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2022年高三化学寒假学业分层测评：15晶体结构与性质 Word版含解析
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这是一份2022年高三化学寒假学业分层测评：15晶体结构与性质 Word版含解析，共6页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．“可燃冰”是一种新能源，其主要成分是甲烷与水分子的结晶水合物(CH4·nH2O)埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌氧性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气(石油气)，其中许多天然气被包进水分子中，在海底的低温与高压下形成了类似冰的透明晶体，这就是“可燃冰”。这种可燃冰的晶体类型是( )
A．离子晶体 B．分子晶体
C．原子晶体 D．金属晶体
【解析】 可燃冰实际上是冰晶体的空腔内容纳甲烷分子，故该晶体为分子晶体。
【答案】 B
2．下列数据是对应物质的熔点，有关的判断错误的是( )
A.含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体
B．在共价化合物分子中各原子不一定都形成8电子结构
C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D．金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高
【解析】 在金属晶体中就含有金属阳离子，A错；在HCl中H原子形成的是2电子结构，B正确；CO2是分子晶体，而SiO2是原子晶体，C正确；常温下为固体的硫黄形成分子晶体，而常温下为液体的Hg形成金属晶体，D正确。
【答案】 A
3．下表给出几种氯化物的熔点和沸点，据此判断下列叙述与表中数据相吻合的是( )
A.AlCl3在加热条件下能升华
B．SiCl4晶体属于原子晶体
C．AlCl3晶体是典型的离子晶体
D．MgCl2在晶体中有分子存在
【解析】 观察AlCl3的熔点和沸点可看出沸点要低于熔点，可以升华，A正确；从表中看SiCl4的熔点是－70 ℃，由此看出熔点低，属于分子晶体的特征，B错；离子晶体的熔、沸点应该较高，而AlCl3的熔、沸点不高，肯定不属于典型的离子晶体，C错；MgCl2熔、沸点均很高，不可能是分子晶体，故晶体中不存在单个分子，D错。
【答案】 A
4．下列有关晶体的说法中一定正确的是( )
①原子晶体中只存在非极性共价键
②稀有气体形成的晶体属于原子晶体
③干冰晶体升华时，分子内共价键会发生断裂
④金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
⑤分子晶体的堆积均为分子密堆积
⑥离子晶体和金属晶体中均存在阳离子，但金属晶体中却不存在离子键
⑦金属晶体和离子晶体都能导电
⑧依据构成粒子的堆积方式可将晶体分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、原子晶体
A．①③⑦ B．只有⑥
C．②④⑤⑦ D．⑤⑥⑧
【解析】 原子晶体中可能存在极性共价键，如金刚砂(SiC)晶体，①错；稀有气体是由单原子分子构成的，形成的晶体是分子晶体，②错；干冰晶体升华时破坏的是分子间作用力，③错；AlCl3晶体为分子晶体，④错；含有氢键的分子晶体的堆积就不是分子密堆积，如冰晶体，⑤错；金属晶体都能导电而离子晶体在固体时都不能导电，⑦错；晶体分类的依据是构成晶体的微粒和微粒间的作用力，⑧错。
【答案】 B
5．下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是( )
①金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅
②CI4＞CBr4＞CCl4＞CH4
③MgO＞H2O＞O2＞N2
④金刚石＞生铁＞纯铁＞钠
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
【解析】 ①同属于原子晶体，熔、沸点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅＜碳化硅，错误；②为组成、结构相似的分子晶体，熔、沸点高低要看相对分子质量的大小，正确；③对于不同类型晶体，熔、沸点高低一般为：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，MgO＞N2O＞O2＞N2，正确；④生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。
【答案】 B
6．下列关于金属晶体的叙述正确的是( )
A．铂金可用于制作首饰不能用金属键理论解释
B．熔融后易导电且熔点在1 000℃左右的晶体可能是金属晶体
C．Na、Mg的熔点：Na>Mg
D．体心立方堆积的空间利用率最高
