2025版高考化學一輪總復習第5章物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)元素周期律第19講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)提能訓練

第19講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一、選擇題：本題共10小題，每小題只有一個選項符合題目要求。1．(2024·湖南汨羅模擬)下列關于晶體的說法不正確的是(D)①晶體中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶體中原子排列相對無序，無自范性②含有金屬陽離子的晶體確定是離子晶體③共價鍵可確定分子晶體的熔、沸點④晶胞是晶體結(jié)構(gòu)的基本單元，晶體內(nèi)部的微粒按確定規(guī)律作周期性重復排列⑤晶體盡可能實行緊密積累方式，以使其變得比較穩(wěn)定⑥干冰晶體中，一個CO2分子四周有12個CO2分子緊鄰；CsCl和NaCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)都為6A．①②③ B.②③④C.④⑤⑥ D.②③⑥[解析]含有金屬陽離子的晶體不愿定是離子晶體，可能是金屬晶體，故②錯誤；分子間作用力確定分子晶體的熔、沸點，共價鍵確定穩(wěn)定性，故③錯誤；CsCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)都為8，故⑥錯誤。2．下列各組晶體物質(zhì)中，化學鍵類型相同，晶體類型也相同的是(C)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I2A．①②③ B.④⑤⑥C.③④⑥ D.①③⑤[解析]SiO2是共價晶體，SO3是分子晶體，化學鍵均為共價鍵，故①不符合題意；晶體硼是共價晶體，化學鍵為共價鍵，HCl是分子晶體，化學鍵為共價鍵，故②不符合題意；CO2和SO2是分子晶體，所含化學鍵均為共價鍵，故③符合題意；晶體硅和金剛石均為共價晶體，所含化學鍵均為共價鍵，故④符合題意；晶體氖和晶體氮均是分子晶體，但晶體氖是由單原子分子構(gòu)成的，分子中不存在化學鍵，晶體氮中含有共價鍵，故⑤不符合題意；硫黃和I2均是分子晶體，所含化學鍵均為共價鍵，故⑥符合題意。綜上，C項正確。3．砷化鎵是一種重要的半導體材料，熔點為1238℃。它在600℃以下，能在空氣中穩(wěn)定存在，并且不被非氧化性的酸侵蝕。砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)如圖。下列說法正確的是(D)A．砷化鎵是一種離子晶體B．砷化鎵中不存在配位鍵C．若晶胞參數(shù)為apm，則Ga原子與As原子的最短距離為eq\f(\r(3),2)apmD．晶胞中與Ga等距且最近的As形成的空間結(jié)構(gòu)為正四面體[解析]由題給信息可知，砷化鎵為共價晶體，故A錯誤；鎵原子最外層的電子數(shù)為3，只能形成3個共價鍵，由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個鎵原子與4個砷原子形成共價鍵，所以砷化鎵中存在配位鍵，故B錯誤；由晶胞結(jié)構(gòu)可知，鎵原子與砷原子的最短距離為體對角線的eq\f(1,4)，則鎵原子與砷原子的最短距離為eq\f(\r(3),4)apm，故C錯誤。4．我們可以將SiO2的晶體結(jié)構(gòu)想象為在晶體硅的Si—Si之間插入O原子。依據(jù)SiO2晶胞結(jié)構(gòu)圖，下列說法不正確的是(D)A．石英晶體中每個Si原子通過Si—O極性鍵與4個O原子作用B．每個O原子也通過Si—O極性鍵與2個Si原子作用C．石英晶體中Si原子與O原子的原子個數(shù)之比為1∶2，可用“SiO2”來表示石英的組成D．在晶體中存在石英分子，故石英的分子式為SiO2[解析]由題圖可知每個Si原子與相鄰的4個O原子以Si—O共價鍵相連，A項正確；在SiO2晶體中，每個O原子與相鄰的2個Si原子以Si—O共價鍵相連，B項正確；在晶體中Si原子與O原子的個數(shù)之比為1∶2，“SiO2”僅表示石英的元素組成及晶體中Si、O兩種元素的原子個數(shù)之比，不存在單個的SiO2分子，C項正確，D項錯誤。5．已知SiC的熔點為2700℃，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯誤的是(B)A．