体的叙述中，错误的是（）

A．离子晶体在熔化时，离子键被破坏，而分子晶体熔化时化学键不被破坏

B．白磷晶体中，结构粒子之间通过共价键结合

C．石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体

D．构成分子晶体的结构粒子中一定存在共价键

13.（多选）过渡元素的化合物是高温超导物质研究的热点．某过渡元素A与氧形成的化合物叫金红石，其晶体的最小结构单元如图．则下面有关金红石的说法正确的是（　　）

A．一定是共价化合物

B．可能是离子化合物

C．它的化学式为AO2

D．它的化学式为A3O2

14.（多选）下列性质适合分子晶体的是（　　）

A．熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电

B．熔点1003.1℃，液态时导电，水溶液导电

C．能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃

D．熔点97.81℃，易液化，液态时不导电

三、填空题

15.Mn、Fe均为第4周期过渡金属元素，两元素的部分电离能数据列于下表：

回答下列问题：

（1）Mn元素基态原子的价电子层的电子排布式为__________，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难。

对此你的解释是___________

________________________________________________________________________。

（2）金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如下图所示。

面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为________，Fe原子配位数之比为________。

16.根据你的生活经验和下表所提供的信息，分析并回答下列问题。

（1）为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？

（2）银的导电性比铜好，为什么导线一般用铜制而不用银制？

（3）为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？

（4）上述物理性质中与自由电子关系最为密切的是____________________________。

17.有一种蓝色的晶体，它的结构特征是Fe2＋和Fe3＋分别占据晶胞立方体互不相邻的顶点，立方体的每条棱上均有一个CN－。

（1）根据晶体结构的特点，推出这种蓝色晶体的化学式（用简单整数表示）______________。

（2）此化学式带何种电荷__________，如果Rn＋或Rn－与其结合成电中性粒子，此粒子的化学式为________________。

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。

（4）图II为石墨晶胞结构示意图，该晶胞中含有C原子的个数为______

19.

（1）有一种金属结构单元是一个“面心立方体”（注：

八个顶点和六个面分别有一个金属原子），该单元平均是由　　　　个金属原子组成的。

（2）如果有一种立方晶胞中每个顶点、面心、边心、体心都各有一个金属原子，则此晶胞有　　　　个金属原子。

四、推断题

20.如图表示一些晶体中的某些结构，请回答下列问题：

（1）代表金刚石的是（填编号字母，下同）________，其中每个碳原子与________个碳原子最近且距离相等。

金刚石属于________晶体。

（2）代表石墨的是________，每个正六边形占有的碳原子数平均为________个。

（3）代表NaCl的是________，每个Na＋周围与它最近且距离相等的Na＋有________个。

（4）代表CsCl的是________，它属于________晶体，每个Cs＋与________个Cl－紧邻。

（5）代表干冰的是________，它属于________晶体，每个CO2分子与________个CO2分子紧邻。

（6）已知石墨中碳碳键的键长比金刚石中碳碳键的键长短，则上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为__________________________。

五、计算题

21.

（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。

22.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】B

【解析】在二氧化硅晶体中，每个硅原子形成4个Si—O键，故含有4molSi—O键的二氧化硅晶体的物质的量为1mol，即含有2NA个氧原子，A项错误；金刚石中每个碳原子均与另外4个碳原子形成共价键，且每两个碳原子形成一个C—C键，故1mol碳原子构成的金刚石中共有2molC—C键，因此碳原子数与C—C键数之比为1∶2，B项正确；二氧化硅晶体中不存在分子，C项错误；氖晶体是由单原子分子靠分子间作用力结合在一起形成的，属于分子晶体，D项错误。

2.【答案】B

【解析】变价金属的中间价态离子（如Fe2+）既有还原性又有氧化性，所以A项不符合题意；金属元素在化合物中一般显正价，所以B项符合题意；同种金属元素在不同化合物中的化合价可以相同，也可以不同，所以C项不符合题意；汞在常温下为液体，此时不属于晶体所以D不符合题意。

