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人教版高中化学第三章 晶体结构与性质单元练习题

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第三章 晶体结构与性质

一、单选题

1.美国LawreceLiermore国家实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体,下列关于CO2的原子晶体说法,正确的是( ) A. CO2的原子晶体和分子晶体互为同分异构体

B. 在一定条件下,CO2原子晶体转化为CO2分子晶体是物理变化 C. CO2的原子晶体和CO2分子晶体具有相同的物理性质和化学性质

D. 在CO2的原子晶体中,每一个C原子结合4个O原子,每一个O原子跟两个C原子相结合 2.下列说法正确的是

A. 原子最外层电子数为2的元素一定处于周期表IIA族

B. 主族元素X、Y能形成XY2型化合物,则X与Y 的原子序数之差可能为2或5 C. 氯化氢的沸点比氟化氢的沸点高

D. 同主族元素形成的氧化物的晶体类型均相同 3.下列性质体现了金属通性的是( ) A. 银不易生锈

B. 铁常温下不溶于浓硝酸 C. 钠与水剧烈反应放出氢气 D. 金属具有良好的延展性

4.有下列离子晶体的空间结构示意图.图中●和化学式中M分别代表阳离子,图中○和化学式中N分别代表阴离子,则化学式为MN2的晶体结构为( ) A.

B.

C.

D.

5.构成金属晶体的微粒是 A. 原子 B. 分子 C. 金属阳离子

D. 金属阳离子和自由电子

6.两种金属A和B,已知A,B常温下为固态,且A,B属于质软的轻金属,由A,B熔合而成的合金不可能具有的性质有( )

A. 导电、导热、延展性较纯A或纯B金属强

B. 常温下为液态 C. 硬度较大,可制造飞机 D. 有固定的熔点和沸点

7.最近发现了一种由金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子,如图所示,顶角和面的原子是M原子,棱中心和体心的原子是N原子,它的分子式为( )

A. M4N4 B. MN C. M14N13

D. 条件不够,无法写出

8.如图是氯化铯晶体的晶胞(晶体中的最小重复单元),已知晶体中两个最近的Cs离子核间距离为a cm,氯化铯的相对分子质量为M,NA为阿伏加德罗常数,则氯化铯晶体的密度是( )

A.B.C.D.

g·cm g·cm g·cm g·cm

-3-3-3

-3

9.下列关于氯化钠晶体结构的说法中正确的是( ) A. 氯化钠晶体中,阴、阳离子的配位数相等 B. 氯化钠的晶体结构中,每1个Na仅结合1个Cl C. 氯化钠的晶胞中的质点代表一个NaCl D. 氯化钠晶体中存在单个的NaCl分子

10.已知某晶体晶胞如图所示,则该晶体的化学式为( )

A. XYZ B. X2Y4Z C. XY4Z D. X4Y2Z

11.下列说法中,不正确的是( ) A. 金属晶体中一定含有金属键

B. 在含有阳离子的化合物的晶体中,一定含有阴离子 C. 含有金属元素的离子不一定是阳离子

D. 金属晶体中原子的堆积方式都是A3或A1型最密堆积 12.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

13.下列说法不正确的是( ) A. 离子键没有方向性和饱和性

B. 并不是只有活泼的金属和非金属化合才形成离子键 C. 离子键的实质是静电作用 D. 静电作用只有引力

14.晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元,C60晶胞结构如图所示,下列说法正确的是( )

A. C60摩尔质量是720 B. C60与苯互为同素异形体 C. 在C60晶胞中有14个C60分子

D. 每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个

,可由石墨剥离而成,具有15.石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如下)极好的应用前景.下列说法正确的是( )

A. 石墨烯与石墨互为同位素

B. 0.12g石墨烯中含有6.02×10个碳原子 C. 石墨烯是一种有机物

D. 石墨烯中的碳原子间以共价键结合 二、双选题

16.(多选)过渡元素的化合物是高温超导物质研究的热点.某过渡元素A与氧形成的化合物叫金红石,其晶体的最小结构单元如图.则下面有关金红石的说法正确的是( )

