《高中化學(xué)》第28講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

PAGE第28講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)層次1基礎(chǔ)性1.(2024·廣東六校聯(lián)盟聯(lián)考)四氯化鍺(GeCl4)是光導(dǎo)纖維的常用摻雜劑,在常溫下呈液態(tài),鍺與硅同族。下列說(shuō)法不正確的是()A.基態(tài)Ge原子價(jià)層電子排布式為4s24p2B.GeCl4的熔點(diǎn)比SiCl4低C.GeCl4所屬晶體類型是分子晶體D.第一電離能大小:Cl>Si>Ge2.(2024·北京師大附中統(tǒng)考)下列關(guān)于沸點(diǎn)的比較不正確的是()A.Cl2<Br2<I2B.鄰羥基苯甲醛>對(duì)羥基苯甲醛C.CH3Cl<CH3CH2Cl<CH3CH2CH2ClD.金剛石>碳化硅>硅晶體3.(2023·廣東華僑中學(xué)期末)下列有關(guān)晶體的說(shuō)法中正確的是()A.分子晶體的分子內(nèi)均存在共價(jià)鍵,可能存在氫鍵B.通過(guò)晶體X射線衍射實(shí)驗(yàn),可得出晶體的晶胞結(jié)構(gòu)C.分子晶體的結(jié)構(gòu)為分子密堆積D.Na和Cl在50GPa~300GPa的高壓下反應(yīng)生成晶體的一種晶胞如上圖,該晶體的化學(xué)式為NaCl34.NH4Cl的晶胞為立方體,其結(jié)構(gòu)如下。下列說(shuō)法不正確的是()A.NH4Cl晶體屬于離子晶體B.NH4Cl晶胞中H—N—H鍵角為90°C.NH4Cl晶體中既有離子鍵又有共價(jià)鍵D.每個(gè)Cl-周圍與它最近且等距離的NH4+5.(2024·湖南雅禮中學(xué)月考)錳族元素錸的三氧化物ReO3具有超低電阻率,可由CO還原Re2O7制得,其晶體結(jié)構(gòu)與鈣鈦礦(如圖)相似,Re占據(jù)了Ti的位置,Ca的位置為空位。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.基態(tài)75Re原子的價(jià)層電子排布式為5d56s2B.Re的配位數(shù)為6C.Re位于體心時(shí),O位于面心D.ReO3不能發(fā)生歧化反應(yīng)6.(2023·廣東湛江統(tǒng)考)某課題組發(fā)現(xiàn)水團(tuán)簇最少需要21個(gè)水分子才能實(shí)現(xiàn)溶劑化,即1個(gè)水分子周圍至少需要20個(gè)水分子,才能將其“溶解”(“溶解”時(shí),水團(tuán)簇須形成四面體)。下列敘述正確的是()A.(H2O)21中水分子之間的作用力主要是范德華力B.(H2O)21和(H2O)23互為同系物C.加熱(H2O)23變?yōu)?H2O)19還破壞了極性鍵D.(H2O)21晶體屬于分子晶體層次2綜合性7.鹵化鈉(NaX)和四鹵化鈦(TiX4)的熔點(diǎn)如圖所示,下列判斷不正確的是()A.TiF4的熔點(diǎn)反常升高是由于其鍵能較大B.NaX均為離子晶體C.隨X-半徑的增大,NaX的離子鍵減弱,熔點(diǎn)逐漸降低D.TiCl4、TiBr4、TiI4的相對(duì)分子質(zhì)量依次增大,范德華力增大,熔點(diǎn)逐漸升高8.(2023·廣東梅州三模)FeS2晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A.陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比為1∶1B.FeS2晶體中距離Fe2+最近的Fe2+的數(shù)目為12C.若晶胞邊長(zhǎng)均為apm,則S22-和SD.陽(yáng)離子位于由陰離子構(gòu)成的正八面體中心9.(2024·江西南昌三校聯(lián)考)一種氧化鋅(摩爾質(zhì)量為81g·mol-1)的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.晶胞的質(zhì)量為4×81B.鋅離子間的最短距離為22aC.基態(tài)氧原子的核外電子有5種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)D.Zn是ds區(qū)元素,O是p區(qū)元素10.作為儲(chǔ)氫材料的鑭鎳合金被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車輛,某種鑭鎳合金儲(chǔ)氫后所得晶體的化學(xué)式為L(zhǎng)aNi5H6,晶胞結(jié)構(gòu)如圖,晶胞參數(shù)為a,下列有關(guān)表述不正確的是()A.Z表示的微粒為H2B.每個(gè)X原子周圍最近且等距離的X原子有6個(gè)C.