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課時(shí)3晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(時(shí)間:45分鐘分值:100分)一、選擇題(本題共7個(gè)小題,每題6分,共42分,每個(gè)小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。)1.下列性質(zhì)適合于某種原子晶體的是 ()。A.熔點(diǎn)1070℃,易溶于水,水溶液導(dǎo)電B.熔點(diǎn)10.32℃,液態(tài)不導(dǎo)電,水溶液導(dǎo)電C.能溶于CS2,熔點(diǎn)112℃,沸點(diǎn)444.6℃D.熔點(diǎn)3550℃,很硬,不溶于水,不導(dǎo)電解析由原子晶體所具有的一般特點(diǎn),熔沸點(diǎn)高,硬度大,不溶于水等性質(zhì),可以推斷D應(yīng)當(dāng)是原子晶體。答案D2.下列敘述正確的是 ()。A.原子晶體中只存在非極性共價(jià)鍵B.干冰升華時(shí),分子內(nèi)共價(jià)鍵會(huì)發(fā)生斷裂C.由原子構(gòu)成的晶體可以是原子晶體,也可以是分子晶體D.只要含有金屬陽(yáng)離子的晶體就肯定是離子晶體解析原子晶體如SiO2、SiC等含有極性共價(jià)鍵;干冰升華時(shí),破壞的是分子間作用力,分子間共價(jià)鍵沒(méi)有破壞;原子也可以構(gòu)成分子晶體,如固態(tài)稀有氣體晶體,C正確;金屬晶體中也含有金屬陽(yáng)離子,D不正確。答案C3.下面的排序不正確的是 ()。A.晶體熔點(diǎn)由低到高:CF4<CCl4<CBr4<CI4B.硬度由大到?。航饎偸咎蓟瑁揪w硅C.熔點(diǎn)由高到低:Na>Mg>AlD.晶格能由大到?。篘aF>NaCl>NaBr>NaI解析選項(xiàng)A中晶體熔點(diǎn)與分子間作用力有關(guān),相對(duì)分子質(zhì)量大,分子間作用力大,熔點(diǎn)越高,正確;選項(xiàng)B中,由于碳原子半徑小于硅原子半徑,則鍵長(zhǎng)lC-C<lC-Si<lSi-Si,所以硬度大小挨次為:金剛石>碳化硅>晶體硅,正確;選項(xiàng)C中,Na、Mg、Al三種金屬原子半徑漸漸減小,離子所帶電荷漸漸增多,則金屬鍵漸漸增加,故熔點(diǎn)漸漸上升,錯(cuò)誤;選項(xiàng)D中,rF-<rCl-<rBr-<rI-,所以晶格能大小挨次NaF>NaCl>NaBr>NaI,正確。答案C4.鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好,介電常數(shù)高,在小型變壓器、話(huà)筒和擴(kuò)音器中都有應(yīng)用。鈦酸鋇晶體的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,它的化學(xué)式是 ()。A.BaTi8O12 B.BaTi4O6 C.BaTi2O4 D.BaTiO3解析由晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知,Ba在立方體的中心,完全屬于該晶胞;Ti處于立方體的8個(gè)頂點(diǎn),每個(gè)Ti有eq\f(1,8)屬于該晶胞;O處于立方體的12條棱的中點(diǎn),每個(gè)O有eq\f(1,4)屬于該晶胞。即晶體中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)=1∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8×\f(1,8)))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(12×\f(1,4)))=1∶1∶3。答案D5.下列說(shuō)法中正確的是 ()。A.離子晶體中每個(gè)離子四周均吸引著6個(gè)帶相反電荷的離子B.金屬導(dǎo)電的緣由是在外電場(chǎng)作用下金屬產(chǎn)生自由電子,電子定向運(yùn)動(dòng)C.分子晶體的熔、沸點(diǎn)很低,常溫下都呈液態(tài)或氣態(tài)D.原子晶體中的各相鄰原子都以共價(jià)鍵相結(jié)合解析離子晶體的結(jié)構(gòu)不同,每個(gè)離子四周吸引的帶相反電荷的離子數(shù)目不同,A錯(cuò);金屬是由金屬陽(yáng)離子和自由電子構(gòu)成的,但自由電子并不是在外加電場(chǎng)的作用下才產(chǎn)生的,B錯(cuò);分子晶體在常溫下也有呈固態(tài)的,如硫、白磷等,C錯(cuò);D正確。答案D6.已知NaCl的摩爾質(zhì)量為58.5g·mol-1,其晶體密度為dg·cm-3,若圖中鈉離子與最接近的氯離子的核間距離為acm,那么阿伏加德羅常數(shù)的值可表示為 ()。A.117a3d B.58.5/(2a3d)C.234/(a3d) D.58.5/(4a3d)解析a3·dNA=eq\f(1,2)×58.5,NA=eq\f(58.5,2a3d)。答案B7.