人教版届高考化学一轮总复习计时双基练第12章 物质结构与性质选修40.docx
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人教版届高考化学一轮总复习计时双基练第12章物质结构与性质选修40
计时双基练(四十) 晶体结构与性质
(计时:
45分钟 满分:
100分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分)
1.下列变化需克服相同类型作用力的是( )
A.碘和干冰的升华
B.硅和C60的熔化
C.氯化氢和氯化钠的溶解
D.溴和汞的气化
解析 A项均属于分子晶体,克服范德华力,正确;B项,硅属于原子晶体,破坏的是共价键,C60属于分子晶体,克服范德华力;C项,HCl溶解破坏的是共价键,NaCl溶解破坏的是离子键;D项,溴、汞的气化分别克服范德华力、破坏金属键。
答案 A
2.下列说法正确的是( )
A.原子晶体中只存在非极性共价键
B.稀有气体形成的晶体属于分子晶体
C.干冰升华时,分子内共价键会发生断裂
D.金属元素和非金属元素形成的晶体一定是离子晶体
解析 如Si3N4为原子晶体,但存在极性共价键,A项错误;稀有气体分子间只存在范德华力,形成的晶体属于分子晶体,B项正确;干冰升华时,只破坏分子间作用力,分子内共价键不会发生断裂,C项错误;如氯化铝为分子晶体,D项错误。
答案 B
3.下列物质形成的晶体中,其中任何一个原子都被相邻的四个原子包围,以共价键形成正四面体,并向空间伸展成网状结构的是( )
A.四氯化碳B.石墨
C.金刚石D.二氧化硅
解析 这种晶体应是原子晶体,二氧化硅中一个氧原子与两个硅原子直接相连,不符合题意。
答案 C
4.有关晶体的下列说法中正确的是( )
A.分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
B.原子晶体中共价键越强,熔点越高
C.金属晶体发生形变时,金属键发生断裂
D.氯化钠熔化时离子键未被破坏
解析 分子稳定性取决于分子内化学键的强弱,而与分子间作用力无关,A项错;金属晶体发生形变时,金属键未断裂,C项错;氯化钠熔化时离子键被破坏,D项错。
答案 B
5.下面有关晶体的叙述中,错误的是( )
A.金刚石的网状结构中,由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子
B.在NaCl晶体中每个Na+(或Cl-)周围都紧邻6个Cl-(或6个Na+)
C.白磷晶体中,分子之间通过共价键结合
D.离子晶体在熔化时,离子键被破坏;而分子晶体熔化时,化学键不被破坏
解析 金刚石的网状结构中,每个最小的碳环上有6个碳原子,碳原子之间以共价键连接成环;NaCl晶体的配位数为6;白磷的化学式为P4,结构为正四面体形,键角为60°,分子内以P—P共价键结合,而P4分子间以分子间作用力结合,而非共价键;离子晶体熔化时,离子键被断开,而分子晶体熔化时,分子并未发生改变。
答案 C
6.(2015·天津南开月考)下表所列物质晶体的类型全部正确的一组是( )
选项
原子晶体
离子晶体
分子晶体
A.
氮化硅
磷酸
单质硫
B.
单晶硅
氯化铝
白磷
C.
金刚石
烧碱
冰
D.
铁
尿素
冰醋酸
解析 根据构成晶体的微粒确定晶体类型,原子晶体的构成微粒是原子,分子晶体的构成微粒是分子,离子晶体的构成微粒是阴、阳离子。
磷酸的构成微粒是分子,所以磷酸属于分子晶体,A项错误;单晶硅的构成微粒是原子,所以属于原子晶体,白磷的构成微粒是分子,属于分子晶体,但是氯化铝属于共价化合物,构成微粒是氯化铝分子,所以属于分子晶体,B项错误;金刚石的构成微粒是原子,所以属于原子晶体,烧碱的构成微粒是阴、阳离子,所以属于离子晶体,冰的构成微粒是分子,所以属于分子晶体,C项正确;铁的构成微粒是金属阳离子和自由电子,所以属于金属晶体,尿素的构成微粒是分子,属于分子晶体,D项错误。
答案 C
7.(2015·福州模拟)元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,它与N3-形成晶体的晶胞结构如图所示。
下列说法错误的是( )
A.X元素的原子序数是19
B.该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1
C.Xn+中n=1
D.晶体中每个Xn+周围有2个等距离且最近的N3-
解析 从“元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层”可以看出,Xn+共有28个电子,A项错误;图中Xn+位于每条棱的中点,一个晶胞拥有的Xn+个数为12×
=3,N3-位于顶点,一个晶胞拥有N3-的个数为8×
=1,B项正确;由于该物质的化学式为X3N,故X显+1价,C项正确;D项正确。
答案 A
8.(2015·四川成都九中期中)关于下列几种离子晶体,说法不正确的是( )
A.由于NaCl晶体和CsCl晶体中阳阴离子半径比不相等,所以两晶体中离子的配位数不相等
B.CaF2晶体中,Ca2+配位数为8,F-配位数为4,配位数不相等主要是由于F-、Ca2+电荷(绝对值)不相同
C.MgO的熔点比MgCl2高,主要是因为MgO的晶格能比MgCl2大
D.MCO3中M2+半径越大,MCO3热分解温度越低
解析 离子晶体中的离子配位数由晶体中阳离子和阴离子的半径比决定,阳离子和阴离子半径比越大,配位数越多,NaCl晶体小于CsCl晶体中阳离子和阴离子半径比,所以NaCl晶体中离子配位数为6,而CsCl晶体中离子配位数为8,A项正确;在CaF2晶体中,Ca2+和F-的电荷绝对值之比是2∶1,Ca2+的配位数为8,F-的配位数为4,B项正确;晶格能越大,物质越稳定,熔点越高,MgO的晶格能比MgCl2大,所以MgO的熔点比MgCl2高,C项正确;MCO3中M2+半径越大,极化力越弱,它对CO