若A的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0,0.5,0.5),B的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0.75,0.75,0),則C的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(1,0.5,1)D.若四條豎直棱的棱心位置均插入Z,則晶體的化學(xué)式為L(zhǎng)aNi5H711.(2024·湖南郴州模擬)BP晶體硬度大、耐磨、耐高溫,是飛行器紅外增透的理想材料,其合成途徑之一為BBr3+PBr3+3H2BP+6HBr,BP立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(已知:以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置,稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo))。圖中原子1的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(12,12,0A.BP晶體屬于分子晶體B.PBr3分子的空間結(jié)構(gòu)是平面三角形C.氫化物的穩(wěn)定性與沸點(diǎn):HF>HCl>HBrD.原子2和3的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)分別為(14,112.(2024·湖北荊州中學(xué)模擬)已知圖甲為金屬鈉的晶胞,晶胞邊長(zhǎng)為apm,其晶胞截面如圖乙所示。圖丙為ZnS晶胞截面,已知ZnS屬立方晶體,假設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為dpm。下列關(guān)于ZnS晶胞的描述錯(cuò)誤的是()A.每個(gè)晶胞中含有的S2-數(shù)目為4B.與Zn2+距離最近且相等的S2-有8個(gè)C.該晶胞中距離最近的Zn2+和S2-的核間距的計(jì)算表達(dá)式為34dD.ZnS晶體的密度為388d3NA×1030g·cm-3層次3創(chuàng)新性13.(2023·全國(guó)甲卷,35節(jié)選)將酞菁—鈷酞菁—三氯化鋁復(fù)合嵌接在碳納米管上,制得一種高效催化還原二氧化碳的催化劑。回答下列問(wèn)題。(1)圖1所示的幾種碳單質(zhì),它們互為,其中屬于共價(jià)晶體的是,C60間的作用力是。(2)AlF3的熔點(diǎn)為1090℃,遠(yuǎn)高于AlCl3的192℃,由此可以判斷鋁氟之間的化學(xué)鍵為鍵。AlF3結(jié)構(gòu)屬立方晶系,晶胞如圖所示,F-的配位數(shù)為。若晶胞參數(shù)為apm,晶體密度ρ=g·cm-3(列出計(jì)算式,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。AlF3的晶體結(jié)構(gòu)14.(2023·廣東湛江統(tǒng)考)我國(guó)磷、鋅、鉻等礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量豐富。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)Zn2+核外電子占據(jù)的最高能級(jí)為,且其核外有個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。(2)磷化硼(BP)是一種超硬耐磨涂層材料,其立方晶胞如圖所示(其晶胞參數(shù)或邊長(zhǎng)為apm)。①每個(gè)晶胞中實(shí)際擁有的B原子數(shù)是個(gè),晶胞中每個(gè)B原子周圍距離相等且最近的B原子是個(gè)。②固態(tài)磷化硼屬于(填“分子”“離子”或“共價(jià)”)晶體,熔點(diǎn)高低比較:BP(填“>”“<”或“=”)BN。③以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置,稱作原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。已知原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo):M點(diǎn)為(0,0,0)、G點(diǎn)為(1,1,1),則Q點(diǎn)的原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為。④磷化硼晶體的密度為g·cm-3(列出計(jì)算式)。