【解析】 选项A，用铂金制作首饰利用了金属晶体的延展性，能用金属键理论解释。选项B，金属晶体在固态和熔融状态下都能导电，其熔点由于金属的不同，差异很大，故选项中所指的晶体可能是金属晶体。选项C，一般来讲，金属键的强弱与金属价电子数的多少有关，价电子数越多金属键越强；金属键的强弱也与金属阳离子的半径大小有关，金属阳离子的半径越大，金属键越弱。金属键的强弱顺序为Mg>Na，其熔点的高低顺序也为Mg>Na。选项D，金属晶体的各种堆积方式的空间利用率情况是：简单立方堆积为52%，体心立方堆积为68%，六方最密堆积和面心立方最密堆积均为74%。因此简单立方堆积的空间利用率最低，六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高。
【答案】 B
7．二氧化硅有晶体和无定形两种形态，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。除石英外，SiO2还有磷石英和方石英等多种变体。方石英结构和金刚石相似，其结构单元如图。下列有关说法正确的是( )
A．方石英晶体中存在着SiO4结构单元
B．1 ml Si形成2 ml Si—O键
C．图示结构单元中实际占有18个硅原子
D．方石英晶体中，Si—O键之间的夹角为90°
【解析】 本题考查SiO2的晶体结构。由方石英结构示意图，知方石英晶体中存在着SiO4的结构单元，A项正确；1 ml Si形成4 ml Si—O键，B项错误，题图所示的结构单元实际占有的硅原子数：8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＋4＝8个，C项错误；方英石晶体中存在着SiO4的结构单元，说明Si—O键之间的夹角为109°28′，D项错误。
【答案】 A
8．有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是( )
A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－形成正八面体
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋
C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为1∶2
D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE
【解析】 由于是气态团簇分子，其分子式应为E4F4或F4E4；CaF2晶体中，Ca2＋占据8个顶点和6个面心，故Ca2＋共8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4个；金刚石晶体中，每个C原子与4个C原子相连，而碳碳键为2个碳原子共用，C原子与C—C键个数比为1∶2。
【答案】 D
9.Al2O3在一定条件下可转化为硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，氮化铝的晶胞结构如图所示。下列说法正确的是( )
A．氮化铝属于离子晶体
B．氮化铝可用于制造切割金属的刀具
C．一个氮化铝晶胞中含有9个Al原子
D．氮化铝晶体中Al的配位数为2
【解析】 根据氮化铝晶体的性质，可知它属于原子晶体，能用于制造切割金属的刀具；根据晶胞结构可知，一个氮化铝晶胞中含有的Al原子的数目为8×eq \f(1,8)＋1＝2；观察晶胞结构可得氮化铝晶体中Al的配位数为4。
【答案】 B
10．对于面心立方晶胞(如图所示)的描述错误的是( )
A．面心立方晶胞是所在晶体内最小的平行六面体
B．面心立方晶胞的每个顶点上和每个面的中心上都各有一个原子
C．平均每个面心立方晶胞中有14个原子
D．平均每个面心立方晶胞中有4个原子
【解析】 在面心立方晶胞顶点和六个面的面心处都有一个原子，平均每个晶胞中含有的原子数＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4个。
【答案】 C
11．已知某化合物的晶体是由以下最小单元密置堆积而成的，关于该化合物的以下叙述中正确的是 ( )
A．1 ml该化合物中有2 ml Y
B．1 ml该化合物中有6 ml O
C．1 ml该化合物中有2 ml Ba
D．该化合物的化学式是YBa2Cu3O6
【解析】 由图中可以看出，白球代表的Y原子位于长方体的八个顶点上，大黑球代表的Ba原子位于长方体的四条棱上，灰球代表的Cu原子位于长方体的内部(共有三个)，小黑球代表的O原子有的位于长方体的内部、有的位于长方体的面上，分别运用均摊法可计算出该结构单元的实际含有的原子个数，进而可确定该化合物的化学式。Y原子个数为8×eq \f(1,8)＝1，Ba原子个数为8×eq \f(1,4)＝2，Cu原子个数为3，O原子个数为10×eq \f(1,2)＋2＝7。
【答案】 C
12．科学家曾合成了一系列具有独特化学特性的(AlH3)n氢铝化合物。已知，最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6，它的熔点为150 ℃，燃烧热极高。Al2H6球棍模型如图。下列有关说法肯定错误的是( )
A．Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体
B．氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料
C．Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水
D．Al2H6中含有离子键和极性共价键
