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晶体类型与性质单元测试5

　　可能用到的相对原子质量：

　　C－12，Si－28，

第I卷　（选择题，共60分）

　　一、选择题

　　（本题包括5小题，每小题只有一个正确答案，5×4＝20分）

　　1．下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成的是（　）

　　A．氯化铵（NH4Cl）　　　　　　　　B．二氧化硅（SiO2）

　　C．白磷（P4）　　　　　　　　　　　D．硫酸钠（Na2SO4）

　　2．下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是（　）

　　A．SO3和SiO2　　B．CO2和H2O　　C．NaCl和HCl　　D．CCl4和KCl

　　3．三氯化氮（NCl3）在常温下是一种淡黄色液体，其分子呈三角锥形，以下关于NCl3的叙述正确的是（　）

　　A．NCl3晶体为原子晶体　　　　　　B．分子中N—Cl键是非极性共价键

　　C．NCl3是一种含极性键的极性分子　D．N—Cl键能大，故NCl3沸点高

　　4．下列晶体中，其中任何一个原子都被相邻四个原子包围，以共价键形成正四面体，并向空间伸展成网状结构的是（　）

　　A．四氯化碳　　　B．石墨　　　　C．金刚石　　　　D．水晶

　　5．下列每组物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用属于同种类型的是（　）

　　A．食盐和蔗糖熔化　　　　　　　　B．钠和硫熔化

　　C．碘和干冰升华　　　　　　　　　D．二氧化硅和氧化钠熔化

　　二、选择题

　　（本题包括10小题，有1—2个正确答案，10×4＝40分）

　　6．分析下列各物质的物理性质，可判断其固态不属于分子晶体的是（　）

　　A．碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电

　　B．溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电

　　C．五氟化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中

　　D．溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电

　　7．下列晶体熔化时，化学键没有被破坏的是（　）

　　A．氯化铵　　　　B．金刚石　　　C．冰醋酸　　　　D．硫酸钠

　　8．石墨晶体是层状结构，在每一层里，每一个碳原子都跟其它3个碳原子相结合。

下图是石墨的晶体结构俯视图，图中每个黑点表示1个碳原子，而两黑点间的连线表示1个共价键，则石墨晶体中碳原子个数与共价键个数之比为（　）

　　A．1：

3　　　　　B．2：

3　　　　C．2：

1　　　　　D．3：

2

　　9．下列说法不正确的是（　）

　　A．全部由非金属元素组成的化合物一定不是离子化合物

　　B．金属原子与非金属原子之间的化学键可能是离子键，也可能是共价键

　　C．晶体中有阳离子，则必定有阴离子

　　D．晶体中有阴离子，则必定有阳离子

　　10．下列各组物质的晶体中，化学键的类型相同，晶体类型也相同的是（　）

　　A．SO2和SiO2　　B．CCl4和KCl　　C．NaCl和HCl　　D．CO2和H2O

　　11．合金有许多特点，如NaK合金为液体，而Na、K的单质均为固体。

据此推测生铁、纯铁、石墨三种物质中，熔点最低的是（　）

　　A．纯铁　　　　　B．生铁　　　　　C．碳　　　　　D．无法确定

　　12．目前，科学界拟合成一种“二重构造”的球型分子，即把“足球型”的C60（富勒烯）溶进“足球型”的Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。

下列关于这种分子的说法中不正确的是（　）

　　A．是一种新型化合物　　　　　　　　B．晶体属于分子晶体

　　C．是两种单质组成的混合物　　　　　D．相对分子质量为2400

　　13．碘跟氧可以形成多种化合物，其中一种称为碘酸碘，在该化合物中，碘元素是＋3和＋5两种价态，这种化合物的化学式是（　）

　　A．I2O3　　　　B．I2O4　　　　　C．I4O7　　　　D．I4O9

　　14．下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列正确的是（　）

　　A．CH4＞GeH4＞SnH4　　　　　　　　B．KCl＞NaCl＞MgCl2＞MgO

　　C．Rb＞K＞Na＞Li　　　　　　　　　D．石墨＞金刚石＞SiO2＞MgO

　　15．20世纪80年代中期，科学家发现并证明碳还以新的单质形态C60存在。

后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。

90年代初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。

（如图1-5）：

下列说法错误的是（　）

　　A．金刚石和石墨的熔点肯定要比C60高

　　B．据估计C60熔点比金刚石和石墨要高

　　C．无论是球碳分子，还是管状碳分子、洋葱状碳分子，都应看作是碳的同素异形体

　　D．球碳分子是碳的同素异形体，而管状碳分子、洋葱状碳分子则不一定

第Ⅱ卷　（非选择题，共90分）

　　三、填空题

　　（本题包括2小题，共28分）

　　16．氮化硅Si3N4是一种非氧化物高温陶瓷结构材料。

粉末状的Si3N4可以由SiCl4的蒸气和NH3气的混合物反应制取。

粉末状Si3N4对空气和水都不稳定。

但是，将粉末状Si3N4和适量MgO在230×1.01×105Pa和185℃的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料。