第28講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.B解析鍺是32號(hào)元素,基態(tài)Ge原子的價(jià)層電子排布式為4s24p2,A正確;GeCl4與SiCl4晶體都屬于分子晶體,GeCl4的相對(duì)分子質(zhì)量大,GeCl4分子間作用力大,則GeCl4的熔點(diǎn)比SiCl4高,B錯(cuò)誤;GeCl4在常溫下呈液態(tài),則其熔點(diǎn)較低,故屬于分子晶體,C正確;元素非金屬性越強(qiáng),其第一電離能越大,非金屬性大小為Cl>Si>Ge,則第一電離能:Cl>Si>Ge,D正確。2.B解析Cl2、Br2、I2都是分子晶體,結(jié)構(gòu)相似,相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,沸點(diǎn)越高,故沸點(diǎn)順序?yàn)镃l2<Br2<I2,A正確;鄰羥基苯甲醛存在分子內(nèi)氫鍵,而對(duì)羥基苯甲醛存在分子間氫鍵,存在分子間氫鍵使得沸點(diǎn)升高,存在分子內(nèi)氫鍵使得沸點(diǎn)降低,因此沸點(diǎn)順序?yàn)猷徚u基苯甲醛<對(duì)羥基苯甲醛,B錯(cuò)誤;有機(jī)化合物中隨碳原子數(shù)遞增,物質(zhì)沸點(diǎn)升高,故沸點(diǎn)順序?yàn)镃H3Cl<CH3CH2Cl<CH3CH2CH2Cl,C正確;金剛石、碳化硅、硅晶體都為共價(jià)晶體,原子半徑越小,共價(jià)鍵越短,鍵能越大,沸點(diǎn)越高,鍵長(zhǎng):Si—Si>C—Si>C—C,故沸點(diǎn)順序:金剛石>碳化硅>硅晶體,D正確。3.B解析稀有氣體分子內(nèi)沒(méi)有共價(jià)鍵,A錯(cuò)誤;通過(guò)X射線衍射實(shí)驗(yàn),可得出晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu),B正確;分子間只存在范德華力的分子晶體才是分子密堆積,C錯(cuò)誤;用均攤法推知,一個(gè)晶胞內(nèi)含有3個(gè)鈉離子、1個(gè)氯離子,故晶體化學(xué)式為Na3Cl,D錯(cuò)誤。4.B解析氯化銨由銨根離子和氯離子構(gòu)成,為離子晶體,A正確;銨根離子中N原子雜化方式為sp3雜化,鍵角為109°28',B錯(cuò)誤;NH4Cl晶體中銨根離子和氯離子之間為離子鍵,氮原子和氫原子之間為共價(jià)鍵,C正確;根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知每個(gè)Cl-周圍與它最近且等距離的銨根離子的數(shù)目為8,D正確。5.D解析Re處在第六周期第ⅦB族,Re原子價(jià)層電子排布式為5d56s2,A正確;Ti在晶胞的頂角,Re占據(jù)Ti的位置,則Re在頂角處,離Re最近且等距離的O有6個(gè),則Re的配位數(shù)為6,B正確;若Re在體心,則O位于面心,C正確;Re的最高價(jià)為+7價(jià),ReO3中Re為+6價(jià),Re單質(zhì)為0價(jià),則ReO3中Re化合價(jià)可以升高也可以降低,可發(fā)生歧化反應(yīng),D錯(cuò)誤。6.D解析(H2O)21中水分子之間的作用力主要是氫鍵,A錯(cuò)誤;同系物是指結(jié)構(gòu)相似,組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2基團(tuán)的物質(zhì),B錯(cuò)誤;加熱(H2O)23變?yōu)?H2O)19破壞的是氫鍵,沒(méi)有破壞極性鍵,C錯(cuò)誤;(H2O)21是由多個(gè)水分子形成的分子晶體,D正確。7.A解析由于電負(fù)性:F>Cl>Br>I,則TiF4形成離子晶體,而TiCl4、TiBr4、TiI4形成分子晶體,TiF4的熔點(diǎn)反常升高原因是TiF4形成離子晶體,而TiCl4、TiBr4、TiI4形成分子晶體,A錯(cuò)誤;NaX中只含有離子鍵,則NaX均為離子化合物,形成的晶體均為離子晶體,B正確;NaX是離子晶體,離子鍵越強(qiáng)、熔點(diǎn)越高,X-電子層數(shù)越多,半徑越大,離子鍵越弱,則隨X-半徑的增大,NaX的離子鍵減弱,熔點(diǎn)逐漸降低,C正確;TiCl4、TiBr4、TiI4均為分子晶體,故隨著相對(duì)分子質(zhì)量依次增大,范德華力增大,熔點(diǎn)逐漸升高,D正確。