人教版高中化学选修三第三章 晶体结构与性质单元训练题.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训练题

第三章晶体结构与性质

一、单选题

1.下列有关说法正确的是（　　）

A．含阳离子的化合物一定有阴离子

B．晶格能由大到小：

NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI

C．含有共价键的晶体一定具有高的熔、沸点及硬度

D．空间利用率：

面心立方＞六方密堆积＞体心立方解：

A，含有阳离子的晶体可能含有阴离子或电子，离子化合物一定由阴离子和阳离子构成，故A正确；B，离子半径：

F﹣＜Cl﹣＜Br﹣＜I﹣，结构相似的离子晶体，离子半径越小，晶格能越大，则晶格能由大到小：

NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，故B正确；C，含有共价键的晶体可能为分子晶体或原子晶体，如为分子晶体，则不一定含有较高的熔沸点和硬度，故C错误；D，空间利用率：

面心立方=六方密堆积，都为74%，故D错误．故选A【B】

2.下列物质中,属于含有极性共价键的离子晶体的是（　　）

A．CsCl

B．KOH

C．H2O

D．Na2O2

3.石墨是层状晶体，每一层内，碳原子排列成正六边形，许多个正六边形排列成平面网状结构。

如果每两个相邻碳原子间可以形成一个碳碳单键，则石墨晶体中每一层碳原子数与碳碳单键数的比是

A．1∶1

B．1∶2

C．1∶3

D．2∶3

4.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

5.金属晶体具有延展性的原因

A．金属键很微弱

B．金属键没有饱和性

C．密堆积层的阳离子容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键

D．金属阳离子之间存在斥力

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

A．3∶2∶1

B．11∶8∶4

C．9∶8∶4

D．21∶14∶9

7.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

8.以下事实可充分说明某晶体是原子晶体的是（　　）

A．固态时不导电

B．硬而脆

C．无延展性

D．具有空间网状的微观结构

9.如图所示为冰晶石（化学式为Na3AlF6）的晶胞．图中●位于大立方体顶点和面心，○位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心．则下列说法正确的是（　　）

A．冰晶石的名称是六氟合铝（Ⅲ）化钠

B．该物质中存在离子键和共价键

C．大立方体的体心处△代表的是Al3+

D．该物质是电解冶炼铝的还原剂

10.金属键是正、负电荷之间的

A．相互排斥

B．阴、阳离子之间的相互作用

C．相互吸引

D．相互排斥和相互吸引，即相互作用

11.下列说法正确的是（　　）

A．NaOH是含有非极性共价键的离子晶体

B．氯化钠与氯化铯的晶体结构完全相同

C．金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次降低

D．NaF、MgF2、AlF3三种离子晶体的晶格能逐渐减小

12.某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示：

A为阴离子，在正方体内，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

二、双选题

13.（多选）铁有δ、γ、α三种晶体结构，以下依次是δ、γ、α三种晶体不同温度下转化的图示，下列有关说法不正确的是（　　）

A．δ-Fe晶体中与相邻铁原子距离相等且最近的铁原子有8个

B．γ-Fe晶体中与相邻铁原子距离相等且最近的铁原子有12个

C．α-Fe晶胞边长若为acm，γ-Fe晶胞边长若为bcm，则α-Fe和γ-Fe两种晶体的密度比为b3∶a3

D．将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同

14.（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

15.（多选）普鲁士蓝晶体结构如下图所示（每两个立方体中，一个K+在其中一个立方体中心，另一个则无K+），下列说法正确的是（　　）

A．化学式可以表示为KFe2（CN）6

B．一个立方体中含有12个π键

C．普鲁士蓝中含有配位键

D．Fe3+周围有12个Fe2+离子

16.（多选）根据量子力学计算，氮化碳结构有五种，其中一种氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首届一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示．下列有关氮化碳的说法正确的是（　　）

A．氮化碳属于分子晶体　

B．氮化碳的分了式为C3N4　

C．该晶体中的碳、氮原子核外都满足8电子稳定结构　

D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连

三、填空题

17.用于金属焊接的某种焊条，其药皮由大理石、水泥、硅铁等配制而成。

（1）Al的原子结构示意图为_____________________；Al与NaOH溶液反应的离子方程式为_______________________________________________。