(2022·內(nèi)蒙古師大附中模擬)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)。如右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)O2-B.晶體中每個(gè)K+四周有8個(gè)O2-,每個(gè)O2-四周有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)K+距離最近的K+有6個(gè)解析由題中的晶胞結(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(個(gè));有12個(gè)O2-位于棱上,1個(gè)O2-處于中心,則晶胞中含有O2-數(shù)為:12×eq\f(1,4)+1=4(個(gè));所以超氧化鉀的化學(xué)式為KO2;晶體中每個(gè)K+四周有6個(gè)O2-,每個(gè)O2-四周有6個(gè)K+,晶體中與每個(gè)K+距離最近的K+有12個(gè)。答案C二、非選擇題(本題共4個(gè)小題,共58分)8.(14分)碳元素在生產(chǎn)生活中具有格外重要的作用,在新物質(zhì)的制備中也發(fā)揮了舉足輕重的作用。(1)與碳同周期,且基態(tài)原子的核外未成對(duì)電子數(shù)相等的元素是________(寫(xiě)出元素符號(hào))。(2)石墨烯是目前人們制造的新物質(zhì),該物質(zhì)是由單層碳原子六邊形平鋪而成的,像一張紙一樣(如圖甲),石墨烯中碳原子的雜化方式為_(kāi)_______,每個(gè)六元環(huán)占有________個(gè)碳原子;常溫條件下丙烯是氣態(tài),而相對(duì)分子質(zhì)量比丙烯小的甲醇,常溫條件下卻呈液態(tài),消滅這種現(xiàn)象的緣由是____________________________________。(3)二氧化硅結(jié)構(gòu)跟金剛石結(jié)構(gòu)相像,即二氧化硅的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)硅與硅的化學(xué)鍵之間插入一個(gè)O原子。觀看圖乙中金剛石的結(jié)構(gòu),分析二氧化硅的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,Si、O形成的最小環(huán)上O原子數(shù)目是________。(4)圖丙是C60的晶胞模型(一個(gè)小黑點(diǎn)代表一個(gè)C60分子),圖中顯示出的C60分子數(shù)為14個(gè)。實(shí)際上一個(gè)C60晶胞中含有________個(gè)C60分子。解析(1)C元素和O元素基態(tài)原子的核外未成對(duì)電子數(shù)都是2。(3)金剛石空間結(jié)構(gòu)中數(shù)目最少的環(huán)中有6個(gè)原子,即六元環(huán),共有6個(gè)C—C鍵,而二氧化硅中的硅原子相當(dāng)于金剛石中的碳原子,氧原子在硅硅鍵之間,故二氧化硅中氧原子的數(shù)目與金剛石中C—C鍵的數(shù)目相同。(4)晶胞中粒子個(gè)數(shù)的計(jì)算公式=體內(nèi)×1+面上×1/2+棱上×1/4+頂角×1/8。C60晶胞模型中顯示出的14個(gè)C60分子,8個(gè)在晶胞頂角上,6個(gè)在面上,故一個(gè)晶胞中含有的C60分子數(shù)目為8×1/8+6×1/2=4。答案(1)O(2)sp2雜化2甲醇分子間存在氫鍵,而丙烯分子間只有范德華力(3)6(4)49.(15分)(2021·揚(yáng)州模擬)原子序數(shù)小于36的X、Y、Z、W四種元素,其中X是形成化合物種類(lèi)最多的元素之一,Y的基態(tài)原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的2倍,Z的基態(tài)原子2p軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子,W的原子序數(shù)為29?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)上述元素能形成原子晶體單質(zhì)的是________(填元素符號(hào),下同),能形成金屬晶體的是________。(2)元素Y、Z組成的晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其化學(xué)式為_(kāi)_______,其硬度比晶體硅________(填“大”或“小”)。(3)一種由元素W與Au組成的合金晶體具有立方最密積累結(jié)構(gòu)。其晶胞中W原子處于面心,Au原子處于頂點(diǎn)位置,則該合金中W原子與Au原子數(shù)目之比為_(kāi)_______,W原子的配位數(shù)為_(kāi)_______;該晶體中,原子之間的作用力是________。該晶體具有儲(chǔ)氫功能,氫原子可進(jìn)入到由W原子與Au原子構(gòu)成的四周體空隙中。