3.【答案】B

【解析】:

金属晶体的六方最密堆积结构形式的晶胞是六棱柱的——平行六面体,有8个顶点和1个内部原子,晶胞中绝对占有2个原子。

4.【答案】B

【解析】A，根据图片知，N个离子个数是1，M离子个数=8×

=1，所以其化学式为MN，故A错误；

B，根据图片知，N离子个数是1，M离子个数=4×

，所以其化学式为MN2，故B正确；

C，根据图片知，M和N离子个数都是4×

，所以其化学式为MN，故C错误；

D，根据图片知，N离子个数是1，M离子个数=8×

+6×

=4，所以其化学式为：

M4N，故D错误；

5.【答案】D

【解析】四氯化硅的分子结构与四氯化碳类似，均为分子晶体，二者结构相似，四氯化硅的相对分子质量大，熔、沸点高。

6.【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。

7.【答案】A

【解析】分子晶体和原子晶体中不存在离子，所以不能选择B，D两项；离子晶体的构成粒子是阴离子和阳离子，C项也不符合题意；金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，没有阴离子，因此应该选择A项。

8.【答案】B

【解析】根据均摊法,该结构单元中含A:

8×1=8,含B:

×8+×6=4,B与A离子数之比为4∶8=1∶2,即该晶体的化学式为BA2,B项正确,故答案为B项。

9.【答案】D

【解析】由题意可知，X是H，Y是O，Z是Si，W是C。

所以WX4是CH4，它是沼气的主要成分；X2Y是H2O，属于分子晶体；ZW为SiC，属于原子晶体；ZY2为SiO2，是玛瑙和水晶的成分，但是玻璃的主要成分是硅酸盐。

10.【答案】D

【解析】离子晶体是由晶胞在三维空间里通过无隙并置构成的。

每一个晶胞中的粒子属于该晶胞的份额计算方法如下：

顶点上的粒子，被8个晶胞共用，一个晶胞占1/8；棱上的粒子，被4个晶胞共用，一个晶胞占1/4；面上的粒子，被2个晶胞共用，一个晶胞占1/2；晶胞内的粒子，完全属于该晶胞。

由图可知，阳离子位于晶胞的中心，属于该晶胞的数目为1，阴离子位于晶胞的8个顶点上，属于该晶胞的数目为8×1/8=1，因此，阴离子与阳离子的个数比为1∶1。

11.【答案】AD

【解析】A，碘分子的排列有2种不同的取向，在顶点和面心不同，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构，故A正确；

B，用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘分子，即有8个碘原子，故B错误

C，碘晶体为无限延伸的空间结构，构成微粒为分子，是分子晶体，故C错误；

D，碘晶体中的碘原子间存在I﹣I非极性键，且晶体中分子之间存在范德华力，故D正确；

12.【答案】BD

【解析】离子晶体是通过离子键将阴、阳离子结合在一起的，所以熔化时，离子键遭破坏；而分子晶体是通过范德华力将分子结合在一起的，所以熔化时，分子内部的化学键未发生变化，破坏的只是范德华力，则A正确；白磷晶体是分子晶体，在分子内部存在共价键，而分子之间是通过范德华力结合的，则B错误；石英晶体是原子晶体，则C正确；稀有气体在固态时也属于分子晶体，而稀有气体是单原子分子，在分子内部不存在共价键，则D错误。

13.【答案】BC

【解析】A，过渡元素都是金属元素，所以某过渡元素A是金属元素，活泼金属和活泼非金属元素之间易存在离子键，金属元素和非金属元素之间可能存在共价键，所以金红石含有的化学键可能是共价键，而非一定是共价键，故A错误．

B，过渡元素都是金属元素，所以某过渡元素A是金属元素，活泼金属和活泼非金属元素之间易存在离子键，金属元素和非金属元素之间可能存在共价键，所以金红石含有的化学键可能是离子键，故B正确．

