化学选修3 物质结构与性质第三章 晶体结构与性质综合与测试巩固练习

这是一份化学选修3 物质结构与性质第三章 晶体结构与性质综合与测试巩固练习，共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1．由单质形成的晶体一定不存在的微粒是( )
A．原子 B．分子 C．阴离子 D．阳离子
2．下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中，错误的是( )
A．等离子体的基本构成微粒是带电的离子和电子及不带电的分子或原子
B．非晶体基本构成微粒的排列是长程无序和短程有序的
C．液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性
D．纳米材料包括纳米颗粒和颗粒间的界面两部分，两部分都是长程有序的
3．下列叙述中正确的是( )
A．干冰升华时碳氧键发生断裂 B．CaO和SiO2晶体中都不存在单个小分子
C．Na2O与Na2O2所含的化学键类型完全相同 D．Br2蒸气被木炭吸附时共价键被破坏
4．下列晶体分类中正确的一组是( )
5．共价键、金属键、离子键和分子间作用力都是构成物质微粒间的不同相互作用力，下列含有上述两种相互作用力的晶体是( )
A．碳化硅晶体 B．Ar晶体 C．NaCl晶体 D．NaOH晶体
6．制造光导纤维的材料是一种很纯的硅氧化物，它是具有立体网状结构的晶体，下图是简化了的平面示意图，关于这种制造光纤的材料，下列说法正确的是( )
A．它的晶体中硅原子与氧原子数目比是1：4
B．它的晶体中硅原子与氧原子数目比是1：6
C．这种氧化物是原子晶体
D．这种氧化物是分子晶体
7．下列物质性质的变化规律与分子间作用力有关的是( )
A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 B．金刚石的硬度大于硅，其熔、沸点也高于硅
C．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低 D．F2、Cl2、Br2、I2的沸点依次升高
8．按原子序数递增的顺序(稀有气体除外)，对第三周期元素性质的描述正确的是( )
A．原子半径和离子半径均减小 B．氧化物对应的水化物碱性减弱，酸性增强
C．单质的晶体类型金属晶体、原子晶体和分子晶体 D．单质的熔点降低
9．下列说法正确的是( )
A．用乙醇或CCl4可提取碘水中的碘单质
B．NaCl和SiC晶体熔化时，克服粒子间作用力的类型相同
C．24Mg32S晶体中电子总数与中子总数之比为1：1
D．H2S和SiF4分子中各原子最外层都满足8电子结构
10．下列说法中正确的是( )
A．金刚石晶体中的最小碳环由6个碳原子构成 B．Na2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为1：1
C．1 ml SiO2晶体中含2 ml Si—O键 D．金刚石化学性质稳定，在高温下也不会和O2反应
11．观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法不正确的是( )
A.HCN的结构式为H—C≡N，分子中含有2个σ键和2个π键 B．固态硫S8属于原子晶体
C．SF6是由极性键构成的非极性分子 D．单质硼属原子晶体，结构单元中含有30个B—B键
12．X、Y都是ⅡA族(Be除外)的元素，已知它们的碳酸盐的热分解温度：T(XCO3)>T(YCO3)，则下列判断不正确的是( )
A．晶格能：XCO3>YCO3 B．阳离子半径：X2＋>Y2＋ C．金属性：X>Y D．氧化物的熔点：XO13．在解释下列物质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键的强弱无关的是( )
A．钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大
B．金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点
C．KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低
D．CF4、SiF4、GeF4、SnF4的熔点和沸点逐渐升高
14．下列说法正确的是( )
A．熔点：锂<钠<钾<铷<铯
B．由于HCl的分子间作用力大于HI，故HCl比HI稳定
C．等质量的金刚石和石墨晶体所含碳碳键的数目相等
D．已知AB的离子晶体结构如右上图所示，则每个A＋周围距离最近且等距的B－有8个
15．下列说法中正确的是( )
A．Na2O2晶体中的阳离子与阴离子个数比为1：1
B．石墨晶体中C原子数与C—C共价键数比为1：3
C．3Heq \\al(16,2)O与2Heq \\al(17,2)O分子中的质子个数比为1：1 D．冰晶体中H2O分子个数与氢键数目比为1：4
16．硼化镁在39 K时具有超导性。在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼的相间排列，下图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿z轴方向的投影(黑球是硼原子投影，白球是镁原子投影)，下图中硼原子和镁原子投影在同一平面上。根据图确定硼化镁的化学式为( )