【解析】 由题意“最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6，它的熔点为150 ℃”可知，该晶体为分子晶体，H—Al键为共价键，而不是离子键，故D错。
【答案】 D
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
13．(11分)根据下面图示回答问题：
(1)A图是某离子化合物的晶胞，阳离子位于中间，阴离子位于8个顶点，该化合物中阳、阴离子的个数比是________。
(2)B图表示构成NaCl晶体的一个晶胞，通过想象与推理，可确定一个NaCl晶胞中含Na＋和Cl－的个数分别为________、________。
(3)若Ca、Ti、O形成的某钙钛矿型晶体结构如C图，其化学式为________。
(4)石墨晶体结构如D图所示，每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占有的碳原子数为________，C—C键数为________。
(5)原子晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体，如E图。其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个原子。试观察该图，推断这个基本结构单元所含硼原子个数、键角、B—B键的个数依次为________、________、_______。
【解析】 (1)阳离子数＝1，阴离子数＝8×eq \f(1,8)＝1，即：阳离子数∶阴离子数＝1∶1。
(2)Na＋的个数＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，Cl－的个数＝12×eq \f(1,4)＋1＝4。
(3)Ca原子数＝8×eq \f(1,8)＝1，Ti原子数＝1，O原子数＝12×eq \f(1,4)＝3，所以化学式为CaTiO3。
(4)C原子数＝6×eq \f(1,3)＝2，C—C键数＝6×eq \f(1,2)＝3。
(5)B原子数＝20×3×eq \f(1,5)＝12，等边三角形的键角为60°，B—B键数＝20×3×eq \f(1,2)＝30。
【答案】 (1)1∶1 (2)4 4 (3)CaTiO3 (4)2 3 (5)12 60° 30
14．(9分)下图为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3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1所示的CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的F－数为________，图3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2所示的物质结构中最外层已达8电子结构的原子是________。H3BO3晶体中B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力为________。
【解析】 (1)从图1可看出面心上的一个Ca2＋连接4个F－，若将紧邻的晶胞画出，也应连4个F－，则一个Ca2＋连有8个F－。铜晶体属于面心立方最密堆积，配位数为12。
(2)H是两电子原子，从图2看，B原子只形成三个共价键，应为6个电子，只有氧原子为8个电子。H3BO3属于分子晶体，一个B原子连有3个O原子，3个O原子又连有3个H原子，所以一个B原子对应6个极性键。
(3)“电子气”理论可以解释金属的导电、导热和延展性等物理性质。(4)熔点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，金属晶体看具体情况，此题中H3BO3为分子晶体，熔点最低，熔化时破坏分子间作用力。
【答案】 (1)8 12 (2)O 1∶6 (3)电子气
(4)H3BO3 分子间作用力
15．(14分)元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。
(1)在第三周期中，第一电离能大于Y的元素有________种。
(2)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
①在1个晶胞中，X离子的数目为________。
②该化合物的化学式为________。
(3)在Y的氢化物(H2Y)分子中，Y原子轨道的杂化类型是________。H2Y分子的立体构型为________。
(4)Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是_________________________
________________________________________________________________________。
(5)Y与Z可形成YZeq \\al(2－,4)
①YZeq \\al(2－,4)的立体构型为______________(用文字描述)。
②写出一种与YZeq \\al(2－,4)互为等电子体的分子的化学式：________________。
(6)X的氯化物与氨水反应可形成配合物X(NH3)4]Cl2，1 ml该配合物中含有σ键的数目为__________。