SiC晶體中碳原子和硅原子均實行sp3雜化B．硅單質(zhì)的熔點高于2700℃C．距離硅原子最近的硅原子數(shù)為12D．若晶胞參數(shù)為apm，則該晶體的密度為eq\f(160,6.02×10－7a3)g·cm－3[解析]SiC晶體中碳原子和硅原子均形成4個σ鍵，則均實行sp3雜化，故A正確；共價鍵的鍵長越短，鍵能越大，則熔、沸點越高，C—Si鍵長比Si—Si鍵長短，硅單質(zhì)的熔點低于2700℃，故B錯誤；距離硅原子最近的硅原子數(shù)為12，故C正確；碳原子位于晶胞的頂點和面心，個數(shù)為4，硅原子位于體內(nèi)，個數(shù)為4，若晶胞參數(shù)為apm，則晶體的密度為eq\f(160g,6.02×1023×a3×10－30cm3)＝eq\f(160,6.02×10－7a3)g·cm－3，故D正確。6．(2024·遼寧協(xié)作體聯(lián)考)近日，科學家探討利用CaF2晶體釋放出的Ca2＋和F－脫除硅烷，拓展了金屬氟化物材料的生物醫(yī)學功能。下列說法錯誤的是(D)A．F、Si和Ca電負性依次減小，原子半徑依次增大B．OF2與SiO2中含有的化學鍵類型和氧原子雜化方式均相同C．圖中A處原子分數(shù)坐標為(0,0,0)，則B處原子分數(shù)坐標為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))D．脫除硅烷反應速率依靠于晶體供應自由氟離子的實力，脫硅實力：BaF2<CaF2<MgF2[解析]一般狀況下，金屬元素的電負性小于非金屬元素，非金屬元素的非金屬性越強，電負性越大，則F、Si和Ca電負性依次減小，電子層數(shù)越多，原子半徑越大，則F、Si和Ca原子半徑依次增大，A正確；OF2與SiO2都是含有極性共價鍵的共價化合物，化合物中氧原子的價層電子對數(shù)都為4，雜化方式都為sp3雜化，B正確；由晶胞結(jié)構(gòu)可知，A處到B處的距離為體對角線的eq\f(3,4)，若A處原子分數(shù)坐標為(0,0,0)，則B處原子分數(shù)坐標為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))，C正確；三種金屬氟化物都為離子晶體，晶體供應自由氟離子的實力越強，陰陽離子間形成的離子鍵越弱，鋇離子、鈣離子和鎂離子的電荷數(shù)相同，離子半徑依次減小，則氟化鋇、氟化鈣、氟化鎂三種晶體中的離子鍵能依次增大，晶體供應自由氟離子的實力依次減弱，D錯誤。7．(2024·湖南永州第一中學二模)如圖所示，鐵有δ、γ、α三種晶體，三種晶體在不同溫度下能發(fā)生轉(zhuǎn)化。下列說法正確的是(B)A．γ-Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子有6個B．α-Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子有6個C．將鐵加熱到1500℃分別急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類型相同D．若α-Fe晶胞邊長為acm，γ-Fe晶胞邊長為bcm，則兩種晶體的密度比為b3∶a3[解析]由γ-Fe晶體的晶胞圖可知，與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子有12個，A錯誤；由α-Fe晶體的晶胞圖可知，與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子有6個，B正確；由δ-Feeq\o(,\s\up7(1394℃))γ-Feeq\o(,\s\up7(912℃))α-Fe可知，將鐵加熱到1500℃分別急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類型不同，C錯誤；一個α-Fe晶胞中鐵原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，α-Fe晶胞邊長為acm，質(zhì)量為eq\f(56,NA)g，體積為a3cm3，密度為eq\f(56,a3NA)g/cm3，一個γ-Fe晶胞中鐵原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，γ-Fe晶胞邊長為bcm，質(zhì)量為eq\f(4×56,NA)g，體積為b3cm3，密度為eq\f(4×56,b3NA)g/cm3，則兩種晶體的密度比為b3∶4a3，D錯誤。8．