A．MgB B．MgB2 C．Mg2B D．MgB6
17.如图所示的是某原子晶体A空间结构的一个单元，A与某物质B反应生成C，其实质是每个A—A键中插入一个B原子，则C物质的化学式为( )
A．AB B．A5B4 C．AB2 D．A2B5
二、非选择题(本题包括5小题，共49分)
18．(10分)锌是一种重要的过渡金属，锌及其化合物有着广泛的应用。
(1)指出锌在周期表中的位置：第________周期，第________族，________区。
(2)Zn形成金属晶体，其金属原子堆积属于下列______模式。
A．简单立方 B．钾型 C．镁型 D．铜型
(3)葡萄糖酸锌[CH2OH(CHOH)4COO]2Zn是目前市场上流行的补锌剂。写出Zn2＋基态电子排布式________；葡萄糖分子中碳原子的杂化方式为________。
(4)Zn2＋能与NH3形成配离子[Zn(NH3)4]2＋。配位体NH3分子属于________(填“极性分子”或“非极性分子”)；在[Zn(NH3)4]2＋中，Zn2＋位于正四面体中心，NH3位于正四面体的顶点，试在右下图中表示[Zn(NH3)4]2＋中Zn2＋与NH3之间的化学键。
(5)右下图表示锌与某非金属元素X形成的化合物晶胞，其中Zn和X通过共价键结合，该化合物的化学式为______________________。该化合物晶体的熔点比干冰高得多，原因是____________________。
(6)与锌同周期，最外层有3个未成对电子的元素名称是________，该元素最高价氧化物对应水化物的酸性比溴的最高价氧化物对应水化物的酸性________(填“强”或“弱”)。
19．(10分)钒(23V)是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。
回答下列问题：
(1)钒在元素周期表中的位置为________，其价层电子排布图为________。
(2)钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为_____、______。
(3)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是________对，分子的立体构型为________；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________ ；SO3的三聚体环状结构如图2所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为________；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约160 pm，较短的键为_____(填图2中字母)，该分子中含有_____个σ键。
(4)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的立体构型为________；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为________。
20．(9分)(1)R单质的晶体在不同温度下有两种原子堆积方式，晶胞分别如下图所示。A中原子堆积方式为________堆积，A、B中R原子的配位数之比为________。
(2)已知单质D为面心立方晶体，如图所示，D的相对原子质量为M，密度为8.9 g/cm3。试求：①图中正方形边长＝________cm(只列出计算式，NA表示阿伏加德罗常数的值)。
②试计算单质D晶体中原子的空间利用率：________(列出计算式并化简)。
21．(10分)如图为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H2BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体的结构示意图，请回答下列问题：
(1)图Ⅰ所示的CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的F－数为________，图Ⅲ中未标号的铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为________。
(2)图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是________，H3BO3晶体中硼原子个数与极性键个数比为________。(3)金属铜具有很好的延展性、导电传热性，对此现象最简单的解释是用________理论。
(4)三种晶体中熔点最低的是________，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为____________________________________________。