【解析】 元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数＝2＋8＋18＝28，原子最外层电子数为2，所以该原子有30个电子，为Zn元素；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，则Y是S元素；元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍，Z是O元素。
(1)第三周期中比元素S电离能大的有Ar、Cl、P三种元素。
(2)①该晶胞中X离子数目＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4。②该晶胞中Y离子数目＝4，X和Y离子数目之比等于1∶1，所以该化合物的化学式为ZnS。
(3)在H2S中硫原子的价电子对数＝eq \f(1,2)×(6＋2)＝4，所以硫采取sp3杂化，S原子还有2对孤电子对，所以H2S为V形分子。
(4)在乙醇的水溶液中，水分子和乙醇分子之间易形成氢键，氢键的存在导致其溶解性增大。
(5)①SOeq \\al(2－,4)中S的价电子对数＝eq \f(1,2)×(6＋2)＝4，没有孤电子对，所以SOeq \\al(2－,4)是正四面体结构。
②等电子体中原子总数相等，且价电子总数相等，所以与SOeq \\al(2－,4)互为等电子体的分子的化学式为CF4、SiF4、CCl4或SiCl4等。
(6)每摩尔配合物X(NH3)4]Cl2中，σ键数目＝(3×4＋4)NA＝16NA。
【答案】 (1)3 (2)①4 ②ZnS (3)sp3 V形
(4)水分子与乙醇分子之间形成氢键 (5)①正四面体形 ②CCl4或SiCl4、SiF4等 (6)16NA
16．(18分)开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。
(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。
①基态原子Ti有________种能量不同的电子，基态Ti3＋的未成对电子有________个。
②LiBH4由Li＋和BHeq \\al(－,4)构成，BHeq \\al(－,4)的立体构型是________，LiBH4中不存在的作用力有________(填字母)。
a．离子键 b．共价键
c．金属键 d．配位键
③Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为________。
(2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。
①LiH中，离子半径Li＋________H－(填“>”、“＝”或“<”)。
②某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物。M的部分电离能如下表所示：
M是________(填元素符号)。
③MH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞结构如图所示。已知该晶体的密度a g·cm－3，则该晶胞的体积为________cm3用a、NA表示(NA为阿伏加德罗常数的值)]。
(3)氨硼烷(NH3BH3)与镧镍合金(LaNix)都是优良的储氢材料。
①H3BNH3的等电子体的化学式为________。
②镧镍合金的晶胞结构示意图如下图所示(只有1个原子位于晶胞内部)，则x＝______。氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体，具有类似金刚石的结构，硬度略小于金刚石。则在下列各项中，立方氮化硼晶体不可用作_______________(填字母)。
a．耐磨材料 b．切削工具
c．导电材料 d．钻探钻头
【解析】 (1)①基态原子Ti的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，有7个能级，即7种能量不同的电子，Ti3＋的价电子排布式为3d1，有1个未成对电子；②Li＋和BHeq \\al(－,4)以离子键结合，BHeq \\al(－,4)中B原子与H原子间以共价键结合，B原子最外层有3个电子，而B原子最外层有4个轨道，能提供一个空轨道与H－形成配位键，化合物中不存在金属键；③Li、B、H电负性H＞B＞Li。
(2)①电子层结构相同的离子，核电荷数越多，半径越小，离子半径Li＋＜H－。②M的I3≫I2，所以M原子最外层有2个电子，M为短周期元素Mg。③每个晶胞中含有Mg：8×eq \f(1,8)＋1＝2个，含有H：4个，所以晶胞的体积为eq \f(\f(2×26 g·ml－1,NA ml－1),a g·cm－3)＝eq \f(52,a·NA)cm3。
(3)①用2个C原子替换B和N原子即可得其等电子体为C2H6。②每个晶胞中含有La：8×eq \f(1,8)＝1，Ni：8×eq \f(1,2)＋1＝5，x＝5。立方氮化硼为原子晶体不导电，故选c。
【答案】 (1)①7 1 ②正四面体 c ③H＞B＞Li
(2)①＜ ②Mg ③eq \f(52,a·NA) (3)①C2H6 ②5 c
Na2O
Na
AlF3
AlCl3
Al2O3
BCl3
CO2
SiO2
920 ℃
97.8 ℃
1 291 ℃
190 ℃
2 073 ℃
－107 ℃
－57 ℃
1 723 ℃
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
熔点/℃
801
714
190
－70
沸点/℃
1 413
1 412