某FexNy的晶胞如圖1所示，晶胞邊長為apm，Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或b位置Fe，形成Cu替代型產(chǎn)物Fex－nCunNy。FexNy轉(zhuǎn)化為兩種Cu替代型產(chǎn)物的能量變更如圖2所示。下列說法正確的是(D)A．該FexNy的化學式為Fe2NB．與N等距且最近的N為8個C．兩個a位置Fe的最近距離為eq\f(1,2)apmD．其中較穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學式為Fe3CuN[解析]以體心N原子看，其與上下、左右、前后晶胞中體心的N距離最近且等距離，則晶體中與每個N距離最近且等距離的N為6個，B錯誤；兩個a位置Fe的最近距離為eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)a))2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)a))2)pm＝eq\f(\r(2),2)apm，C錯誤；由圖2可知Cu代替b位置Fe型能量低，更穩(wěn)定，則較穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學式為Fe3CuN，D正確。9．如圖為幾種晶體或晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖。下列說法錯誤的是(D)A．1mol冰晶體中含有2mol氫鍵B．金剛石屬于共價晶體，其中每個碳原子四周距離最近的碳原子數(shù)為4C．碘晶體屬于分子晶體，每個碘晶胞中實際有8個碘原子D．冰、金剛石、MgO、碘單質(zhì)四種晶體的熔點：金剛石>MgO>冰>碘單質(zhì)[解析]熔點的一般規(guī)律：共價晶體>離子晶體>分子晶體，冰為分子晶體，碘單質(zhì)為分子晶體，室溫下碘為固體、水為液體，MgO為離子晶體，金剛石是共價晶體，因此熔點：金剛石>MgO>碘單質(zhì)>冰，D錯誤。10．已知某離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其摩爾質(zhì)量為Mg/mol，設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，晶體的密度為dg/cm3。則下列說法不正確的是(B)A．晶胞中陰、陽離子的個數(shù)都為4B．該晶體中兩個距離最近的同種離子的核間距為eq\r(3,\f(4M,dNA))cmC．陰、陽離子的配位數(shù)都是6D．該晶胞可能是NaCl晶體的晶胞[解析]題給晶胞中白色球個數(shù)為eq\f(1,4)×12＋1＝4，黑色球個數(shù)為eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4，則晶胞中陰、陽離子的個數(shù)都為4，A正確；因為晶胞中陰、陽離子的個數(shù)都為4，則晶胞的體積為eq\f(4M,dNA)cm3，晶胞的邊長為eq\r(3,\f(4M,dNA))cm，因為兩個距離最近的同種離子的核間距為晶胞面對角線長度的一半，所以晶體中兩個距離最近的同種離子的核間距為eq\f(\r(2),2)×eq\r(3,\f(4M,dNA))cm，B錯誤；由晶胞的結(jié)構(gòu)可知，陰、陽離子的配位數(shù)都是6，C正確；由晶胞結(jié)構(gòu)可知，該晶胞可能為NaCl晶體的晶胞，D正確。二、非選擇題：本題共4小題。11．(2024·福建漳州一模)鈷(Co)是人體必需的微量元素，含鈷化合物在機械制造、磁性材料等領域具有廣泛的應用?；卮鹣铝袉栴}：(1)下列狀態(tài)的Co微粒中，電離最外層一個電子所需能量最大的是B(填字母)。A．[Ar]3d74s2 B.[Ar]3d74s1C．[Ar]3d74s14p1 D.[Ar]3d74p1(2)Co與Ca位于同一周期，且最外層電子數(shù)相等，但單質(zhì)Co的熔點、沸點均比單質(zhì)Ca高，緣由是Co原子半徑較小且單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目較多，所以金屬鍵更強。(3)設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。[Co(NH3)5Cl]Cl2為紫紅色固體，1mol[Co(NH3)5Cl]Cl2中含有的σ鍵數(shù)目為21NA，NH3分子與Co3＋形成協(xié)作物后H—N—H鍵角變大(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)[Co(N3)(NH3)5]SO4中配體Neq\o\al(－,3)的空間結(jié)構(gòu)為直線形。