22

A. 一定是共价化合物 B. 可能是离子化合物 C. 它的化学式为AO2 D. 它的化学式为A3O2

17.(多选)高温下,超氧化钾晶体呈立方体结构,晶体中氧的化合价部分为0价,部分为﹣2价.如图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元),则下列说法中正确的是( )

A. 超氧化钾的化学式为KO2,每个晶胞含有4个K和4个 O2 B. 晶体中每个K+周围有8个O2,每个O2周围有8个K C. 晶体中与每个K距离最近的K有8个

D. 晶体中,0价氧原子与﹣2价氧原子的数目比为3:1

18.(多选)分析NaCl和CsCl的晶体结构,判断下列说法错误的是( )

+

+--+

+-

A. NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体

B. NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同,所以阴、阳离子的配位数相等 C. NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子的配位数分别为6和8

D. NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体,所以阴、阳离子半径比相同 19.(多选)下列有关晶体的叙述中,错误的是( )

A. 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 B. 白磷晶体中,结构粒子之间通过共价键结合

C. 石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体 D. 构成分子晶体的结构粒子中一定存在共价键 三、填空题

20.二氧化硅晶体是立体的网状结构。其晶体模型如下图所示。请认真观察该晶体模型后回答以下问题:

二氧化硅的晶胞结构

(1)二氧化硅晶体中最小环为________元环。 (2)每个硅原子为________个最小环共有。

(3)每个最小环平均拥有________个硅原子、________个氧原子。

21.氮化硅是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300℃反应获得。

(1)氮化硅属于________晶体(填晶体类型)。

(2)已知氮化硅的晶体结构中,原子间都以单键相连,且N原子和N原子、Si原子和Si原子不直接相连,同时每个原子都满足8电子稳定结构。请写出氮化硅的化学式:______。

(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为____________________。

22.单质硼有无定形和晶体两种,参考下表数据:

(1)晶体硼的晶体类型属于________晶体,理由是

________________________________________________________________________。

(2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图),其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点,每个顶点上各有1个B原子。通过观察图形及推算,此晶体结构单元由________个B原子组成。

23.现有甲、乙、丙(如下图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心,乙中a处于晶胞的中心),可推知:甲晶胞中x与y的个数比是__________,乙晶胞中a与b的个数比是__________,丙晶胞中有________个c离子,有________个d离子。

24.下列关于金属元素特征的叙述正确的是________。

①金属元素的原子只有还原性,离子只有氧化性 ②金属元素在化合物中一般显正价 ③金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱 ④金属元素只有金属性,没有非金属性 ⑤价电子数越多,金属性越强 ⑥离子化合物中一定含有金属元素 ⑦铵盐都只含有非金属元素,一定不含有金属元素

四、推断题

25.A,B两元素的最外层都只有一个电子。A的原子序数等于B的原子序数的11倍,A的离子的电子层结构与周期表中非金属性最强的元素的阴离子的电子层结构相同;元素C与B易形成化合物B2C,该化合物常温下呈液态。则: (1)A的原子结构示意图为________

(2)C在固态时属于________晶体,B与C形成化合物B2C的化学式________,电子式________;它是由____键形成的________分子,在固态时属于________晶体,每个分子周围通过________键与另外________个相同的分子结合。 五、计算题

26.NaCl晶体中Na与Cl都是等距离交错排列,若食盐的密度是2.2 g·cm,阿伏加德罗常数为6.02×10mol,食盐的摩尔质量为58.5 g·mol。则食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离是多少?

27.(1)中学教材上图示了NaCl晶体结构,它向三维空间延伸得到完美晶体. NiO(氧化镍〕晶体的结构与NaQ相同,Ni与最邻近O的核间距离为a10cm,计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7g.mol).

