版高考化学一轮复习作业40 晶体结构与性质.docx

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版高考化学一轮复习作业40晶体结构与性质

衡中作业（四十）

1．（2017·大连调研）关于晶体的叙述中，正确的是（　　）

A．原子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高

B．分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定

C．分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高

D．某晶体溶于水后，可电离出自由移动的离子，该晶体一定是离子晶体

[解析]　B项，分子的稳定性取决于分子内部的共价键强弱，与分子间作用力无关；C项，分子晶体熔、沸点高低，取决于分子间作用力的大小；D项，也可能是分子晶体，如HCl。

[答案]　A

2．下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是（　　）

A．金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅

C．MgO＞H2O＞O2＞Br2

D．金刚石＞生铁＞纯铁＞钠

[解析]　A项，同属于原子晶体，熔、沸点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅＜碳化硅＜二氧化硅，错误；B项，形成分子间氢键的物质的熔、沸点要大于形成分子内氢键的物质的熔、沸点，正确；C选项，对于不同类型晶体，其熔、沸点高低一般为原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，MgO＞H2O＞Br2＞O2，错误；D项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。

[答案]　B

3．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：

六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积。

a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，a、b、c三种晶胞内金属原子个数比为（　　）

A．3∶2∶1B．11∶8∶4

C．9∶8∶4D．21∶14∶9

[解析]　a中：

3＋2×

＋12×

＝6

b中：

8×

＋6×

＝4

c中：

8×

＋1＝2

所以三种晶胞内金属原子个数之比为3∶2∶1。

[答案]　A

4．下列晶体分类中正确的一组是（　　）

选项

离子晶体

原子晶体

分子晶体

A

NaOH

Ar

SO2

B

H2SO4

石墨

S

C

CH3COONa

水晶

D

Ba（OH）2

金刚石

玻璃

[解析]　A项中固态Ar为分子晶体；B项中H2SO4为分子晶体、石墨是混合型晶体；D项中玻璃是非晶体。

[答案]　C

5．下列数据是对应物质的熔点（℃）：

BCl3

Al2O3

Na2O

NaCl

AlF3

AlCl3

干冰

SiO2

－107

2073

920

801

1291

190

－57

1723

据此做出的下列判断中错误的是（　　）

A．铝的化合物的晶体中有的是离子晶体

B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体

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

[解析]　A项，氧化铝的熔点高，属于离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，正确；B项，表中只有BCl3、AlCl3和干冰是分子晶体，错误；C项，同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，例如CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，正确。

D项，干冰是分子晶体，AlCl3也是分子晶体，正确。

[答案]　B

6．氮氧化铝（AlON）属原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是（　　）

A．AlON和石英的化学键类型相同

B．AlON和石英晶体类型相同

C．AlON和Al2O3的化学键类型不同

D．AlON和Al2O3晶体类型相同

[解析]　AlON与石英（SiO2）均为原子晶体，所含化学键均为共价键，A、B项正确；Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，C项正确，D项错误。

[答案]　D

7．（2017·郑州模拟）下列有关说法不正确的是（　　）

A．水合铜离子的模型如图甲所示，1个水合铜离子中有4个配位键

B．CaF2晶体的晶胞如图乙所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋

C．H原子的电子云图如图丙所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动

D．金属Cu中Cu原子堆积模型如图丁所示，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12

[解析]　电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子一说，故C错误。

[答案]　C

8．下列关于晶体的说法正确的组合是（　　）

①分子晶体中都存在共价键

②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子

③金刚石、SiC、NaF、H2O、H2S晶体的熔点依次降低

④离子化合物中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键

⑤CaTiO3晶体中（晶胞结构如图所示）每个Ti4＋和12个O2－相紧邻

⑥SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合

⑦晶体中分子间作用力越大，分子越稳定

⑧氯化钠溶于水时离子键被破坏

A．①②③⑥B．①②④

C．③⑤⑦D．③⑤⑧

[解析]　①稀有气体形成的分子晶体中没有化学键，故①错；②金属晶体中只存在阳离子和自由电子，没有阴离子，故②错；③正确；④NaOH等离子晶体中也存在共价健，故④错，⑤正确；⑥SiO2中每个Si原子与4个O原子以共价键相结合，故⑥错；⑦分子的稳定性决定于共价键的强弱，与分子间作用力无关；⑧正确。

故选D。

[答案]　D

9．有一种蓝色晶体[可表示为MxFey（CN）6]，经X射线研究发现，它的结构特征是Fe3＋和Fe2＋互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN－位于立方体的棱上。