180
57.57
I1
I2
I3
I4
I5
I/kJ·ml－1
738
1 451
7 733
10 540
13 630
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．“可燃冰”是一种新能源，其主要成分是甲烷与水分子的结晶水合物(CH4·nH2O)埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌氧性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气(石油气)，其中许多天然气被包进水分子中，在海底的低温与高压下形成了类似冰的透明晶体，这就是“可燃冰”。这种可燃冰的晶体类型是( )
A．离子晶体 B．分子晶体
C．原子晶体 D．金属晶体
【解析】 可燃冰实际上是冰晶体的空腔内容纳甲烷分子，故该晶体为分子晶体。
【答案】 B
2．下列数据是对应物质的熔点，有关的判断错误的是( )
A.含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体
B．在共价化合物分子中各原子不一定都形成8电子结构
C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D．金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高
【解析】 在金属晶体中就含有金属阳离子，A错；在HCl中H原子形成的是2电子结构，B正确；CO2是分子晶体，而SiO2是原子晶体，C正确；常温下为固体的硫黄形成分子晶体，而常温下为液体的Hg形成金属晶体，D正确。
【答案】 A
3．下表给出几种氯化物的熔点和沸点，据此判断下列叙述与表中数据相吻合的是( )
A.AlCl3在加热条件下能升华
B．SiCl4晶体属于原子晶体
C．AlCl3晶体是典型的离子晶体
D．MgCl2在晶体中有分子存在
【解析】 观察AlCl3的熔点和沸点可看出沸点要低于熔点，可以升华，A正确；从表中看SiCl4的熔点是－70 ℃，由此看出熔点低，属于分子晶体的特征，B错；离子晶体的熔、沸点应该较高，而AlCl3的熔、沸点不高，肯定不属于典型的离子晶体，C错；MgCl2熔、沸点均很高，不可能是分子晶体，故晶体中不存在单个分子，D错。
【答案】 A
4．下列有关晶体的说法中一定正确的是( )
①原子晶体中只存在非极性共价键
②稀有气体形成的晶体属于原子晶体
③干冰晶体升华时，分子内共价键会发生断裂
④金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
⑤分子晶体的堆积均为分子密堆积
⑥离子晶体和金属晶体中均存在阳离子，但金属晶体中却不存在离子键
⑦金属晶体和离子晶体都能导电
⑧依据构成粒子的堆积方式可将晶体分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、原子晶体
A．①③⑦ B．只有⑥
C．②④⑤⑦ D．⑤⑥⑧
【解析】 原子晶体中可能存在极性共价键，如金刚砂(SiC)晶体，①错；稀有气体是由单原子分子构成的，形成的晶体是分子晶体，②错；干冰晶体升华时破坏的是分子间作用力，③错；AlCl3晶体为分子晶体，④错；含有氢键的分子晶体的堆积就不是分子密堆积，如冰晶体，⑤错；金属晶体都能导电而离子晶体在固体时都不能导电，⑦错；晶体分类的依据是构成晶体的微粒和微粒间的作用力，⑧错。
【答案】 B
5．下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是( )
①金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅
②CI4＞CBr4＞CCl4＞CH4
③MgO＞H2O＞O2＞N2
④金刚石＞生铁＞纯铁＞钠
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
【解析】 ①同属于原子晶体，熔、沸点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅＜碳化硅，错误；②为组成、结构相似的分子晶体，熔、沸点高低要看相对分子质量的大小，正确；③对于不同类型晶体，熔、沸点高低一般为：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，MgO＞N2O＞O2＞N2，正确；④生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。
【答案】 B
6．下列关于金属晶体的叙述正确的是( )
A．铂金可用于制作首饰不能用金属键理论解释
B．熔融后易导电且熔点在1 000℃左右的晶体可能是金属晶体
C．Na、Mg的熔点：Na>Mg
D．体心立方堆积的空间利用率最高
【解析】 选项A，用铂金制作首饰利用了金属晶体的延展性，能用金属键理论解释。选项B，金属晶体在固态和熔融状态下都能导电，其熔点由于金属的不同，差异很大，故选项中所指的晶体可能是金属晶体。选项C，一般来讲，金属键的强弱与金属价电子数的多少有关，价电子数越多金属键越强；金属键的强弱也与金属阳离子的半径大小有关，金属阳离子的半径越大，金属键越弱。金属键的强弱顺序为Mg>Na，其熔点的高低顺序也为Mg>Na。选项D，金属晶体的各种堆积方式的空间利用率情况是：简单立方堆积为52%，体心立方堆积为68%，六方最密堆积和面心立方最密堆积均为74%。因此简单立方堆积的空间利用率最低，六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高。