C，该晶胞中含有的O原子个数为2+0.5×4=4，A原子个数=1+8×0.125+1=2，所以它的化学式为AO2，故C正确．

D，该晶胞中含有的O原子个数为2+0.5×4=4，A原子个数=1+8×0.125=2，所以它的化学式为AO2，故D错误．

14.【答案】CD

【解析】主要根据分子晶体的性质特点来判断，分子晶体熔、沸点一般较低，液态时不导电。

15.【答案】

（1）3d54s2　Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态（或Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态）　

（2）2∶1　3∶2

【解析】

（1）根据锰在元素周期表中的位置可写出其价电子排布，由于Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态（或Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态），所以，气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难。

（2）根据题给晶胞的结构，在每个体心立方晶胞中含有的铁原子数目是2个（配位数是8），在每个面心立方晶胞中含有的铁原子数目是4个（配位数是12）。

16.【答案】

（1）因为铁的硬度比铅大，且铅有毒，故常用铁而不用铅制作菜刀、锤子等。

（2）银和铜的导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜不用银。

（3）因为钨的熔点高（3410℃），而锡的熔点（232℃）太低，通电时锡就熔化了，所以用钨丝而不用锡丝制灯泡的灯丝。

（4）导电性

【解析】在确定金属的用途时，要考虑其硬度、熔点、导电性等多种性质，有时还要考虑价格、资源、是否便利、是否有毒、是否利于回收等因素。

正确解答本题还要会读题，充分利用题中所给信息进行比较解题。

17.【答案】　

（1）[FeFe（CN）6]－

（2）负电荷　R[FeFe（CN）6]n

【解析】　Fe2＋、Fe3＋占据晶胞立方体的互不相邻的顶点，则每个立方体上有4个Fe2＋、4个Fe3＋。

根据晶体的空间结构特点，每个顶点上的粒子有1/8属于该立方体，则该立方体中有1/2个Fe2＋、1/2个Fe3＋，CN－位于立方体的棱上，棱上的粒子有1/4属于该立方体，该立方体中有3个CN－，所以该晶体的化学式为[FeFe（CN）6]－，此化学式带负电荷，若结合Rn＋形成电中性粒子，此粒子化学式为R[FeFe（CN）6]n。

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）4

（2）8

【解析】

（1）据均摊法，八个顶点和六个面分别有一个金属原子，该单元平均是由

个金属原子组成的。

（2）据均摊法，则此晶胞有

金属原子。

20.【答案】

（1）D　4　原子　

（2）E　2　（3）A　12（4）C　离子　8　（5）B　分子　12

（6）石墨>金刚石>NaCl>CsCl>干冰

【解析】根据晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。

NaCl晶体是立方体结构，每个Na＋与6个Cl－紧邻，每个Cl－又与6个Na＋紧邻，每个Na＋周围与它最近且距离相等的Na＋有12个。

CsCl晶体由Cs＋、Cl－构成立方体结构，但Cs＋组成的立方体中心有1个Cl－，Cl－组成的立方体中心又镶入一个Cs＋，每个Cl－与8个Cs＋紧邻，每个Cs＋与8个Cl－紧邻。

干冰也是立方体结构，但在立方体的每个正方形面的中央都有一个CO2分子，称为“面心立方”，每个CO2分子与12个CO2分子紧邻。

金刚石的基本结构单元是正四面体，每个碳原子紧邻4个其他碳原子。

石墨的片层结构由正六边形结构组成，每个碳原子紧邻另外3个碳原子，即每个正六边形占有1个碳原子的

，所以平均每个正六边形占有的碳原子数是6×

＝2（个）。

离子晶体的熔点由其离子键的强弱决定，由于半径Na＋

21.【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。

22.【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

解得:

=2.81×10-8cm

两个距离最近的Na+中心间的距离

=4.0×10-8cm。