的反极化作用越弱,碳酸盐也就越稳定,分解温度越高,D项错误。
答案 D
9.(2015·北京西城期末)最近发现,只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。
鉴于这三种元素都是常见元素,从而引起广泛关注。
该新型超导晶体的一个晶胞如图所示,则该晶体的化学式为( )
A.Mg2CNi3B.MgC2Ni
C.MgCNi2D.MgCNi3
解析 根据晶胞的结构模型可知,碳原子位于晶胞的体心上,所以晶胞中含有一个碳原子;镁原子位于顶点,则其个数为8×
=1;镍原子位于面心处,其个数为6×
=3,所以该晶体的化学式为MgCNi3。
答案 D
10.(2015·湖北七市联考)下列说法正确的是( )
A.Al2O3硬度高,熔点为2054℃,沸点为2980℃,属于原子晶体
B.在晶体中,只要有阴离子一定有阳离子
C.某固态单质能导电,该单质一定属于金属晶体
D.SiO2分子中每个Si原子周围有4个O原子,每个O原子周围有2个Si原子
解析 Al2O3熔沸点较高,熔融状态下可导电,工业上用于电解制备铝,属于离子晶体,A项错误;晶体中有阴离子,就一定有带正电荷的粒子,即阳离子,B项正确;石墨固体能导电,但石墨不是金属晶体,C项错误;二氧化硅是原子晶体,其结构中不存在二氧化硅分子,D项错误。
答案 B
二、非选择题(本大题共4小题,共50分)
11.(12分)(2015·山东卷)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。
(1)下列有关CaF2的表述正确的是________。
a.Ca2+与F-间仅存在静电吸引作用
b.F-的离子半径小于Cl-,则CaF2的熔点高于CaCl2
c.阴阳离子比为2∶1的物质,均与CaF2晶体构型相同
d.CaF2中的化学键为离子键,因此CaF2在熔融状态下能导电
(2)CaF2难溶于水,但可溶于含Al3+的溶液中,原因是________________________(用离子方程式表示)。
已知AlF
在溶液中可稳定存在。
(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2,OF2分子构型为________,其中氧原子的杂化方式为________。
(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如ClF3、BrF3等。
已知反应Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g) ΔH=-313kJ·mol-1,F—F键的键能为159kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol-1。
ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。
解析
(1)CaF2为离子化合物,熔融状态下能导电,Ca2+与F-间既有静电吸引作用,又有静电排斥作用,a项错,d项对;离子半径越小,离子键越强,故CaF2的熔点高于CaCl2熔点,b项对;阴阳离子比为2∶1的物质,其晶体构型与阴阳离子的半径的相对大小有关,c项错。
(2)由题中信息可知Al3+与F-结合生成较稳定的AlF
,导致溶解平衡CaF2(s)Ca2+(aq)+2F-(aq)右移而使CaF2溶解,故反应的离子方程式可表示为3CaF2+Al3+===3Ca2++AlF
。
(3)中心原子O原子的孤电子对数为
×(6-1×2)=2,形成了2个σ键,采取sp3杂化,分子构型为V形。
(4)设Cl—F键的平均键能为akJ·mol-1,则159kJ·mol-1×3+242kJ·mol-1-6a=-313kJ·mol-1,解得a=172kJ·mol-1。
ClF3与BrF3分子结构相似,前者相对分子质量较小,分子间作用力较小,熔、沸点较低。
答案
(1)bd
(2)3CaF2+Al3+===3Ca2++AlF
(3)V形 sp3 (4)172 低
12.(12分)早期发现的一种天然二十四面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。
回答下列问题:
(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过________方法区分晶体、准晶体和非晶体。
(2)基态Fe原子有________个未成对电子,Fe3+的电子排布式为________________。
可用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为________。
(3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化为乙酸,而自身还原成Cu2O。
乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________,1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为________,乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是__________________________。
Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有________个铜原子。
(4)Al单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405nm,晶胞中铝原子的配位数为__________,列式表示Al单质的密度为________________g·cm-3(不必计算出结果)。
解析
(2)Fe为26号元素,从第四周期第ⅠA族的K开始数,数到第8个即为Fe,所以Fe的核外电子排布式为[Ar]3d64s2,3d6轨道上有4个未成对电子。
(3)乙醛的结构式为
,①号碳原子形成4个σ键,为sp3杂化,②号碳原子形成3个σ键,无孤电子对,杂化类型为sp2;利用均摊法得氧原子的个数为:
4+6×
+8×
=8,依据化学式Cu2O可知Cu原子为16。
(4)面心立方晶体结构如图
,选择顶点上一个Al原子为中心原子,在此晶胞中与其最近的Al原子为三个面心上的Al原子,中心原子周围共有8个晶胞,且面心上的Al原子被2个晶胞共用,所以配位数=3×8×
=12;一个晶胞中含有4个Al原子,所以一个晶胞的质量为
g,一个晶胞的体积为a3,依据密度=
代入即可。
答案
(1)X射线衍射
(2)4 1s22s22p63s23p63d5 血红色
(3)sp3、sp2 6NA CH3COOH存在分子间氢键 16
(4)12
13.(13分)(2015·郑州二检)硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。
请回答下列问题:
(1)Ga与B同主族,Ga的基态原子核外电子排布式为________;B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________。
(2)硼酸(H3BO3)是白色片状晶体(层状结构如图),有滑腻感,在冷水中溶解度很小,加热时溶解度增大。
①硼酸中B原子的杂化轨道类型为________。
②硼酸晶体中存在的作用力有范德华力和________。
③加热时,硼酸的溶解度增大,主要原因是______________。
④硼酸是一元弱酸,在水中电离时,硼酸结合水电离出的OH-而呈酸性。
写出硼酸的电离方程式_______________。
(3)硼氢化钠(NaBH4)是有机化学中的一种常用还原剂,在热水中水解生成硼酸钠和氢气,用化学方程式表示其反应原理_________。
[BH4]-的空间构型是________。
(4)B3N3H6可用来制造具有耐油、耐高温性能的特殊材料。
写出它的一种等电子体物质的分子式________。
(5)硼化镁晶体在39K时呈超导性。
在硼化镁晶体中,镁原子和硼原子是分层排布的,如图是该晶体微观结构的透视图,图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。
则硼化镁的化学式为________。
(6)金刚石的晶胞如图所示。
立方氮化硼的结构与金刚石相似,已知晶胞边长为361.5pm,则立方氮化硼的密度是________g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏加德罗常数用NA表示)。
答案
(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1 O>C>B
(2)①sp2 ②氢键、共价键 ③加热破坏了硼酸分子之间的氢键 ④H3BO3+H2O
[B(OH)4]-+H+
(3)NaBH4+4H2O
Na[B(OH)4]+4H2↑或NaBH4+2H2O
NaBO2+4H2↑ 正四面体
(4)C6H6
(5)MgB2
(6)
14.(13分)(2015·南宁、桂林一检)金属钛性能优越,被誉为继Fe、Al后应用广泛的“第三金属”。
(1)Ti基态原子的电子排布式为______________。
(2)钛能与B、C、N、O等非金属元素形成稳定的化合物。
电负性:
C________(填“>”或“<”,下同)B;第一电离能:
N________O,原因是_______________________________。
(3)月球岩石——玄武岩的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)。
FeTiO3与80%的硫酸反应可生成TiOSO4。
SO
的空间构型为________形,其中硫原子采用________杂化,写出SO
的一种等电子体的化学式:
________。
(4)Ti的氧化物和CaO相互作用能形成钛酸盐CaTiO3,CaTiO3的晶体结构如图所示(Ti4+位于立方体的顶点)。
该晶体中,Ti4+和周围________个O2-相紧邻。
(5)Fe能形成多种氧化物,其中FeO晶胞结构为NaCl型。
晶体中实际上存在空位、错位、杂质原子等缺陷,晶体缺陷对晶体的性质会产生重大影响。
由于晶体缺陷,在晶体中Fe和O的个数比发生了变化,变为FexO(x<1),若测得某FexO晶体密度为
5.71g·cm-3,晶胞边长为4.28×10-10m,则FexO中x=________(用代数式表示,不要求算出具体结果)。
答案
(1)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2
(2)> > N原子中2p轨道处于半充满状态,比较稳定
(3)正四面体 sp3 ClO
(或其他合理答案)
(4)12
(5)
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