【答案】 B
7．二氧化硅有晶体和无定形两种形态，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。除石英外，SiO2还有磷石英和方石英等多种变体。方石英结构和金刚石相似，其结构单元如图。下列有关说法正确的是( )
A．方石英晶体中存在着SiO4结构单元
B．1 ml Si形成2 ml Si—O键
C．图示结构单元中实际占有18个硅原子
D．方石英晶体中，Si—O键之间的夹角为90°
【解析】 本题考查SiO2的晶体结构。由方石英结构示意图，知方石英晶体中存在着SiO4的结构单元，A项正确；1 ml Si形成4 ml Si—O键，B项错误，题图所示的结构单元实际占有的硅原子数：8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＋4＝8个，C项错误；方英石晶体中存在着SiO4的结构单元，说明Si—O键之间的夹角为109°28′，D项错误。
【答案】 A
8．有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是( )
A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－形成正八面体
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋
C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为1∶2
D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE
【解析】 由于是气态团簇分子，其分子式应为E4F4或F4E4；CaF2晶体中，Ca2＋占据8个顶点和6个面心，故Ca2＋共8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4个；金刚石晶体中，每个C原子与4个C原子相连，而碳碳键为2个碳原子共用，C原子与C—C键个数比为1∶2。
【答案】 D
9.Al2O3在一定条件下可转化为硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，氮化铝的晶胞结构如图所示。下列说法正确的是( )
A．氮化铝属于离子晶体
B．氮化铝可用于制造切割金属的刀具
C．一个氮化铝晶胞中含有9个Al原子
D．氮化铝晶体中Al的配位数为2
【解析】 根据氮化铝晶体的性质，可知它属于原子晶体，能用于制造切割金属的刀具；根据晶胞结构可知，一个氮化铝晶胞中含有的Al原子的数目为8×eq \f(1,8)＋1＝2；观察晶胞结构可得氮化铝晶体中Al的配位数为4。
【答案】 B
10．对于面心立方晶胞(如图所示)的描述错误的是( )
A．面心立方晶胞是所在晶体内最小的平行六面体
B．面心立方晶胞的每个顶点上和每个面的中心上都各有一个原子
C．平均每个面心立方晶胞中有14个原子
D．平均每个面心立方晶胞中有4个原子
【解析】 在面心立方晶胞顶点和六个面的面心处都有一个原子，平均每个晶胞中含有的原子数＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4个。
【答案】 C
11．已知某化合物的晶体是由以下最小单元密置堆积而成的，关于该化合物的以下叙述中正确的是 ( )
A．1 ml该化合物中有2 ml Y
B．1 ml该化合物中有6 ml O
C．1 ml该化合物中有2 ml Ba
D．该化合物的化学式是YBa2Cu3O6
【解析】 由图中可以看出，白球代表的Y原子位于长方体的八个顶点上，大黑球代表的Ba原子位于长方体的四条棱上，灰球代表的Cu原子位于长方体的内部(共有三个)，小黑球代表的O原子有的位于长方体的内部、有的位于长方体的面上，分别运用均摊法可计算出该结构单元的实际含有的原子个数，进而可确定该化合物的化学式。Y原子个数为8×eq \f(1,8)＝1，Ba原子个数为8×eq \f(1,4)＝2，Cu原子个数为3，O原子个数为10×eq \f(1,2)＋2＝7。
【答案】 C
12．科学家曾合成了一系列具有独特化学特性的(AlH3)n氢铝化合物。已知，最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6，它的熔点为150 ℃，燃烧热极高。Al2H6球棍模型如图。下列有关说法肯定错误的是( )
A．Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体
B．氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料
C．Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水
D．Al2H6中含有离子键和极性共价键
【解析】 由题意“最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6，它的熔点为150 ℃”可知，该晶体为分子晶体，H—Al键为共价键，而不是离子键，故D错。
【答案】 D
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