（1）写出由SiCl4的蒸气和NH3气制备Si3N4的反应方程式；

（2）分别写出粉末状Si3N4和H2O及O2反应的方程式；

　　（3）为什么结构紧密的固体Si3N4不再受H2O和O2的侵蚀?

　　17．BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸铋的简称。

若知：

①在BGO中，锗处于其最高价态；②在BGO中，铋的价态与铋和氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8个电子稳定结构；③BGO可看成是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。

请填空：

（1）锗和铋的元素符号分别是_______和______。

（2）BGO晶体的化学式是______。

　　（3）BGO晶体中所含铋氧化物的化学式是______。

　　四、填空题

　　（本题包括3小题，共27分）

　　18．Pt（NH3）2Cl2成平面四边形结构，它可以形成两种固体，一种为淡黄色，在水中溶解度较小；另一种为黄绿色，在水中溶解度较大。

（1）画出这两种固体分子的几何构型图：

_________。

（2）黄绿色固体溶解度大的原因是：

_________。

　　19．二氧化硅晶体中，每个硅原子周围有_________个氧原子，每个氧原子周围有_________个硅原子，硅氧原子个数比为_________。

若去掉二氧化硅晶体中的氧原子，且把硅原子看做碳原子，则所得空间网状结构与金刚石空间网状结构相同，试推测每个硅原子与它周围的4个氧原子所形成的空间结构为_________型；并推算二氧化硅晶体中最小的硅氧原子环上共有_________个原子。

　　20．

（1）BN是一种新型的无机材料，由于

属等电子体物质，其结构和性质具有极大的相似性，则可推知，在BN的两种晶型中，一种是类似_________的空间网状结构晶体，可用作耐磨材料；另一种是类似于_________的层状结构的混合型晶体，可作用润滑材料，在其结构的每一层上最小的封闭环中有　_________个B原子，B—N键键角为_________。

（2）单质硼有无定形体和晶体两种，参考下表数据。

　　①晶体硼的晶体类型属于　　　　晶体，理由是_________。

　　②已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体（如图1—6所示），其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有1个硼原子。

通过观察图形及推算，此基本

结构单元由_________个硼原子构成。

其中B—B键的键角为_________。

　　五、实验题

　　（本题包括2小题，共16分）

　　21．根据实验测定硫酸铜晶体中结晶水含量的实验，填写以下空白。

（1）从以下仪器中选出所需仪器（用字母填写）。

　　（A）托盘天平；（B）研钵；（C）试管夹；（D）酒精灯；（E）蒸发皿；（F）玻璃棒；（G）坩埚；（H）干燥器；（I）泥三角；（J）石棉网；（K）三角架；（L）药匙；（M）坩埚钳。

（2）实验后得到以下数据：

　　①加热前质量：

W1（容器）＝5.4g；W2（容器十晶体）＝7.9g；

　　②加热后质量：

W3（容器十无水硫酸铜）＝6.8g。

　　请写出结晶水含量——质量分数的计算式（用Wl、W2、W3表示）：

______这一结果是偏高还是偏低?

_______。

　　从下列分析中选出造成实验误差的原因可能是（填写字母）________。

　　A．加热前称量时容器未完全干燥　　B．最后两次加热后质量相差较大（＞0.1g）

　　C．加热后容器未放入干燥器中冷却　D．加热过程中晶体有少量溅失

　　22．现有八种物质：

①干冰；②金刚石；③晶体硫；④晶体硅；⑤过氧化钠；⑥二氧化硅晶体；⑦溴化铵；⑧氖，请用编号填写下列空白。

（1）通过非极性键形成原子晶体的是_______。

（2）固态时属于分子晶体的是_______。

　　（3）属于分子晶体，且分子为直线型的是_______。

　　（4）由单原子分子构成的分子晶体的是_______。

　　（5）含有非极性键的离子化合物的是_______。

　　六、填空题

　　（本题包括2小题，共19分）

　　23．有A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的核电荷数按C、A、B、D、E的顺序增大。

C、D都能分别与A按原子个数比为1：

1或2：

1形成化合物；CB可与EA2反应生成C2A和气态物质EB4；E的M层电子数是K层电子数的2倍。

（1）写出这五种元素的名称：

A_______，B_______，C_______，D_______，E_______。

（2）画出E的原子结构示意图_______。

写出电子式D2A2_______，EB4_______。

　　（3）比较EA2与EB4的熔点高低（填化学式）_______＞_______。

　　（4）写出D单质与CuSO4溶液反应的离子方程式。

　　24．

（1）中学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸到完美晶体。

NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最邻近的O2—核间距离为a×10—8cm，计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7g／mol）。

