高中一輪復(fù)習(xí)化學(xué)跟蹤檢測(cè)（四十四）物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì)

跟蹤檢測(cè)（四十四）晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．下列關(guān)于晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的敘述正確的是()A．分子晶體中一定含有共價(jià)鍵B．原子晶體中共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高C．離子晶體中含有離子鍵，不含有共價(jià)鍵D．金屬陽(yáng)離子只能存在于離子晶體中解析：選B稀有氣體晶體為分子晶體，不含共價(jià)鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；原子晶體中共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高，B項(xiàng)正確；離子晶體中一定含有離子鍵，可能含有共價(jià)鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬陽(yáng)離子也可以存在于金屬晶體中，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．下列各組晶體物質(zhì)中，化學(xué)鍵類型相同，晶體類型也相同的是()①SiO2和SO3②晶體硼和HCl③CO2和SO2④晶體硅和金剛石⑤晶體氖和晶體氮⑥硫黃和碘A．①②③ B．④⑤⑥C．③④⑥ D．①③⑤解析：選C屬于分子晶體的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶體氖、晶體氮、硫黃、碘，屬于原子晶體的有SiO2、晶體硼、晶體硅、金剛石，但晶體氖是由稀有氣體分子構(gòu)成的，分子間不存在化學(xué)鍵。3．(2018·仙桃模擬)下面有關(guān)晶體的敘述中，錯(cuò)誤的是()A．白磷晶體中，分子之間通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合B．金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，由共價(jià)鍵形成的最小碳環(huán)上有6個(gè)碳原子C．在NaCl晶體中每個(gè)Na＋(或Cl－)周圍都緊鄰6個(gè)Cl－(或Na＋)D．離子晶體在熔化時(shí)，離子鍵被破壞，而分子晶體熔化時(shí)，化學(xué)鍵不被破壞解析：選AA項(xiàng)，白磷晶體為分子晶體，分子之間通過(guò)范德華力結(jié)合，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，由共價(jià)鍵形成的最小碳環(huán)上有6個(gè)碳原子，正確；C項(xiàng)，在NaCl晶體中每個(gè)Na＋(或Cl－)周圍都緊鄰6個(gè)Cl－(或Na＋)，正確；D項(xiàng)，離子晶體在熔化時(shí)，離子鍵被破壞，而分子晶體熔化時(shí)，分子間作用力被破壞，化學(xué)鍵不被破壞，正確。4．(2018·西安模擬)有下列離子晶體空間結(jié)構(gòu)示意圖：為陽(yáng)離子，為陰離子。以M代表陽(yáng)離子，N代表陰離子，化學(xué)式為MN2的晶體結(jié)構(gòu)為()解析：選BA項(xiàng)，陽(yáng)離子數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，陰離子數(shù)目為1，陽(yáng)離子和陰離子的比為4∶1，化學(xué)式為M4N，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，陽(yáng)離子數(shù)目為4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，陰離子數(shù)目為1，陽(yáng)離子和陰離子的比為eq\f(1,2)∶1＝1∶2，化學(xué)式為MN2，正確；C項(xiàng)，陽(yáng)離子數(shù)目為3×eq\f(1,8)＝eq\f(3,8)，陰離子數(shù)目為1，陽(yáng)離子和陰離子的比為eq\f(3,8)∶1＝3∶8，化學(xué)式為M3N8，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陽(yáng)離子數(shù)目為8×eq\f(1,8)＝1，陰離子數(shù)目為1，陽(yáng)離子和陰離子的比為1∶1，化學(xué)式為MN，錯(cuò)誤。5．(2018·邢臺(tái)模擬)某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子數(shù)之比是()A．3∶9∶4 B．1∶4∶2C．2∶9∶4 D．