13．(11分)根据下面图示回答问题：
(1)A图是某离子化合物的晶胞，阳离子位于中间，阴离子位于8个顶点，该化合物中阳、阴离子的个数比是________。
(2)B图表示构成NaCl晶体的一个晶胞，通过想象与推理，可确定一个NaCl晶胞中含Na＋和Cl－的个数分别为________、________。
(3)若Ca、Ti、O形成的某钙钛矿型晶体结构如C图，其化学式为________。
(4)石墨晶体结构如D图所示，每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占有的碳原子数为________，C—C键数为________。
(5)原子晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体，如E图。其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个原子。试观察该图，推断这个基本结构单元所含硼原子个数、键角、B—B键的个数依次为________、________、_______。
【解析】 (1)阳离子数＝1，阴离子数＝8×eq \f(1,8)＝1，即：阳离子数∶阴离子数＝1∶1。
(2)Na＋的个数＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，Cl－的个数＝12×eq \f(1,4)＋1＝4。
(3)Ca原子数＝8×eq \f(1,8)＝1，Ti原子数＝1，O原子数＝12×eq \f(1,4)＝3，所以化学式为CaTiO3。
(4)C原子数＝6×eq \f(1,3)＝2，C—C键数＝6×eq \f(1,2)＝3。
(5)B原子数＝20×3×eq \f(1,5)＝12，等边三角形的键角为60°，B—B键数＝20×3×eq \f(1,2)＝30。
【答案】 (1)1∶1 (2)4 4 (3)CaTiO3 (4)2 3 (5)12 60° 30
14．(9分)下图为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3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1所示的CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的F－数为________，图3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2所示的物质结构中最外层已达8电子结构的原子是________。H3BO3晶体中B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力为________。
【解析】 (1)从图1可看出面心上的一个Ca2＋连接4个F－，若将紧邻的晶胞画出，也应连4个F－，则一个Ca2＋连有8个F－。铜晶体属于面心立方最密堆积，配位数为12。
(2)H是两电子原子，从图2看，B原子只形成三个共价键，应为6个电子，只有氧原子为8个电子。H3BO3属于分子晶体，一个B原子连有3个O原子，3个O原子又连有3个H原子，所以一个B原子对应6个极性键。
(3)“电子气”理论可以解释金属的导电、导热和延展性等物理性质。(4)熔点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，金属晶体看具体情况，此题中H3BO3为分子晶体，熔点最低，熔化时破坏分子间作用力。
【答案】 (1)8 12 (2)O 1∶6 (3)电子气
(4)H3BO3 分子间作用力
15．(14分)元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。
(1)在第三周期中，第一电离能大于Y的元素有________种。
(2)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
①在1个晶胞中，X离子的数目为________。
②该化合物的化学式为________。
(3)在Y的氢化物(H2Y)分子中，Y原子轨道的杂化类型是________。H2Y分子的立体构型为________。
(4)Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是_________________________
________________________________________________________________________。
(5)Y与Z可形成YZeq \\al(2－,4)
①YZeq \\al(2－,4)的立体构型为______________(用文字描述)。
②写出一种与YZeq \\al(2－,4)互为等电子体的分子的化学式：________________。
(6)X的氯化物与氨水反应可形成配合物X(NH3)4]Cl2，1 ml该配合物中含有σ键的数目为__________。
【解析】 元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数＝2＋8＋18＝28，原子最外层电子数为2，所以该原子有30个电子，为Zn元素；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，则Y是S元素；元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍，Z是O元素。