8.C解析S22-位于頂點(diǎn)和面心,個(gè)數(shù)為8×18+6×12=4,Fe2+位于棱上和體心,個(gè)數(shù)為12×14+1=4,陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比為1∶1,A項(xiàng)正確;FeS2晶體中,距離Fe2+最近的Fe2+的數(shù)目為12,B項(xiàng)正確;S22-與S22-之間的最短距離等于晶胞面對(duì)角線的一半,即9.C解析1個(gè)晶胞中含有4個(gè)Zn2+和4個(gè)O2-,則晶胞的質(zhì)量為4×81NAg,A正確;鋅離子間的最短距離為晶胞面對(duì)角線的一半,則鋅離子間的最短距離為22apm,B正確;氧元素原子序數(shù)為8,基態(tài)氧原子核外8個(gè)電子,共有8種運(yùn)動(dòng)狀態(tài),C錯(cuò)誤;Zn為過(guò)渡元素,在元素周期表中位于第四周期第ⅡB族,屬于ds區(qū),O位于10.D解析該晶胞含X原子的個(gè)數(shù)為8×18=1,含Y原子的個(gè)數(shù)為8×12+1=5,含Z原子的個(gè)數(shù)為8×14+2×12=3,對(duì)照晶胞的化學(xué)式LaNi5H6可得,Z表示的微粒為H2,A正確;從圖中可以看出,每個(gè)X原子周圍最近且等距離的X原子在頂角上,數(shù)目為6,B正確;若A的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0,0.5,0.5),B的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0.75,0.75,0),則坐標(biāo)原點(diǎn)為底面左下角的X原子,則C的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(1,0.5,1),C正確;若四條豎直棱的棱心位置均插入Z,則與原晶胞比,增加Z的個(gè)數(shù)為4×14=1,而Z為H2,故晶體的化學(xué)式為L(zhǎng)aNi511.D解析根據(jù)BP晶體硬度大、耐磨、耐高溫可知,BP是共價(jià)晶體,A錯(cuò)誤;PBr3中心原子P為sp3雜化,其σ鍵電子對(duì)數(shù)為3,孤電子對(duì)數(shù)為1,分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形,B錯(cuò)誤;元素的非金屬性越強(qiáng)其簡(jiǎn)單氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng),則氫化物的穩(wěn)定性HF>HCl>HBr,氫化物的沸點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量和氫鍵有關(guān),氫化物的沸點(diǎn)為HF>HBr>HCl,C錯(cuò)誤。12.B解析由晶胞截面圖可知,S2-位于晶胞的頂角和面心,晶胞中S2-個(gè)數(shù)為8×18+6×12=4,Zn2+位于S2-構(gòu)成的正四面體空隙內(nèi),每個(gè)晶胞中含有S2-的數(shù)目為4,A正確;Zn2+位于S2-的正四面體空隙,與Zn2+距離最近且相等的S2-有4個(gè),B錯(cuò)誤;與頂角S2-距離最近的Zn2+位于體對(duì)角線的14處,距離最近的Zn2+與S2-的核間距為34dpm,C正確;ZnS晶體的密度為4×(32+65)NA×(d×10-10)313.答案(1)同素異形體金剛石范德華力(2)離子284解析(1)金剛石、石墨、C60和碳納米管都是由碳元素形成的單質(zhì),它們互為同素異形體。金剛石中每個(gè)C原子處于其他4個(gè)C原子構(gòu)成的正四面體的中心,向周圍無(wú)限延伸,形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),為共價(jià)晶體。C60為分子晶體,微粒間作用力為范德華力。(2)AlF3的熔點(diǎn)高,應(yīng)為離子晶體,鋁氟之間的化學(xué)鍵為離子鍵。Al3+與F-具有相同的電子層結(jié)構(gòu),F-的半徑大于Al3+的半徑,故F-處于晶胞的棱心,則F-的配位數(shù)是2。根據(jù)均攤法,每個(gè)AlF3晶胞中含有Al3+的個(gè)數(shù)為8×18=1,含有F-的個(gè)數(shù)為12×14=3,AlF3的摩爾質(zhì)量為84g·mol-1,晶胞體積為a3×10-30cm3,則晶體密度為84g·mol-114.答案(1)3d28(2)①412②共價(jià)<③(34,14解析(1)基態(tài)Zn原子價(jià)電子排布式為3d104s2,失去電子時(shí)最先失去最高能層電子,則Zn2+核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d10,其電子占據(jù)的最高能級(jí)為3d;核外每個(gè)電子都有一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),Zn2+核外有28個(gè)電子,即具有28個(gè)不同空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。(2)①依據(jù)均攤法分