3∶8∶4解析：選BA粒子數(shù)為6×eq\f(1,12)＝eq\f(1,2)，B粒子數(shù)為6×eq\f(1,4)＋3×eq\f(1,6)＝2，C粒子數(shù)為1，A、B、C粒子數(shù)之比為eq\f(1,2)∶2∶1＝1∶4∶2。6．(2018·太原模擬)硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度的最高記錄。如圖是該化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元，鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下面還各有一個(gè)鎂原子；6個(gè)硼原子位于棱柱的側(cè)棱上，則該化合物的化學(xué)式可表示為()A．MgB B．Mg3B2C．MgB2 D．Mg2B3解析：選B根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)單元可知，在六棱柱頂點(diǎn)上的鎂原子被6個(gè)六棱柱共用，在上下底面上的鎂原子被兩個(gè)六棱柱共用，晶胞中Mg原子的個(gè)數(shù)為2×eq\f(1,2)＋2×6×eq\f(1,6)＝3，B原子的個(gè)數(shù)為6×eq\f(1,3)＝2，N(Mg)∶N(B)＝3∶2，化學(xué)式為Mg3B2。7．(2018·信陽(yáng)模擬)已知CsCl晶體的密度為ρg·cm－3，NA為阿伏加德羅常數(shù)，相鄰的兩個(gè)Cs＋的核間距為acm，如圖所示，則CsCl的相對(duì)分子質(zhì)量可以表示為()A．NA·a3·ρ B.eq\f(NA·a3·ρ,6)C.eq\f(NA·a3·ρ,4) D.eq\f(NA·a3·ρ,8)解析：選A該立方體中含1個(gè)Cl－，Cs＋個(gè)數(shù)＝8×eq\f(1,8)＝1，根據(jù)ρV＝eq\f(M,NA)知，M＝ρVNA＝ρa(bǔ)3NA，摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于其相對(duì)分子質(zhì)量，所以其相對(duì)分子質(zhì)量是ρa(bǔ)3NA。8．高溫下，超氧化鉀晶體呈立方體結(jié)構(gòu)，晶體中氧的化合價(jià)部分為0價(jià)，部分為－2價(jià)。如圖所示為超氧化鉀晶體的一個(gè)晶胞，則下列說(shuō)法正確的是()A．超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，每個(gè)晶胞含有4個(gè)K＋和4個(gè)Oeq\o\al(－,2)B．晶體中每個(gè)K＋周圍有8個(gè)Oeq\o\al(－,2)，每個(gè)Oeq\o\al(－,2)周圍有8個(gè)K＋C．晶體中與每個(gè)K＋距離最近的K＋有8個(gè)D．晶體中與每個(gè)Oeq\o\al(－,2)距離最近的Oeq\o\al(－,2)有6個(gè)解析：選A由晶胞的結(jié)構(gòu)知，有8個(gè)K＋位于頂點(diǎn)，6個(gè)K＋位于面心，則晶胞中含有的K＋數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；有12個(gè)Oeq\o\al(－,2)位于棱上，1個(gè)Oeq\o\al(－,2)處于中心，則晶胞中含有Oeq\o\al(－,2)數(shù)為12×eq\f(1,4)＋1＝4，所以超氧化鉀的化學(xué)式為KO2；晶體中每個(gè)K＋周圍有6個(gè)Oeq\o\al(－,2)，每個(gè)Oeq\o\al(－,2)周圍有6個(gè)K＋，晶體中與每個(gè)K＋(或Oeq\o\al(－,2))距離最近的K＋(或Oeq\o\al(－,2))有12個(gè)。9．某離子晶體晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示。X(●)位于立方體頂點(diǎn)，Y(○)位于立方體中心。試分析：(1)晶體的化學(xué)式為_(kāi)_______。(2)晶體中距離最近的2個(gè)X與1個(gè)Y形成的夾角∠XYX是________。(3)設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1，晶體的密度為ρg·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶體中兩個(gè)距離最近的X之間的距離為_(kāi)_______cm。解析：(1)采用均攤法，X的個(gè)數(shù)＝4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，Y在體內(nèi)，個(gè)數(shù)是1個(gè)，則X與Y的個(gè)數(shù)比是1∶2，晶體化學(xué)式為XY2或Y2X。(2)若將4個(gè)X連接，構(gòu)成1個(gè)正四面體，Y位于正四面體的中心，可聯(lián)系CH4的鍵角，知∠XYX＝109°28′。(3)由題意知，該晶胞中含有eq\f(1,2)個(gè)XY2或Y2X，設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為acm，則有ρa(bǔ)3NA＝eq\f(1,2)M，a＝eq\r(3,\f(M,2ρNA))，則晶體中兩個(gè)距離最近的X之間的距離為eq\r(2)eq\r(3,\f(M,2ρNA))cm。