其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。

下列说法不正确的是（　　）

A．该晶体的化学式为MFe2（CN）6

B．该晶体属于离子晶体，M呈＋1价

C．该晶体属于离子晶体，M呈＋2价

D．晶体中与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－为6个

[解析]　由图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2＋个数：

4×

＝

，同样可推出含Fe3＋个数也为

，CN－为12×

＝3，因此阴离子为[Fe2（CN）6]－，则该晶体的化学式只能为MFe2（CN）6，由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为＋1价，故A、B两项正确。

由图可看出与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－为6个。

[答案]　C

10．（2017·全国卷Ⅲ）研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2＋3H2===CH3OH＋H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。

回答下列问题：

（1）Co基态原子核外电子排布式为________。

元素Mn与O中，第一电离能较大的是________，基态原子核外未成对电子数较多的是________________。

（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为________和________。

（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为________，原因是________________________。

（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn（NO3）2中的化学键除了σ键外，还存在________。

（5）MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420nm，则r（O2－）为________nm。

MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448nm，则r（Mn2＋）为_____nm。

[解析]　

（1）Co是27号元素，位于元素周期表第4周期第VIII族，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。

元素Mn与O中，由于O元素是非金属而Mn是过渡元素，所以第一电离能较大的是O。

O基态原子价电子为2s22p4，所以其核外未成对电子数是2，而Mn基态原子价电子排布为3d54s2，所以其核外未成对电子数是5，因此核外未成对电子数较多的是Mn。

（2）CO2和CH3OH的中心原子C原子的价层电子对数分别为2和4，所以CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为sp和sp3。

（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为H2O>CH3OH>CO2>H2，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；H2O与CH3OH均为非极性分子，H2O中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；二氧化碳的相对分子质量比氢气大，所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高。

（4）硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原子形成3个σ键，硝酸根中有一个氮氧双键，所以还存在π键。

（5）因为O2－是面心立方最密堆积方式，面对角线是O2－半径的4倍，即4r＝

a，解得r＝

×0.420nm＝0.148nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构，Mn2＋构成的是体心立方堆积，体对角线是Mn2＋半径的4倍，面上相邻的两个Mn2＋距离是此晶胞的一半，因此有

×

×0.448nm＝0.076nm。

[答案]　

（1）1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2　O　Mn

（2）sp　sp3

（3）H2O>CH3OH>CO2>H2，H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，CO2相对分子质量较大，范德华力较大

（4）π键、离子键　（5）0.148　0.076

11．（2017·全国卷Ⅰ）钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。

回答下列问题：

（1）元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为________nm（填标号）。

A．404.4B．553.5

C．589.2D．670.8

E．766.5

（2）基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。

K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是________________。

（3）X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I

离子。

I

离子的几何构型为________，中心原子的杂化形式为________________。

（4）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a＝0.446nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。

K与O间的最短距离为________nm，与K紧邻的O个数为________。

（5）在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于________位置，O处于________位置。

[解析]　

（1）紫色波长为400nm～435nm，因此选项A正确；

（2）K位于第四周期IA族，电子占据最高能层是第四层，即N层，占据该能层的电子填充在s能级上，电子云轮廓图为球形；K的原子半径大于Cr的半径，且价电子数较少，金属键较弱，因此K的熔点、沸点比Cr低；（3）I

与OF2互为等电子体，OF2属于V型，因此I

几何构型为V型，其中心原子的杂化类型为sp3；（4）根据晶胞结构，K与O间的最短距离是面对角线的一半，即为

＝0.315nm，根据晶胞的结构，距离K最近的O的个数为12个；（5）根据KIO3的化学式，以及晶胞结构，K处于体心，O处于棱心。

[答案]　

（1）A　

（2）N　球形　K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱

（3）V形　sp3　（4）0.315　12　（5）体心　棱心

12．（2017·石家庄质检二）X、Y、Z、M、R是原子序数依次增大的短周期主族元素，X在周期表中原子半径最小，Y与Z相邻，Z、R在地壳中的含量位列前两位，M为短周期中电负性最小的元素。