中國化學家首次成功制得含全氮陰離子(Neq\o\al(－,5))的金屬鹽Co(N5)2(H2O)4·4H2O，這是一種協(xié)作物分子，Co(N5)2(H2O)4的結(jié)構(gòu)式如圖所示。該金屬鹽中不存在的微粒間作用力有ce(填字母)。a．σ鍵 B.π鍵C.離子鍵 D.氫鍵e．金屬鍵f．范德華力(5)化學家發(fā)覺了具有超導性的CoO2晶體，其層狀結(jié)構(gòu)如圖所示。下列用實線畫出的重復結(jié)構(gòu)單元示意圖不能描述其化學組成的是D(填字母)。[解析](1)要電離最外層一個電子，A項所需能量為I1，B項所需能量為I2，I2>I1，C項、D項為激發(fā)態(tài)，所需能量更低，故選B。(3)1mol[Co(NH3)5Cl]Cl2中含有的配位鍵數(shù)目為6NA，NH3中含有的σ鍵數(shù)目為(3×5)NA＝15NA，共21NA。NH3中N原子上有1個孤電子對，形成協(xié)作物后供應孤電子對形成配位鍵，成鍵電子對之間的斥力小于原來孤電子對與成鍵電子對之間的斥力，故H—N—H鍵角變大。(4)Neq\o\al(－,3)與CO2互為等電子體，空間結(jié)構(gòu)為直線形。協(xié)作物分子間存在范德華力、水分子間能形成氫鍵、全氮陰離子(Neq\o\al(－,5))中含有σ鍵、π鍵，故選ce。(5)實線畫出的重復結(jié)構(gòu)單元中，Co、O原子的個數(shù)之比分別為A項中eq\f(1,4×\f(1,2))＝eq\f(1,2)，B項中eq\f(1＋4×\f(1,4),4)＝eq\f(1,2)，C項中eq\f(4×\f(1,4),4×\f(1,2))＝eq\f(1,2)，D項中eq\f(1,4×\f(1,4))＝eq\f(1,1)，故不能描述CoO2化學組成的是D。12．現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(℃)數(shù)據(jù)如表所示：A組B組C組D組金剛石：3550Li：181HF：－83NaCl：801硅晶體：1410Na：98HCl：－115KCl：776硼晶體：2300K：64HBr：－89RbCl：718二氧化硅：1723Rb：39HI：－51CsCl：645據(jù)此回答下列問題：(1)A組屬于共價晶體，其熔化時克服的微粒間的作用力是共價鍵。(2)B組晶體共同的物理性質(zhì)是①②③④(填序號)。①有金屬光澤②導電性③導熱性④延展性(3)C組中HF熔點反常是因為HF分子間能形成氫鍵，其熔化時須要消耗的能量更多。(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是②④(填序號)。①硬度?、谒芤耗軐щ姠酃腆w能導電④熔融狀態(tài)能導電[解析](1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)可看出A組熔點很高，屬于共價晶體，是由原子通過共價鍵形成的。(2)B組為金屬晶體，具有①②③④四條共性。(3)HF分子間能形成氫鍵，故其熔點反常。(4)D組屬于離子晶體，具有②④兩條性質(zhì)。13．(2024·廣東梅州一模)碳是地球上組成生命的最基本元素之一。不僅能形成豐富多彩的有機化合物，還能形成多種無機化合物，碳及其化合物的用途廣泛。依據(jù)要求回答下列問題：(1)在基態(tài)14C原子中，原子核外存在2對自旋相反的電子；其次周期的元素中，第一電離能介于B和C之間的是Be(填元素符號)。(2)圖1、圖2代表了碳單質(zhì)的兩種常見晶體，圖1晶體中C原子的雜化方式為sp3，圖2晶體中，每個六元環(huán)占有2個C原子。(3)碳可以形成多種有機化合物，如圖3所示是一種吡咯的結(jié)構(gòu)，分子中全部原子都在一個平面上。吡咯中全部元素的電負性的大小依次為N>C>H。(4)碳可形成CO、CO2等多種無機化合物，在CO轉(zhuǎn)化成CO2的反應過程中，下列說法正確的是BC(填字母)。A．分子中孤電子對數(shù)不變B．分子極性發(fā)生變更C．原子間成鍵方式變更D．分子間作用力減弱(5)碳酸鹽在確定溫度下會發(fā)生分解生成二氧化碳和對應氧化物，試驗證明碳酸鹽的陽離子不同，分解溫度不同，如表所示：碳酸鹽MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3熱分解溫度/℃40290011721360陽離子半徑/pm6699112135隨著陽離子半徑的增大，碳酸鹽的分解溫度逐步上升，緣由是當陽離子所帶電荷相同時，陽離子半徑越小，其結(jié)合氧離子實力就越強，對應的碳酸鹽就越簡潔分解。