（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晶体中就存在如图1-7所示的缺陷：

一个Ni2+空缺，另有两个Ni2被两个Ni3+所取代。

其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，试计算晶体中Ni3+与Ni2+

的离子数之比。

　　参考答案提示

　　1．

　　答案：

C

　　解析：

　　氯化铵、硫酸铵、硫酸钠是离子晶体，二氧化硅是原子晶体；其化学式只表示其组成原子或离子的个数比，这些物质中都不存在分子。

　　2．

　　答案：

B

　　解析：

　　A中SO2为分子晶体、S—O健是极性共价键，SiO2为原子晶体，Si—O键是极性共价键；B中CO2、H2O都是分子晶体，C—O键、O—H键均为极性共价键；C中NaCl为离子晶体，阴阳离子靠离子键结合在一起；HCl为分子晶体，H—Cl键为极性共价键；D中CCl4为分子晶体中的非极性分子、C—Cl键极性共价键，KCl为离子晶体。

　　3．

　　答案：

C

　　分析：

　　A.由于NCl3在常温下呈液态，且题中给出其分子呈三角锥形，所以，其形成的晶体为分子晶体；

　　B.只有同种非金属元素间才能形成非极性键；不同种非金属元素间的共价键一定为极性共价键。

所以N－Cl键必为极性键。

　　C.由于NCl3分子呈三角锥形，类似NH3分子，必为极性分子。

C正确。

　　D.由于NCl3在常温下呈液态，因此其沸点不高。

　　4．

　　答案：

C

　　分析：

　　由题干知应为原子晶体，选项中CD为原子晶体。

金刚石符合。

在水晶中，每个O原子只与两个Si原子相连，不符合“被4个原子包围”的要求。

　　5．

　　答案：

C

　　解析：

　　组成物质的粒子间的作用力有离子键、共价键、金属键、分子作用力共4种，分别存在于不同的晶体类型中，应根据不同晶体类型分别分析。

　　食盐为离子晶体、蔗糖为分子晶体，状态变化时分别克服离子键和分子间力；钠为金属晶体、硫为分子晶体，状态变化分别克服金属键和分子间力；碘为分子晶体、干冰为分子晶体，状态变化时都是克服分子间力；二氧化硅为原子晶体、氧化钠为离子晶体，状态变化时分别克服共价键和离子键。

　　6．

　　答案：

AD

　　解析：

　　A．碳化铝符合原子晶体的特征

　　B．溴化铝符合分子晶体的特征

　　C．五氟化钒符合分子晶体的特征。

　　D．符合离子晶体的特征。

　　7．

　　答案：

C

　　解析：

　　冰醋酸在熔化时，只是克服分子间作用力，晶体结构没有被破坏。

　　8．

　　答案：

B

　　分析：

　　每1个C原子形成3个共价键，而每个共价键为两个C原子所共有，其中的每个C原子只拥有这个共价键的1/2，即：

每个C原子真正拥有1.5个共价键。

所以C原子数与共价键数之比为2∶3。

　　9．

　　答案：

A、C

　　解析：

　　A.NH4Cl为全部由非金属元素组成的离子化合物，故A错。

　　B.金属原子与非金属原子之间的结合，并不一定靠完全得失电子形成阴、阳离子来以离子键结合；如在AlCl3分子中，Al与Cl原子间靠共用电子对结合。

又如在KMnO4里的MnO4—，Mn与O之间，NaAlO2里的AlO2—，Al与O之间都是靠共价键结合的，只不过是共用电子对靠近非金属原子而使其呈负价、金属原子显正价。