22．(10分)晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单位称为晶胞。NaCl晶体结构如图所示。已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1，测知FexO晶体密度ρ＝5.71 g·cm－3，晶胞边长为4.28×10－10m。
(1)FexO中x值(精确至0.01)为________。
(2)晶体中的Fe分别为Fe2＋、Fe3＋，在Fe2＋和Fe3＋的总数中，Fe2＋所占分数(用小数表示，精确至0.001)为________。
(3)此晶体的化学式为________。
(4)与某个Fe2＋(或Fe3＋)距离最近且等距离的O2－围成的空间几何形状是________。
(5)在晶体中，铁离子间最短距离为________cm。
第三章综合检测答案
一、选择题(本题包括17个小题，每小题3分，共51分)
1．C 解析：由单质形成的晶体可能有：硅、金刚石(原子晶体)，S8、Cl2(分子晶体)，Na、Mg(金属晶体)，在这些晶体中，构成晶体的微粒分别是原子、分子、金属阳离子和自由电子，构成离子晶体的微粒是阴、阳离子，但离子晶体不可能是单质。
2．D 解析：等离子体是呈准电中性的，其构成微粒可以是带电粒子或中性粒子；纳米颗粒是长程有序的晶状结构，界面却是长程无序和短程无序的结构。
3．B 解析：A、D两项所述变化属于物理变化，故化学键未被破坏，所以A、D两项错误；C选项中，Na2O只含离子键，Na2O2既有离子键又有非极性键，所以C项错误，故选B。
4．C
5．D 解析：SiC晶体、Ar晶体、NaCl晶体中都只含有一种作用力，分别是：共价键、范德华力、离子键。
6．C 解析：由题意可知，该晶体具有立体网状结构，是原子晶体，一个Si原子与4个O原子形成4个Si—O键，一个O原子与2个Si原子形成2个Si—O键，所以在晶体中硅原子与氧原子数目比是12。
7．D 解析：A中，卤化氢的热稳定性与分子内H—X键键能大小有关；B中，因键长金刚石小于硅，故键能金刚石大，故熔沸点高；C中，离子晶体的熔沸点与离子键键能有关。
8．C 解析：Na、Mg、Al是金属晶体，Si是原子晶体，P、S、Cl2是分子晶体，C正确。
9．C 解析：A选项，用于从碘水中萃取碘的溶剂必须不能与水混溶，因此CCl4可以，而乙醇不可以；B选项，晶体熔化时NaCl破坏离子键，而SiC破坏共价键；C选项，24Mg32S 电子总数为12＋16＝28，而中子数为(24－12)＋(32－16)＝28，故二者比例11；D选项，H2S中氢原子成键后最外层电子数为2。
10．A 解析：由金刚石晶体结构知，最小碳环是6个碳原子构成的六元环，故A正确；Na2O2晶体中阴、阳离子数目之比为12，故B错；1 ml SiO2晶体中含4 ml Si—O键，故C错；金刚石属于碳单质，在高温下可以和O2反应，故D错。
11．B 解析：“C≡N”键中含有1个σ键和2个π键，所以H—C≡N中共有2个σ键和2个π键，A项正确；B属于分子晶体，B项错；SF6是正八面体对称结构。是非极性分子，C项正确；硼晶体的结构单元中有12个B原子，每个原子形成5个B—B键，而每个B—B键为2个原子所共有，所以B—B键数为12×5/2＝30个，D项正确。
12．A 解析：碳酸盐的热分解是由于晶体中的阳离子结合碳酸根中的氧离子。热分解温度越高，该阳离子越难结合氧离子，离子半径越大，故B项正确；同时该碳酸盐的晶格能也越小，故A项不正确(同类型晶体，晶格能与离子半径成反比)；同族元素离子半径越大，原子的半径也越大，金属性必然越强，故C项正确；阳离子半径是X2＋>Y2＋，则晶格能XO13．D 解析：钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大，这是因为它们中的金属键逐渐增强，与化学键的强弱有关；金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点，这是因为C—C键的键长比Si—Si键的键长短，C—C键的键能比Si—Si键的键能大，也与化学键的强弱有关；KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低，这是因为它们中的离子键的强度逐渐减弱，与化学键的强弱有关； CF4、SiF4、GeF4、SnF4的熔点和沸点逐渐升高，这是因为分子间作用力随相对分子质量的增大而增大，与化学键的强弱无关。
14．D 解析：A项熔点应逐渐降低；B项HCl比HI稳定是因为H—Cl键比H—I键牢固的缘故；C项12 g金刚石中含2 ml C—C键，12 g石墨中含有1.5 ml C—C键；D项中每个A＋被8个B－所形成的立方体包围，B－亦被8个A＋所形成的立方体包围。
15．C 解析：Na2O2晶体中的阳、阴离子为Na＋、Oeq \\al(2－,2)，其个数比为21，A项错；石墨中1个C原子形成eq \f(1,2)×3＝eq \f(3,2)个共价键，C原子数与C—C共价键数比为23，B项错；D项冰晶体中一个水分子可形成四个氢键，但是每个氢键被2个H2O分子共有，故H2O分子个数与氢键数目比为12，D项错；C项不论何种水，其质子数均为10，C项正确。