请回答：

（1）基态Z原子的外围电子排布图为________。

（2）X与Y能形成多种化合物，其中Y2X2分子中σ键、π键的数目之比为________。

（3）在R3Y4晶体中键角：

Y－R－Y________R－Y－R（填“>”“<”或“＝”），原因为________________。

（4）钨（W）元素可以和Z、M形成多种化合物，其中一种化合物的晶体结构如图：

已知：

相邻Z原子的核间距为apm，钨原子位于Z原子形成的正八面体的体心，M离子位于钨原子形成的立方体的体心。

①与M原子距离最近且相等的Z原子的数目为________。

②晶体的化学式为________。

③设NA为阿伏加德罗常数的值，则晶体的密度为________g/cm3（列出表达式）。

[解析]　X、Y、Z、M、R是原子序数依次增大的短周期主族元素，X在周期表中原子半径最小，X为H元素；Z、R在地壳中的含量位列前两位，则Z为O元素，R为Al元素；Y与Z相邻，则Y为N元素，M为短周期中电负性最小的元素，即金属性最强的元素，M为Na元素。

（2）X与Y能形成多种化合物，其中Y2X2为H2N2，结构为H－N＝N－H分子中σ键、π键的数目之比为3∶1；

（3）Si3N4晶体中Si和N原子均为sp3杂化，但N原子含有1对孤对电子，孤对电子对成键电子的排斥作用更大，使得Si—N—Si键角小于109°28′；

（4）①钨原子位于Z原子形成的正八面体的体心，被6个氧离子包围成配位八面体；钠离子位于钨原子形成的立方体的体心，被12个氧离子包围；

②钛离子位于立方晶胞的角顶，被6个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被12个氧离子包围；每个晶胞中钛离子和钙离子均为1个，晶胞的12个边上各有一个氧原子，根据均摊原则，每个晶胞实际占有氧原子数目为12×

＝3，则晶胞的化学式为NaWO3；

③相邻Z原子的核间距为apm＝a×10－10cm，则晶胞的边长为2×

a×10－10cm＝

a×10－10cm，则晶体的密度为

＝

g/cm3。

[答案]　

（3）＞　Si3N4晶体中Si和N原子均为sp3杂化，但N原子含有1对孤对电子，孤对电子对成键电子的排斥作用更大，使得Si—N—Si键角小于109°28′

（4）①12　②NaWO3　③

13．（2017·济宁二模）钛是一种非常优越的金属，尤其是抵抗海水腐蚀的能力很强，被称为继铁、铝之后的第三金属。

回答下列问题：

（1）基态钛原子的价电子排布式为________________。

金属钛晶胞如图所示，晶胞参数a＝b＝295.08pm，c＝468.55pm，α＝β＝90°，γ＝120°。

金属钛为________堆积（填堆积方式），其中钛原子的配位数为________。

（2）现有Ti3＋的配合物[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O。

该配合物的配体是________，配位数是________。

（3）C、N、O等元素可与钛形成二元化合物。

C、N、O元素的电负性由大到小的顺序是________。

已知：

中心原子相同时，配位原子的电负性越大，键角越小；配位原子相同时，中心原子的电负性越大，键角越大，则NF3、PF3、NH3的键角由大到小的顺序为________，乙二胺（H2N－CH2－CH2－NH2）和三甲胺[N（CH3）3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因__________。

（4）钙钛矿晶体的结构如图所示。

晶体的化学式为________。

晶胞中的原子可用x、y、z组成的三数组来表达它在晶胞中的位置，称为原子坐标。

已知原子坐标为A（0,0,0）；B

；则Ca离子的原子坐标为________________。

[解析]　

（1）Ti是22号元素，原子核外有22个电子，根据构造原理知Ti基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2；根据金属钛晶胞所示，晶胞参数a＝b＝295.08pm，c＝468.55pm，α＝β＝90°，γ＝120°。

金属钛为六方最密堆积，其中钛原子在晶胞的顶点，配位数为6；

（2）配合物[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O的配体是H2O、Cl－，配位数是1＋5＝6；（3）电负性由大到小的顺序是O>N>C；乙二胺中N原子呈3个键，含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp3杂化；乙二胺分子之间可以形成氢键，但三甲胺分子之间不能形成氢键，故乙二胺比三甲胺的沸点高的多；（4）根据钙钛矿晶体的结构，Ti在晶胞的体心所占原子个数为1，O在棱上所占原子个数为：

12×

＝3，Ca在顶点所占原子个数8×

＝1，故分子式为：

CaTiO3；已知原子坐标为A（0,0,0）；B（0，

，0）；Ca离子在体心，B点离原点的y为

，则Ca离子离原点的三轴都是

，其原子坐标为（

，

，

）。

[答案]　

（1）3d24s2　六方最密　12　

（2）H2O、Cl－　6　（3）O＞N＞C　NH3＞NF3＞PF3　乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键　（4）CaTiO3　（

，

，

）