答案：(1)XY2或Y2X(2)109°28′(3)eq\r(2)eq\r(3,\f(M,2ρNA))10．(2016·海南高考)M是第四周期元素，最外層只有1個(gè)電子，次外層的所有原子軌道均充滿電子。元素Y的負(fù)一價(jià)離子的最外層電子數(shù)與次外層的相同?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)單質(zhì)M的晶體類型為_(kāi)_______，晶體中原子間通過(guò)________作用形成面心立方密堆積，其中M原子的配位數(shù)為_(kāi)_______。(2)元素Y基態(tài)原子的核外電子排布式為_(kāi)_______，其同周期元素中，第一電離能最大的是________(寫元素符號(hào))。元素Y的含氧酸中，酸性最強(qiáng)的是________(寫化學(xué)式)，該酸根離子的立體構(gòu)型為_(kāi)_______。(3)M與Y形成的一種化合物的立方晶胞如圖所示。①該化合物的化學(xué)式為_(kāi)_______，已知晶胞參數(shù)a＝0.542nm，此晶體的密度為_(kāi)_________g·cm－3。(寫出計(jì)算式，不要求計(jì)算結(jié)果。阿伏加德羅常數(shù)為NA)②該化合物難溶于水但易溶于氨水，其原因是__________________。此化合物的氨水溶液遇到空氣則被氧化為深藍(lán)色，深藍(lán)色溶液中陽(yáng)離子的化學(xué)式為_(kāi)_______。解析：(1)根據(jù)題給信息推斷M為銅元素，Y為氯元素。單質(zhì)銅的晶體類型為金屬晶體，晶體中微粒間通過(guò)金屬鍵作用形成面心立方密堆積，銅原子的配位數(shù)為12。(2)氯元素為17號(hào)元素，位于第三周期，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5，同周期元素由左向右元素原子的第一電離能逐漸增大，故其同周期元素中，第一電離能最大的是Ar。氯元素的含氧酸中，酸性最強(qiáng)的是HClO4，該酸根離子中氯原子為sp3雜化，沒(méi)有孤對(duì)電子，立體構(gòu)型為正四面體形。(3)①每個(gè)晶胞中含有銅原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，氯原子個(gè)數(shù)為4，該化合物的化學(xué)式為CuCl，則1mol晶胞中含有4molCuCl,1mol晶胞的質(zhì)量為4×99.5g，又晶胞參數(shù)a＝0.542nm，此晶體的密度為eq\f(4×99.5,NA×0.5423×10－21)或eq\f(4×MCuCl,NA×a3×10－21)g·cm－3。②該化合物難溶于水但易溶于氨水，其原因是Cu＋可與氨形成易溶于水的配位化合物。該溶液在空氣中Cu＋被氧化為Cu2＋，故深藍(lán)色溶液中陽(yáng)離子的化學(xué)式為[Cu(NH3)4]2＋。答案：(1)金屬晶體金屬鍵12(2)1s22s22p63s23p5ArHClO4正四面體(3)①CuCleq\f(4×99.5,NA×0.5423×10－21)或eq\f(4×MCuCl,NA×a3×10－21)②Cu＋可與氨形成易溶于水的配位化合物(或配離子)[Cu(NH3)4]2＋11．(2018·福州質(zhì)檢)鋅是人體必需的微量元素，明朝《天工開(kāi)物》中有世界上最早的關(guān)于煉鋅技術(shù)的記載?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)基態(tài)Zn原子的價(jià)電子排布式為_(kāi)___________，在周期表中位置為_(kāi)_______________。(2)硫酸鋅溶于氨水形成[Zn(NH3)4]SO4溶液。①組成[Zn(NH3)4]SO4的元素中，除H外其余元素的第一電離能由大到小排序?yàn)開(kāi)_______________________________________________________________________。②在[Zn(NH3)4]SO4溶液中滴加NaOH溶液，未出現(xiàn)渾濁，其原因是________________________________________________________________________。③已知[Zn(NH3)4]2＋的空間構(gòu)型與SOeq\o\al(2－,4)相同，則在[Zn(NH3)4]2＋中Zn2＋的雜化類型為_(kāi)_______。④以下作用力在[Zn(NH3)4]SO4晶體中存在的有________。A．離子鍵B．極性共價(jià)鍵C．非極性共價(jià)鍵D．配位鍵E．范德華力F．金屬鍵(3)ZnS晶胞結(jié)構(gòu)如圖(已知a為硫離子，b為鋅離子)所示，ZnS晶體的熔點(diǎn)約為1700℃。①已知晶體密度為ρg·cm－3，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。