(6)科學家團隊合成了碳的一種新型同素異形體：T-碳。T-碳的結(jié)構(gòu)是將立方金剛石中的每個碳原子用一個由4個碳原子組成的正四面體結(jié)構(gòu)單元取代，形成碳的一種新型三維骨架晶體結(jié)構(gòu)，如圖4。已知T-碳晶胞參數(shù)為apm，設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則T-碳的密度為eq\f(12×8×4,NAa×10－103)g/cm3(列出計算式)。[解析](1)基態(tài)14C原子的軌道表示式為，有2個成對電子，成對電子中兩個電子自旋方向相反；同周期主族元素從左到右第一電離能呈增大趨勢，但一般第ⅡA族>第ⅢA族，第ⅤA族>第ⅥA族，所以Be、B、C的第一電離能：B<Be<C，第一電離能介于B和C之間的是Be。(2)由題圖1晶體的空間結(jié)構(gòu)可看出C原子形成的是四面體結(jié)構(gòu)，碳原子的雜化方式為sp3；由題圖2晶體所給結(jié)構(gòu)可知，最小環(huán)為六元環(huán)，每個碳原子連接3個C—C，則每個碳原子連接3個六元環(huán)，每個六元環(huán)占有的碳原子數(shù)為6×eq\f(1,3)＝2。(3)吡咯中所含元素是C元素、N元素、H元素，一般來說，同周期從左到右主族元素電負性慢慢增加，所以電負性：N>C，而H是電負性最小的非金屬元素，所以電負性：N>C>H。(4)CO分子中含有2個孤電子對，CO2分子中含有4個孤電子對，在CO轉(zhuǎn)化成CO2的反應過程中，有孤電子對數(shù)目的變更，故A項錯誤；CO分子為極性分子，CO2分子為非極性分子，故B項正確；CO分子中存在碳氧三鍵，CO2分子中存在碳氧雙鍵，原子間成鍵方式變更，故C項正確；CO和CO2都可以形成分子晶體，轉(zhuǎn)化過程中，相對分子質(zhì)量增大，分子間作用力會增加，故D項錯誤。(5)因為碳酸鹽的分解過程事實上是晶體中陽離子結(jié)合COeq\o\al(2－,3)中的氧離子，使COeq\o\al(2－,3)分解為CO2的過程，所以當陽離子所帶電荷相同時，陽離子半徑越小，其結(jié)合氧離子實力就越強，對應的碳酸鹽就越簡潔分解。(6)依據(jù)題圖4晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中含有的正四面體結(jié)構(gòu)的數(shù)目是8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8，每個正四面體結(jié)構(gòu)含有4個碳原子，晶胞的質(zhì)量是eq\f(4×8×12,NA)g，已知T-碳晶胞參數(shù)為apm，則T-碳的密度ρ＝eq\f(12×8×4,NAa×10－103)g/cm3。14．(2024·山東青島一模)鉻是人體內(nèi)微量元素之一，是重要的血糖調(diào)整劑。(1)鉻在元素周期表中的位置為第四周期第ⅥB族，其基態(tài)原子核外電子占據(jù)的原子軌道數(shù)為15。(2)已知Cr3＋半徑小，正電場較強，簡潔與H2O、NH3、Cl－等分子或離子形成多種協(xié)作物，其中的一種是[Cr(H2O)2(NH3)4]Cl3·2H2O。①該協(xié)作物中供應孤電子對形成配位鍵的原子是O、N。②中心原子的雜化方式為d(填字母)。a．sp2 B.sp3C.sp3d D.d2sp3③該物質(zhì)中，氮氫鍵的鍵角比獨立存在的氣態(tài)氨分子中鍵角略大，其緣由是獨立存在的氨分子中氮原子上含有一個孤電子對，而該物質(zhì)中的N原子供應孤電子對與Cr3＋形成了配位鍵。(3)鈦鉻合金是一種高溫結(jié)構(gòu)材料，其次電離能：I2(Ti)<(填“>”或“<”)I2(Cr)，緣由是鈦其次電離能失去的是4s1電子，鉻其次電離能失去的是3d5電子。(4)鉻的一種氮化物晶體立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。A點分數(shù)坐標為(0,0,0)，則B點分數(shù)坐標為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，1，\f(1,2)))。已知r(N3－)＝anm，r(Cr3＋)＝bnm，則A、B間距離為3eq\r(2)bnm。[解析](1