（2）30Si的原子的中子数为_________；SiO2晶体类型为__________________。

（3）Al3+与Yn－的电子数相同，Y所在族的各元素的氢化物的水溶液均显酸性，则该族氢化物中沸点最低的是________。

（4）焊接过程中，药皮在高温下产生了熔渣和使金属不被氧化的气体，该气体是__________。

（5）经处理后的熔渣36.0g（仅含Fe2O3、Al2O3、SiO2），加入足量稀盐酸，分离得到11.0g固体；滤液中加入过量NaOH溶液，分离得到21.4g固体；则此熔渣中Al2O3的质量分数为__________________。

18.Al单质晶体中其晶体最小重复单元特征如图所示，请回答：

晶体中距离Al原子最近的A1原子为个，一个最小单元结构中Al原子的数目为．

19.硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。

回答下列问题:

（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号________________，该能层具有的原子轨道数为________________、电子数为________________。

（2）硅主要以硅酸盐、________________等化合物的形式存在于地壳中。

（3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以________________相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献________________个原子。

（4）单质硅可通过甲硅烷（SiH4）分解反应来制备。

工业上采用Mg2Si和NH4CI在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为________________。

（5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实:

硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是___________。

SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是________________。

（6）在硅酸盐中，SiO44+四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。

图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根；其中Si原子的杂化形式为________________。

Si与O的原子数之比为________________化学式为________.

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.如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na＋或Cl－所处的位置。

这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。

（1）请将其中代表Na＋的圆圈涂黑（不必考虑体积大小），以完成NaCl晶体结构示意图。

（2）晶体中，在每个Na＋的周围与它最接近的且距离相等的Na＋共有________个。

（3）在NaCl晶胞中正六面体的顶角上、面上、棱上的Na＋或Cl－为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Cl－的个数等于________，即________（填计算式）；Na＋的个数等于________，即________（填计算式）。

（4）设NaCl的摩尔质量为Mrg·mol－1，食盐晶体的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA。

食盐晶体中两个距离最近的钠离子间的距离为____________________________________cm。

四、推断题

22.几组物质的熔点（℃）数据：

据此回答下列问题：

（1）A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。

（2）B组晶体共同的物理性质是________（填序号）。

①有金属光泽　②导电性　③导热性　④延展性

（3）C组中HF熔点反常是由于________________________________________________________________________

________。

（4）D组晶体可能具有的性质是________（填序号）。

①硬度小②水溶液能导电

③固体能导电④熔融状态能导电

（5）D组晶体的熔点由高到低的顺序为：

NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因解释为：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

五、计算题

23.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？

24.用X射线研究某金属晶体，测得在边长为360pm的立方晶胞中含有4个金属原子，此时金属的密度为9.0g/cm3。

试回答下列问题：

（1）此金属晶胞属于哪一种类型？

（2）求每个晶胞的质量。

（3）求此金属的相对原子质量。

（4）求此金属原子的原子半径（pm）。

答案解析

1.【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。

2.【答案】B

【解析】水是共价化合物,形成的晶体是分子晶体。

CsCl、KOH、Na2O2都是离子晶体,但是CsCl中只有离子键。

KOH由K+和OH-组成,OH-中存在极性共价键,因此B选项符合题意。

Na2O2由Na+和组成,中存在非极性共价键,不符合题意。

3.【答案】D

【解析】一个六边形占有的碳原子数目是6×1/3=2，占有的碳碳单键数目是6×1/2=3，所以碳原子数与碳碳单键数之比为2：

3

故选D

4.【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。

5.【答案】C

【解析】金属键没有方向性，当金属受外力作用时，金属原子之间发生相对滑动，各层金属原子之间仍保持金属键的作用。

因此，在一定强度的外力作用下，金属可以发生形变，表现出良好的延展性。

6.【答案】A

【解析】位于六方体中心的微粒为该1个立方体所有，位于六方体顶点的微粒为6个六方体共有，位于六方体面上的微粒为2个六方体共有，所以晶胞（a）中所含原子

。

位于立方体中心的微粒为该1个立方体所有，位于立方体顶点的微粒为8个立方体共有，位于立方体棱边上的微粒为4个立方体共有，位于立方体面上的微粒为2个立方体共有，所以晶胞（b）中所含原子