(1)第三周期中比元素S电离能大的有Ar、Cl、P三种元素。
(2)①该晶胞中X离子数目＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4。②该晶胞中Y离子数目＝4，X和Y离子数目之比等于1∶1，所以该化合物的化学式为ZnS。
(3)在H2S中硫原子的价电子对数＝eq \f(1,2)×(6＋2)＝4，所以硫采取sp3杂化，S原子还有2对孤电子对，所以H2S为V形分子。
(4)在乙醇的水溶液中，水分子和乙醇分子之间易形成氢键，氢键的存在导致其溶解性增大。
(5)①SOeq \\al(2－,4)中S的价电子对数＝eq \f(1,2)×(6＋2)＝4，没有孤电子对，所以SOeq \\al(2－,4)是正四面体结构。
②等电子体中原子总数相等，且价电子总数相等，所以与SOeq \\al(2－,4)互为等电子体的分子的化学式为CF4、SiF4、CCl4或SiCl4等。
(6)每摩尔配合物X(NH3)4]Cl2中，σ键数目＝(3×4＋4)NA＝16NA。
【答案】 (1)3 (2)①4 ②ZnS (3)sp3 V形
(4)水分子与乙醇分子之间形成氢键 (5)①正四面体形 ②CCl4或SiCl4、SiF4等 (6)16NA
16．(18分)开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。
(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。
①基态原子Ti有________种能量不同的电子，基态Ti3＋的未成对电子有________个。
②LiBH4由Li＋和BHeq \\al(－,4)构成，BHeq \\al(－,4)的立体构型是________，LiBH4中不存在的作用力有________(填字母)。
a．离子键 b．共价键
c．金属键 d．配位键
③Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为________。
(2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。
①LiH中，离子半径Li＋________H－(填“>”、“＝”或“<”)。
②某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物。M的部分电离能如下表所示：
M是________(填元素符号)。
③MH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞结构如图所示。已知该晶体的密度a g·cm－3，则该晶胞的体积为________cm3用a、NA表示(NA为阿伏加德罗常数的值)]。
(3)氨硼烷(NH3BH3)与镧镍合金(LaNix)都是优良的储氢材料。
①H3BNH3的等电子体的化学式为________。
②镧镍合金的晶胞结构示意图如下图所示(只有1个原子位于晶胞内部)，则x＝______。氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体，具有类似金刚石的结构，硬度略小于金刚石。则在下列各项中，立方氮化硼晶体不可用作_______________(填字母)。
a．耐磨材料 b．切削工具
c．导电材料 d．钻探钻头
【解析】 (1)①基态原子Ti的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，有7个能级，即7种能量不同的电子，Ti3＋的价电子排布式为3d1，有1个未成对电子；②Li＋和BHeq \\al(－,4)以离子键结合，BHeq \\al(－,4)中B原子与H原子间以共价键结合，B原子最外层有3个电子，而B原子最外层有4个轨道，能提供一个空轨道与H－形成配位键，化合物中不存在金属键；③Li、B、H电负性H＞B＞Li。
(2)①电子层结构相同的离子，核电荷数越多，半径越小，离子半径Li＋＜H－。②M的I3≫I2，所以M原子最外层有2个电子，M为短周期元素Mg。③每个晶胞中含有Mg：8×eq \f(1,8)＋1＝2个，含有H：4个，所以晶胞的体积为eq \f(\f(2×26 g·ml－1,NA ml－1),a g·cm－3)＝eq \f(52,a·NA)cm3。
(3)①用2个C原子替换B和N原子即可得其等电子体为C2H6。②每个晶胞中含有La：8×eq \f(1,8)＝1，Ni：8×eq \f(1,2)＋1＝5，x＝5。立方氮化硼为原子晶体不导电，故选c。
【答案】 (1)①7 1 ②正四面体 c ③H＞B＞Li
(2)①＜ ②Mg ③eq \f(52,a·NA) (3)①C2H6 ②5 c
Na2O
Na
AlF3
AlCl3
Al2O3
BCl3
CO2
SiO2
920 ℃
97.8 ℃
1 291 ℃
190 ℃
2 073 ℃
－107 ℃
－57 ℃
1 723 ℃
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
熔点/℃
801
714
190
－70
沸点/℃
1 413
1 412
180
57.57
I1
I2
I3
I4
I5
I/kJ·ml－1
738
1 451
7 733
10 540
13 630
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