(2)天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如在某种NiO晶体中就存在如图所示的缺陷:一个Ni空缺,另有两个Ni被两个Ni所取代.其结果晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化.某氧化镍样品组成为NiO970,试计算该晶体中Ni与Ni的离子数之比.

3+

2+

2+

2+

3+

﹣12+

2﹣

﹣8

23

-1

-1

+

--3

答案解析

1.【答案】D

【解析】A.二氧化碳原子晶体中不含分子,故A错误; B.CO2原子晶体转化为CO2分子晶体,结构已发生改变,且二者的性质也有较大差异,故二者是不同的物质,所以二者的转变是化学变化,故B错误; CCO2原子晶体与CO2分子晶体,结构不同,二者是不同的物质,物理性质不同,如CO2原子晶体硬度很大,CO2分子晶体硬度不大,其化学性质也不同,故C错误; D.CO2原子晶体与SiO2结构类似,每个碳原子与4个氧原子通过1对共用电子对连接,每个氧原子与2个碳原子通过1对共用电子对连接,故D正确;故选D。 2.【答案】B

【解析】本题可用举例法,氦原子最外层电子数为2,为零族,A项错误;MgCl2中原子序数之差为5,CO2中原子充数之差为2,B项正确;由于HF中存在氢键,故HF的沸点比HCl的高,C项错误;第IA中H2O为分子晶体,其它碱金属氧化物不是分子晶体,D项错误。 3.【答案】D

【解析】A 只是对不活泼金属性质的描述,B是铁铝某些特殊性质的描述C是对活泼金属性质的描述,不是金属的通性。只有D才是金属通性的体现。 4.【答案】B

【解析】A,根据图片知,N个离子个数是1,M离子个数=8×=1,所以其化学式为MN,故A错误;

B,根据图片知,N离子个数是1,M离子个数=4×C,根据图片知,M和N离子个数都是4×

,所以其化学式为MN2,故B正确;

,所以其化学式为MN,故C错误;

D,根据图片知,N离子个数是1,M离子个数=8×+6×=4,所以其化学式为:M4N,故D错误; 5.【答案】D

【解析】金属晶体是靠金属键结合而成的,金属键是金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与自由电子之间强烈的相互作用。 6.【答案】D

【解析】合金为混合物,通常无固定组成,因此熔、沸点通常不固定;金属形成合金的熔点比各

组成合金的金属单质低,如Na、K常温下为固体,而Na—K合金常温下为液态,轻金属Mg—Al合金的硬度比Mg、Al高。 7.【答案】C

【解析】均摊法不能用于气体团簇分子 8.【答案】C

【解析】处于顶点的离子同时为8个晶胞所共有,每个离子有1/8属于1个晶胞,处于晶胞内的离子全属于该晶胞,可知1个氯化铯晶胞有1个Cs和1个Cl,则1 mol氯化铯的体积为NAacm,故氯化铯晶体的密度为9.【答案】A

【解析】氯化钠晶体中,每个Na周围结合6个Cl,而每个Cl周围结合6个Na,阴、阳离子配位数均为6,A符合题意,B不符合题意;氯化钠晶体中的质点表示Na或Cl,C不符合题意; NaCl只表示Na和Cl个数比为1∶1,D不符合题意。 10.【答案】C

【解析】该晶体的晶胞是正方体形晶胞。该晶胞拥有的X原子数为

。Y原子位于该晶胞体

+

-+

3

3

g·cm。

-3

内共有4个,因此该晶胞中拥有的Y原子数为4,Z只有1个,位于晶胞的体心上,故该晶体的化学式为XY4Z。 11.【答案】D

【解析】金属晶体中一定含有金属键;金属晶体中只含有阳离子而没有阴离子,但此选项说的是化合物,含有阳离子的化合物只能是离子化合物,必定含有阴离子;含有金属元素的离子不一定是阳离子,如MnO或[Al(OH)4]-等;金属晶体中也存在非最密堆积型式,如A2型密堆积,配位数只有八个。 12.【答案】B