則1個(gè)ZnS晶胞的體積為_(kāi)_______cm3。②ZnO與ZnS結(jié)構(gòu)相似，熔點(diǎn)為1975℃，其熔點(diǎn)較高的原因是________________________________________________________________________。解析：(2)①N的2p軌道半充滿，處于較穩(wěn)定狀態(tài)，故N、O、S、Zn的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹>O>S>Zn。②[Zn(NH3)4]2＋難電離，溶液中Zn2＋濃度很小，無(wú)法產(chǎn)生沉淀。③[Zn(NH3)4]2＋的空間構(gòu)型為正四面體，Zn2＋的雜化類型為sp3雜化。④[Zn(NH3)4]SO4中含有離子鍵、極性共價(jià)鍵、配位鍵。(3)①由題圖知，一個(gè)ZnS晶胞中含有4個(gè)Zn2＋，含S2－的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4,1個(gè)ZnS晶胞的質(zhì)量為eq\f(4×65＋4×32,NA)g，故1個(gè)ZnS晶胞的體積為eq\f(388,ρNA)cm3。②O2－的半徑比S2－的小，故ZnO晶體的晶格能較大，熔點(diǎn)較高。答案：(1)3d104s2第4周期ⅡB族(2)①N>O>S>Zn②[Zn(NH3)4]2＋難電離，溶液中Zn2＋濃度很小，無(wú)法產(chǎn)生沉淀③sp3④ABD(3)①eq\f(388,ρNA)②O2－的半徑比S2－的小，ZnO晶體的晶格能較大12．微量元素硼和鎂對(duì)植物的葉的生長(zhǎng)和人體骨骼的健康有著十分重要的作用。(1)寫出基態(tài)B原子的軌道表達(dá)式：______________________________。(2)三價(jià)B易形成配離子，如[B(OH)4]－、[BH4]－等。[B(OH)4]－的結(jié)構(gòu)式為_(kāi)___________(標(biāo)出配位鍵)，其中心原子的雜化方式為_(kāi)___________，寫出[BH4]－的兩種等電子體：________________________。(3)圖1表示多硼酸根的一種無(wú)限長(zhǎng)的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，其化學(xué)式可表示為_(kāi)___________(以n表示硼原子的個(gè)數(shù))。(4)硼酸晶體是片層結(jié)構(gòu)，圖2表示的是其中一層的結(jié)構(gòu)。層間存在的作用力有______________________________；硼酸晶體在冷水中溶解度很小，但在熱水中較大，原因是________________________________________________________________________。(5)三氯化硼的熔點(diǎn)比氯化鎂的熔點(diǎn)低，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)鎂屬于六方最密堆積(圖3)，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖4所示，若鎂原子半徑為apm，則鎂晶體的密度為_(kāi)_______g·cm－3(用含a的代數(shù)式表示)。解析：(3)由題圖1可知，其重復(fù)單元是BOeq\o\al(－,2)，則化學(xué)式可表示為(BO2)eq\o\al(n－,n)。(6)題圖4中，晶胞的棱長(zhǎng)為2apm，晶胞的高為eq\f(4\r(6),3)apm，則晶胞體積為2a×2a×sin60°×eq\f(4\r(6),3)apm3＝8eq\r(2)a3pm3，一個(gè)晶胞中含有的鎂原子的個(gè)數(shù)為2，故晶胞的質(zhì)量為eq\f(2×24,NA)g，鎂晶體的密度為eq\f(2×24,NA)g÷(8eq\r(2)a3pm3)＝eq\f(3\r(2),NAa3)g·pm－3＝eq\f(3\r(2),NAa×10－103)g·cm－3。答案：(1)(2)sp3CH4、NHeq\o\al(＋,4)(或其他合理答案)(3)(BO2)eq\o\al(n－,n)(4)氫鍵、范德華力晶體中硼酸分子以氫鍵締合在一起，難以溶解；加熱時(shí)，晶體中部分氫鍵被破壞，溶解度增大(5)三氯化硼為分子晶體，而氯化鎂為離子晶體，范德華力比離子鍵弱(6)eq\f(3\r(2),NAa×10－103)13．太陽(yáng)能電池板材料除單晶硅外，還有氮、硼、硒、鈦、鈷、鈣等化學(xué)物質(zhì)。(1)基態(tài)鈣原子的電子排布式為_(kāi)_____，金屬鈷的堆積方式與鎂相似，都屬于六方最密堆積，其配位數(shù)是________。(2)氮元素的第一電離能在同周期中從大到小排第________位；寫出與NOeq\o\al(－,3)互為等電子體的一種非極性分子的化學(xué)式________。