所以B项正确。

　　C.在金属晶体中，只有阳离子和自由电子，没有阴离子；但凡是有阴离子的晶体中，非要有阳离子不可，以确保电中性。

所以C错而D正确。

　　10．

　　答案：

D

　　解析：

　　A中SO2分子晶体，SiO2原于晶体；

　　B中CCl4分子晶体，KCl离子晶体。

　　C中NaCl离子晶体，HCl分子晶体。

　　只有D中CO2和H2O都是分子晶体且C－O键、H－O键都是极性键。

　　11．

　　答案：

B

　　解析：

　　“NaK合金为液体”这一重要信息说明合金的熔点比组成合金的金属或非金属还要低。

生铁含铁、碳等，因此生铁的熔点较低。

　　12．

　　答案：

C

　　解析：

　　由题给信息中的“二重分子”知B对C错；由题中“硅、碳原子以共价键结合”，知形成的是一种新的化合物，A对；再由C60和Si60可确定新分子的相对分子质量为2400，D正确。

　　13．

　　答案：

D

　　解析：

　　元素的化合价越高越易成酸根，化合价越低越易成正价阳离子，因此在碘酸碘中＋5价碘形成酸根；结合碘酸的化学式为HIO3，所以碘酸碘化学式就是I（IO3）3，展开即为I4O9。

　　14．

　　答案：

D

　　解析：

　　晶体熔点的高低取决于构成该晶体结构的粒子间结合能力的大小。

　　A项物质均为结构相似的分子晶体，其熔点取决于分子间作用力的大小。

一般来说，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力也越大，故A项各物质熔点应为逐渐升高的顺序。

　　B项物质均为离子晶体，离子晶体熔点高低取决于离子键键能的大小，离子的半径越小，电荷越多，离子键的键能就越大，故B项各物质熔点也应为升高顺序。

　　C项物质均为同主族的金属晶体，其熔点高低取决于金属键的强弱，而金属键能与金属原子半径成反比，与价电子数成正比；碱金属原子半径依Li一Cs的顺序增大，价电子数相同，故熔点应是Li最高，Cs最低。

　　D：

一般原子晶体的熔点高于离子晶体。

原子晶体的熔点取决于共价键的键能，而键能则与键长成反比，即：

键长越短则键能越大；石墨中C—C键的键长比金刚石中C—C键的键长更短些，所以石墨熔点比金刚石略高，金刚石熔点又比二氧化硅高。

　　15．

　　答案：

B、D

　　解析：

　　金刚石是原子晶体结构，石墨的结构介于原子晶体和分子晶体之间，C60、C70、C76、C84、C90、C94为分子晶体，而分子晶体的熔点远低于原子晶体，A正确、B错误；

　　同素异形体是同一种元素的几种不同单质形态，同素异形体的本质是由于同一种元素的原子的结合方式不同造成的，其物理性质不相同，而化学性质基本相同。

根据图示显然C60、C70、C76、C84、C90、C94中的原子的结合方式不同，是不同的分子结构，但均是碳的同素形体。

C对D错。

　　16．

　　答案：

（1）3SiCl4十4NH3=Si3N4十12HCl；

（2）Si3N4十6H2O=3SiO2十4NH3↑；Si3N4十3O2＝3SiO2十3N2；

　　（3）Si3N4与MgO在密闭容器中热处理后使Si3N4固体表面形成一层SiO2保护层，阻止了Si3N4继续受空气中的O2、H2O的侵蚀。

　　解析：

　　SiCl4与NH3反应生成Si3N4的同时应该有HCl生成。

由Si—N键的键能小于Si一O键的键能，Si3N4与H2O反应时，Si—N键向Si—O键转化，生成SiO2，同时应该有NH3生成。

同样，Si3N4与和O2反应时，产物应有SiO2生成，同时生成稳定的N2；而与MgO在一定条件下反应，生成结构紧密的SiO2覆盖在Si3N4固体表面，阻止了Si3N4继续受空气中的H2O和O2的侵蚀。

　　17．

　　答案：

（1）Ge和Bi；

（2）Bi4（GeO4）3和2Bi2O3·3GeO2；

　　（3）Bi2O3。

　　解析：

　　锗是第四主族元素，符号为Ge，最高正价为十4价；铋是第五主族元素，符号为Bi，最外层有5个电子，若Bi原子通过形成共用电子对达到8个电子稳定结构，则Bi需与其它原子共用3个电子，形成Bi的十3价化合物，如BiCl3。