16．B
17.C 解析：据题意，中心A原子与周围4个A原子相连形成4个A—A键，而每两个A原子共有一个键，故A原子与A—A键的个数比为12，又因为B原子与A—A键的个数相等所以N(B)N(A)为21。当然，联想到这道题的晶体与SiO2晶体类型相同，就更容易理解了。
二、非选择题(本题包括5小题，共49分)
18．答案：(1)四 ⅡB ds
(2)C
(3)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 sp2、sp3
(4)极性分子
(5)ZnX 该化合物是原子晶体，而干冰是分子晶体
(6)砷 弱
解析：锌是30号元素，其价电子排布式为3d104s2，Zn失去最外层2个电子形成Zn2＋。葡萄糖分子中，饱和碳原子以sp3形式杂化，中的碳原子以sp2形式杂化。NH3分子呈三角锥形，是极性分子。在[Zn(NH3)4]2＋中，Zn2＋与NH3之间存在配位键。锌与X元素形成的化合物的晶胞中，N(X):N(Zn)＝(8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)):4＝1:1，所以该化合物的化学式为ZnX。该化合物晶体是原子晶体，熔点比干冰(分子晶体)高很多。
19．答案：(1)第4周期ⅤB族
(2)4 2
(3)2 V形 sp2杂化 sp3杂化 b 12
(4)正四面体形 NaVO3
解析：(1)钒在元素周期表中的位置为第四周期ⅤB族，其价层电子排布式为3d34s2。
(2)分析钒的某种氧化物的晶胞结构利用均摊法计算，晶胞中实际拥有的阴离子数目为4×1/2＋2＝4，阳离子个数为8×1/8＋1＝2。
(3)SO2分子中S原子价电子排布式为3s23p4，价层电子对数是2对，孤电子对数为2，分子的立体构型为V形；SO3分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化；SO3的三聚体环状结构中S原子的杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中S—O键长有两类，较短的键为b，该分子中含有12个键。
(4)钒酸钠(Na3VO4)中阴离子的V原子价层电子对数为4，无孤对电子，离子立体构型为正四面体形；也可以得到偏钒酸钠，化学式为NaVO3。
20．答案：(1)体心立方堆积 23
(2)①eq \r(3,\f(4M,8.9NA)) ②eq \f(4×\f(4,3)πr3,2\r(2)r3)×100%＝74%
解析：(1)由图知，A为体心立方堆积，配位数为8，B为面心立方最密堆积，配位数为12，故A、B的配位数之比为23。
(2)设D的原子半径为r，则面对角线长为4r，边长a＝2eq \r(2)r。1个面心立方晶胞中有4个原子。①由ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(\f(4,NA)×M,a3)＝8.9 g/cm3有a＝eq \r(3,\f(4M,8.9NA)) cm。②空间利用率为eq \f(4×\f(4,3)πr3,2\r(2)r3)×100%＝eq \f(π,3\r(2))×100%＝74%。
21．答案：(1)8 12 (2)O 16
(3)“电子气” (4)H3BO3 分子间作用力
解析：(1)从图Ⅰ面心上的一个Ca2＋可看出连接4个F－，若将旁边的晶胞画出，也应连4个F－，则一个Ca2＋连有8个F－。铜属于面心立方最密堆积，配位数为12。(2)H是两电子，B从图Ⅱ看，只形成三个键，应为6个电子，只有氧为8电子。H3BO3属于分子晶体，一个B连有三个O，三个O又连有三个H，所以一个B对应6个极性键。(3)“电子气”理论可以很好地解释金属的导电传热性和延展性等物理性质。(4)熔点大小规律：原子晶体>离子晶体>分子晶体，金属晶体看具体情况，此题H3BO3为分子晶体，应最小，熔化时破坏分子间作用力。
22. 答案：(1)0.92 (2)0.826 (3)Feeq \\al(2＋,0.76)Feeq \\al(3＋,0.16)O
(4)正八面体 (5)3.03×10－8
解析：由氯化钠晶胞可知在此晶胞中应有4个FexO，所以可得(56x＋16)×4/NA＝5.71×(4.28×10－8)3，解得x≈0.92。根据化合物中电荷守恒的原则，即正电荷总数等于负电荷总数可得：设分子中的Fe2＋个数为y,2y＋3×(0.92－y)＝2，解得y＝0.76，所以可得Fe2＋所占分数＝0.76/0.92≈0.826。含Fe3＋个数为0.92－0.76＝0.16，此晶体的化学式为Feeq \\al(2＋,0.76)Feeq \\al(3＋,0.16)O；由FexO晶体晶胞的结构及晶胞的边长可知，铁离子间最短距离为eq \r(2)×(eq \f(1,2)×4.28×10－10m)≈3.03×10－10m＝3.03×10－8cm。
选项
离子晶体
原子晶体
分子晶体
A
NaOH
Ar
SO2
B
H2SO4
石墨
S
C
CH3COONa
水晶
D
Ba(OH)2
金刚石
玻璃
HCN
S8
SF6
B12结构单元
结构模型
示意图
备注
—
易溶于CS2
—
熔点1 873 K