(3)晶體硼的結(jié)構(gòu)單元是正二十面體，每個(gè)單元中有12個(gè)硼原子(如圖)，其中有兩個(gè)原子為10B，其余為11B，則該結(jié)構(gòu)單元有________種不同的結(jié)構(gòu)類型。已知硼酸(H3BO3)為一元弱酸，解釋其原因__________________________________________________________。(4)六方相氮化硼的結(jié)構(gòu)與石墨相似，B的雜化方式是________，其不導(dǎo)電的原因是__________________________________________________。(5)在濃的TiCl3鹽酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至飽和，可得到配位數(shù)為6，組成為TiCl3·6H2O的晶體，該晶體中兩種配體的物質(zhì)的量之比為1∶5，則該配離子的化學(xué)式為_(kāi)_____________。(6)鈷晶體的一種晶胞是體心立方堆積(如圖所示)，若該晶胞的邊長(zhǎng)為anm，密度為ρg·cm－3，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則鈷的相對(duì)原子質(zhì)量可表示為_(kāi)_______。解析：(2)第2周期元素的第一電離能從左到右逐漸增大，但Be由于2s軌道全充滿，其第一電離能比B大，N由于2p軌道半充滿，其第一電離能比O大，故第2周期元素的第一電離能：Ne>F>N>O>C>Be>B>Li，氮元素的第一電離能在第2周期中排第3位。(3)該結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)類型取決于兩個(gè)10B原子的相對(duì)位置，兩個(gè)10B原子有鄰、間、對(duì)3種位置關(guān)系，所以該結(jié)構(gòu)單元共有3種不同的結(jié)構(gòu)類型。(6)由題圖知，該晶胞中含有的Co原子的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2，則該晶胞的質(zhì)量為eq\f(2Ar,NA)g＝ρg·cm－3×(a×10－7cm)3，解得Ar＝5a3ρNA×10－22。答案：(1)1s22s22p63s23p64s212(2)3SO3或BF3(或其他合理答案)(3)3H3BO3與一個(gè)水分子可形成配位鍵，產(chǎn)生[B(OH)4]－和一個(gè)H＋(4)sp2層狀結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由移動(dòng)的電子(5)[TiCl(H2O)5]2＋(6)5a3ρNA×10－2214．(2018·石家莊一模)ⅣA族元素形成的單質(zhì)及化合物對(duì)人類的生產(chǎn)和生活具有重要意義。請(qǐng)回答：(1)基態(tài)Ge原子價(jià)電子的軌道表達(dá)式為_(kāi)_______；與其同周期且未成對(duì)電子數(shù)相同的元素還有________種。(2)晶體Ge的密度為ρg·cm－3，其晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，若Ge原子半徑為rpm，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則Ge晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_(kāi)_______________(列式即可)。(3)GeO2、SiO2均為共價(jià)型化合物，熔點(diǎn)分別為1388K、1983K，則GeO2為_(kāi)_______(填晶體類型)，SiO2的熔點(diǎn)高于GeO2的原因?yàn)開(kāi)_______________________________________________________________________。(4)甲硅烷(SiH4)是硅氫化合物中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、應(yīng)用最廣泛的一種，與甲硅烷互為等電子體的離子為_(kāi)_________(任寫一種)。(5)石墨烯是從石墨中剝離出來(lái)的由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型碳材料。①12g石墨烯中所含σ鍵的數(shù)目為_(kāi)_______。②石墨與鉀可以形成一種插層化合物。其中鉀層平行于石墨層，晶胞如圖1所示，其垂直于石墨層方向的投影如圖2所示。該插層化合物的化學(xué)式為_(kāi)_______；若碳碳鍵的鍵長(zhǎng)為apm，則同層最鄰近的兩個(gè)鉀原子之間的距離為_(kāi)_______pm。(用含a的代數(shù)式表示)解析：(2)由題意知，Ge的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該晶胞中含有Ge原子的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8