由以上分析，结构复杂含氧酸盐以氧化物形式表示的方法，可将锗酸铋写成nBi2O3·mGeO2。

　　依题意，BGO晶体的化学式中，上述两种氧化物所含氧的总质量相同，则有：

3n＝2m　得n：

m＝2：

3，因此BGO的化学式为2Bi2O3·3GeO2，或写成Bi4（GeO4）3。

　　注意：

　　由题“锗酸铋”知元素锗在酸根中，铋是金属阳离子，所以写成氧化物时要把Bi2O3写在前面，顺序不要颠倒。

　　18．

　　答案：

（1）淡黄色溶解度小的是

　　黄绿色固体溶解度大的是

（2）因为分子结构不对称，所以分子有极性，因而在水中溶解度大。

　　解析：

　　PtCl2（NH3）2可能的平面正方形结构有：

　　a中结构对称，因此分子无极性。

由相似相溶原理可知，它在极性分子水中溶解度小，而b的分子有极性，所以水溶性大。

　　19．

　　答案：

　　4；2；1；2∶1；正四面体，12

　　参见下面的二氧化硅晶体结构模型可得出上述结论：

　　20．

　　答案：

（1）金刚石；石墨；3；120°。

　　提示：

　　在BN中，由N提供一对电子供N与B共用，所以有结构

的相似，因此BN晶体的结构与金刚石或石墨相似。

由题干“作耐磨材料”想到为“金刚石”，由题干“作润滑材料”想到与“石墨”相似；再结合石墨的结构每个环上有6个原子，其中含B、N原子各3个；B－N键角120℃。

参见下面石墨的结构：

（2）

　　①原子；晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为原子晶体，且从周期表中位置看，硼与碳相邻，与硅处于对角线处（相似），也能推知晶体硼属于原子晶体。

　　②12；60°

　　分析：

　　由硼晶体结构单元

　　可知：

每3个硼原子组成一个正三角形，所以，B－B键夹角为60°；从图可看到，每个B原子为5个三角形所共有，即每个三角形拥有该顶点硼原子的1/5，所以，每个三角形实际拥有的B原子数为1/5×3＝3/5，又该结构单元共20个三角形，所以，该结构共含B原子数为20×3/5＝12个。

　　21．

　　答案：

（1）A、B、D、F、G、H、I、K、L、M；

（2）

；偏高；A、D；

　　解析：

（1）硫酸铜晶体结晶水含量的测定的原理是：

需“四称”、“两热”，故需要的仪器有：

A、B、D、F、G、H、I、K、L、M。

（2）

，实验值为：

，理论值为：

，偏高。

Al加热前称量时容量不干燥，加热后水蒸发掉，被算成是晶体中结晶水，故结果偏高。

B：

本实验要求加热三次以上，直到最后两次称量的质量差小于0.1g才行，否则由于灼烧不充分，晶体中结晶水没有完全除去，测定结果偏低。

C：

加热后没有放在干燥器中冷却，结果冷却过程中又吸收空气中水分，质量变大，相当于脱水不完全，故结果偏低。

D：

加热过程中晶体溅失，质量变小，误当成是结晶水脱去，故结果偏高。

　　22．

　　答案：

（1）②④；

（2）①③⑧；（3）①；（4）⑧；（5）⑤

　　提示：

　　此题要求对常见物质的晶体结构要了解。

　　23．

　　答案：

（1）A：

氧；B：

氟，C：

氢，D：

钠，E：

硅。

（2）

　　（3）SiO2、SiF4　

　　（4）2Na十Cu2+十2H2O＝2Na+十Cu（OH）2↓十H2↑

　　分析：

　　由“E的M层电子数是K层电子数的2倍”可知E为元素硅Si；结合化学式“EB4”知元素B显－1价，又由于原子序数B＜E，即B的原子序数＜14，所以B为元素氟；由化学式“CB”知元素C显＋1价，又C在5种元素中序数最小，可设为氢元素，则由“CB可与EA2反应生成C2A和气态物质EB4”可推知“EA2”为SiO2，即A为氧元素，且符合反应：

　　4HF＋SiO2＝2H2O＋4HF4↑说明假设成立。

　　由于D元素与氧（A）形成原子数比为1∶1或2∶1的化合物，且D的原子序数在氟与硅间，所以D为钠元素。

　　24．

　　答案：

（1）

；

（2）Ni3+：

Ni2+＝6：

9l

　　解析：

，质量=74.7g/mol×1mol=74.7g。

（1）观察所给氯化钠晶体结构来参考分析氧化NiO晶体：

　　　　　　氯化钠

　　在NiO晶体中，每4个Ni离子与4个O2—离子组成一个正方体，其体积为（a×10—8cm）3，每个Ni离子又属于8个小正方体所有，1molNiO晶体有

个这种小正方体，所以1molNiO的总体积为（a×10—8cm）3×12.04×1023cm3=1.204×a3cm3。

　　密度=

。

　　注：

　　其他解法参见知识讲解的离子晶体处的例题。

（2）1molNi0.97O中含Ni3+xmol，Ni2+（0.97—x）mol，O2—1mo