若將W原子與Au原子等同看待,該晶體儲(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與CaF2的結(jié)構(gòu)相像(如圖所示),該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式應(yīng)為_(kāi)_____________。解析X是形成化合物種類(lèi)最多的元素之一,則X是碳或氫;由題意知Y是碳,Z是氮,W是銅,則X是氫。(1)碳元素可形成金剛石,銅元素可形成金屬晶體。(2)依據(jù)“晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)”及元素組成可知,Y、Z組成的晶體為原子晶體,碳氮鍵強(qiáng)于硅硅鍵,故Y、Z組成的晶體硬度比晶體硅大;結(jié)合化合價(jià)可知,該晶體的化學(xué)式為C3N4。(3)由題意知晶胞中Cu原子的個(gè)數(shù)為6×eq\f(1,2)=3,Au原子的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)=1。結(jié)合CaF2的結(jié)構(gòu)可知?dú)湓釉诰О麅?nèi)有8個(gè),故儲(chǔ)氫后的化學(xué)式為H8AuCu3。答案(1)CCu(2)C3N4大(3)3∶14金屬鍵H8AuCu310.(14分)(2021·福州一中模擬)下圖為幾種晶體或晶胞的示意圖:請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)上述晶體中,粒子之間以共價(jià)鍵結(jié)合形成的晶體是________。(2)冰、金剛石、MgO、CaCl2、干冰5種晶體的熔點(diǎn)由高到低的挨次為_(kāi)_______________________。(3)NaCl晶胞與MgO晶胞相同,NaCl晶體的晶格能______(填“大于”或“小于”)MgO晶體,緣由是__________________________________________。(4)每個(gè)Cu晶胞中實(shí)際占有________個(gè)Cu原子,CaCl2晶體中Ca2+的配位數(shù)為_(kāi)_______。(5)冰的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于干冰,除H2O是極性分子、CO2是非極性分子外,還有一個(gè)重要的緣由是____________________________________。解析(1)冰晶體、干冰晶體均為分子晶體,粒子間通過(guò)分子間作用力結(jié)合成晶體。(2)離子晶體的熔點(diǎn)與離子半徑及離子所帶電荷有關(guān),離子半徑越小,離子所帶電荷越大,則離子晶體熔點(diǎn)越高。金剛石是原子晶體,熔點(diǎn)最高,冰、干冰均為分子晶體,冰中存在氫鍵,冰的熔點(diǎn)高于干冰。(4)銅晶胞實(shí)際占有銅原子數(shù)用均攤法分析:8×eq\f(1,8)+6×eq\f(1,2)=4,氯化鈣類(lèi)似于氟化鈣,Ca2+的配位數(shù)為8,Cl-配位數(shù)為4。答案(1)金剛石晶體(2)金剛石、MgO、CaCl2、冰、干冰(3)小于MgO晶體中離子的電荷數(shù)大于NaCl晶體中離子電荷數(shù);且r(Mg2+)<r(Na+)、r(O2-)<r(Cl-)(4)48(5)H2O分子之間能形成氫鍵11.(15分)有a、b、c、d、f五種前四周期元素,原子序數(shù)依次增大,a、b、c三種元素的基態(tài)原子具有相同的能層和能級(jí),I1(a)<I1(c)<I1(b)且其中基態(tài)b原子的2p軌道處于半布滿(mǎn)狀態(tài),已知bc2+與ac2互為等電子體,d為周期表前四周期中電負(fù)性最小的元素,f原子序數(shù)為29。請(qǐng)回答下列問(wèn)題(如需表示具體元素請(qǐng)用相應(yīng)的元素符號(hào))。(1)基態(tài)f原子的核外電子排布式為_(kāi)_______。(2)b的簡(jiǎn)潔氫化物極易溶于c的簡(jiǎn)潔氫化物,其主要緣由有兩個(gè):一是_____________________________________________________________;二是____________________________________________________________。(3)化合物甲由c、d兩種元素組成,其晶胞如圖(a),甲的化學(xué)式為_(kāi)_______。(4)化合物乙的部分結(jié)構(gòu)如圖(b),乙由a、b兩元素組成,硬度超過(guò)金剛石。①乙的晶體類(lèi)型為_(kāi)_______,其硬度超過(guò)金剛石的緣由是__________________________。②乙的晶體中a、b兩種元素原子的雜化方式均為_(kāi)_______。解析由題知b為N,依據(jù)a、b、c三種元素的基態(tài)原子具有相同的能層和能級(jí),I1(a)<I1(c)<I1(b),知a為碳、c為氧;d為周
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