，晶胞（c）中所含原子

。

7.【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．

8.【答案】D

【解析】相邻原子之间通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫做原子晶体，固态时不导电可能是离子晶体氯化钠，硬而脆、无延展性可能是分子晶体如单质硫，故选D．

9.【答案】B

【解析】A，Na3AlF6中[AlF6]3﹣，为六氟合铝（Ⅲ）酸根离子，故冰晶石的名称是六氟合铝（Ⅲ）酸钠，故A错误；

B，六氟合铝（Ⅲ）酸根离子中含有共价键，故该物质中存在离子键和共价键，故B正确；

C，大立方体的体心处△代表的是Na+，故C错误；

D，该物质中铝元素的化合价为+3，已经为最高价，具有氧化性，为氧化剂，故D错误；

10.【答案】D

【解析】金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也包括金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用，ABC不符合题意；

11.【答案】C

【解析】A，NaOH中含氧元素与氢元素形成的极性共价键，故A错误；

B，氯化钠中，一个钠离子周围最近的氯离子有6个，一个氯离子周围最近的钠离子有6个；氯化铯中，一个铯离子周围最近的氯离子有8个，一个氯离子周围最近的铯离子有8个，晶体结构不同，故B错误；

C，原子半径：

C＜Si，原子半径越小，共价键键能越大，原子晶体的硬度越大，则金刚石的熔点和硬度大于硅晶体的硬度，锗是金属晶体，金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次降低，故C正确；

D，Na+、Mg2+，Al3+的电荷数分别为：

1，2，3；Na+、Mg2+，Al3+电荷逐渐增大、离子半径在减小，所以NaF、MgF2、AlF3三种离子晶体的晶格能逐渐增大，故D错误；

故选：

C

12.【答案】B

【解析】A位于晶胞的体内，共8个，B位于晶胞的顶点和面心，晶胞中B的个数为8×0.125+6×0.5=4，

则B与A的离子个数为4：

8=1：

2，则化学式为BA2，

13.【答案】CD

【解析】选CD。

δ-Fe为体心立方，中心Fe与8个顶点上的Fe相接触，晶胞含铁原子1＋8×＝2；γ-Fe为面心立方，与相邻铁原子距离相等且最近的铁原子有8×3×＝12，晶胞含铁原子8×＋6×＝4，则α-Fe和γ-Fe两种晶体的密度比为∶＝b3∶2a3；由转化温度可以看出急速冷却和缓慢冷却分别得体心立方和面心立方两种不同类型的晶体，故C，D项不正确，A，B项正确。

14.【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．

15.【答案】AC

【解析】A，每隔一个立方体中心有一个钾离子，所以一个晶胞中钾离子个数=1÷2=0.5，该立方体中铁原子个数=

=1，CN﹣位于每条棱中点，该立方体中含有CN﹣个数=

=3，所以平均化学式是K0.5Fe（CN）3，化学式可以表示为KFe2（CN）6，故A正确；

B，每个CN﹣含有2个π键，每个立方体中含有CN﹣个数为3，所以一个立方体中含有6个π键，故B错误；

C，普鲁士蓝中Fe3+含有空轨道，CN﹣中N原子提供孤电子对，形成配位键，故C正确；

D，普鲁士蓝中Fe3+周围Fe2+离子个数为

=3个，故D错误．故选：

AC．

16.【答案】CD

【解析】A，由题给信息，氮化硅是超硬新材料，符合原子晶体的典型物理性质，故A错误；

B，因为氮化碳是原子晶体，不存在分子，故没有分子式，故B错误；

C，根据图中结构可知，每个碳原子周围有四个共价键，每个氮原子周围有三个共价键，碳原子最外层有4个电子，形成四个共价健后成八电子稳定结构，氮原子最外层有5个电子，形成三个共价键后，也是八电子稳定结构，故C正确；

D，根据图知，每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连，故D正确；

17.【答案】

（1）

2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑

（2）16原子晶体

（3）HCl

（4）CO2

（5）25%

【解析】

（1）Al在周期表中位于第三周期第ⅢA族，其原子结构示意图为

；单质铝既能与酸反应产生氢气，又能与强碱反应产生氢气，与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑。

（2）在原子符合的表达式中左上角表示质量数，左下角表示质子数，根据质量数＝质子数+中子数可计算出30Si的原子的中子数为：

30－14＝16。

SiO2晶体是由Si和O两种原子通过极性共价键形成的原子晶体。

（3）在元素周期表中只有第ⅦA族卤素原子的氢化物的水溶液才均显酸性，因为Al3+与Yn－的电子数相同，所以Y是F元素。

卤素元素形成的氢化物均属于分子晶体，其沸点随分子间作用力的增大而升高，但由于HF分子中存在氢键，因而HF的沸点最高，所以沸点最低的是HCl。

（4）由药皮的成分大理石、水泥、硅铁可知，在高温下只有大理石才分解产生CO2，因此气体只能是CO2气体。

（5）熔渣中只有SiO2与盐酸不反应，因此11.0g是SiO2的质量。

Fe2O3、Al2O3溶于盐酸分别生成FeCl3、AlCl3，当滤液中加入过量NaOH溶液时AlCl3生成NaAlO2，FeCl3生成Fe（OH）3沉淀。

所以21.4g固体是Fe（OH）3的质量，其物质的量为

，由铁原子守恒知Fe2O3的物质的量为0.1mol，其质量为0.1mol×160g·mol－1＝16.0g。

熔渣中Al2O3的质量分数为

。

18.【答案】12　　4　

【解析】根据晶胞的结构可知，在立方体的面心上和顶点上都有铝原子，以上底面心上的铝为例，与之距离最近的同层上的四个铝原子距离为面对角线的1/2，另外在侧面面心上的四个铝原子与上底面面心上的铝的距离也面对角线的1/2，另外，在上底面上方的晶胞中四个侧面面上的铝原子也与上底面面上的铝原子的距离也面对角线的1/2，所以每个Al原子周围最近的A1原子的个数为12，利用均摊法可以计算出一个最小单元结构中Al原子的数目为8×0.125+6×0.5=4

19.【答案】

（1）M94

（2）二氧化硅

（3）共价键3

（4）Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2

（5）①C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定。

而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。

②C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定。

而Si—H键的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。

（6）sp31∶3[SiO3]n2n-（或SiO32-）

【解析】

（1）硅原子核外有14个电子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，对应能层分别别为K、L、M，其中能量最高的是最外层M层，该能层有s、p、d三个能级，s能级有1个轨道，p能级有3个轨道，d能级有5个轨道，所以共有9个原子轨道，硅原子的M能层有4个电子（3s23p2）；故答案为：

M；9；4；

（2）硅元素在自然界中主要以化合态（二氧化硅和硅酸盐）形式存在，故答案为：

二氧化硅（3）硅晶体和金刚石晶体类似都属于原子晶体，硅原子之间以共价键结合．在金刚石晶体的晶胞中，每个面心有一个碳原子（晶体硅类似结构），则面心位置贡献的原子为6×1/2=3个；故答案为：

共价键；3；（4）Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4、NH3和MgCl2，方程式为：

Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2，故答案为：

Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2；（5）①烷烃中的C-C键和C-H键大于硅烷中的Si-Si键和Si-H键的键能，所以硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能易断裂，导致长链硅烷难以生成，故答案为：

C-C键和C-H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成；②键能越大、物质就越稳定，C-H键的键能大于C-O键，故C-H键比C-O键稳定，而Si-H键的键能远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向与形成稳定性更强的Si-O键；故答案：

C-H键的键能大于C-O键，C-H键比C-O键稳定．而Si-H键的键能却远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键；（6）硅酸盐中的硅酸根（SiO44-）为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；故答案为：

sp3根据图（b）的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子，化学式为SiO32-；故答案为：

1：

3；SiO32-；

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）（答案不唯一，合理即可）

（2）12（3）4　12×

＋1＝4　4　8×

＋6×