【解析】本题考查四种晶体的性质,对于①SiO2晶体中有极性键,对于②只能形成分子晶体,对于③干冰升华破坏范德华力,而不破坏共价键,对于④AlCl3是共价化合物,对于⑤冰不是分子密堆积,对于⑥说法正确,对于⑦离子晶体不导电,对于⑧划分晶体类型的依据,微粒间作用力和微粒类型,而不是堆积方式。 13.【答案】D

【解析】离子键是阴、阳离子之间的静电作用,包括静电吸引和静电排斥,且一个离子同时吸引多个带相反电荷的离子,故无方向性和饱和性,非金属元素也可形成离子键,如NH4Cl中NH与Cl形成离子键。

14.【答案】D

【解析】A,C60的相对分子质量是12×60=720,所以摩尔质量为720g/mol,故A错误; B,由同种元素形成的不同种单质互为同素异形体,而苯是碳氢形成的化合物,故B错误; C,根据均摊法可知,在C60晶胞中含有有C60分子的个数为: ,故C错误;

D,根据晶胞的结构可知,以晶胞中顶点上的C60分子为研究对象,与它距离最近等距离的C60分子分布在立方体的面心上,每个C60分子被8个立方体共用,有12个面与之相连,所以每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个,故D正确。 15.【答案】D

【解析】A,石墨烯与石墨均是碳元素形成的单质,应是互为同素异形体的关系,而同位素应是同一元素不同原子间的互称,故A错误;

B,0.12g石墨含 =6.02×10个碳原子,故B错误;

C,有机物通常指含碳元素的化合物,而石墨烯显然是由碳原子构成的单质,故C错误; D,石墨烯是由石墨剥离而成,即是石墨中的一层,碳原子间是以共价键结合,故D正确; 16.【答案】BC

【解析】A,过渡元素都是金属元素,所以某过渡元素A是金属元素,活泼金属和活泼非金属元素之间易存在离子键,金属元素和非金属元素之间可能存在共价键,所以金红石含有的化学键可能是共价键,而非一定是共价键,故A错误.

B,过渡元素都是金属元素,所以某过渡元素A是金属元素,活泼金属和活泼非金属元素之间易存在离子键,金属元素和非金属元素之间可能存在共价键,所以金红石含有的化学键可能是离子键,故B正确.

C,该晶胞中含有的O原子个数为2+0.5×4=4,A原子个数=1+8×0.125 +1=2,所以它的化学式为AO2,故C正确.

D,该晶胞中含有的O原子个数为2+ 0.5×4=4,A原子个数=1+8×0.125 =2,所以它的化学式为AO2,故D错误. 17.【答案】AD

【解析】A,由晶胞图可知,K的个数为8×1/8+6×½=4,O2的个数为12×¼ +1=4,化学式为KO2,故A正确;

B,由晶胞图可知,晶体中每个K周围有6个O2,每个O2周围有6个K,故B错误; C,由晶胞图可知,晶体中与每个K距离最近的K有12个,故C错误;

D,晶胞中K与O2个数分别为4、4,所以晶胞中共有8个氧原子,根据电荷守恒﹣2价O原子数目为2,所以0价氧原子数目为8﹣2=6,所以晶体中,0价氧原子与﹣2价氧原子的数目比为3:

+

+

+

+

+

+

21

1,故D正确; 故选AD。 18.【答案】BD

【解析】A,NaCl和CsCl都是由离子构成的晶体,离子个数之比为1:1,则都属于AB型的离子晶体,故A正确;

B,结合图可知,NaCl为立方面向结构,钠离子的配位数为6,CsCl为立方体心结构,铯离子的配位数为8,故B错误;

C,NaCl晶体中,由体心的钠离子看出周围有6个氯离子,CsCl晶体中,由体心的铯离子看出周围有8个氯离子,故C正确;

D,NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体,由离子的电子层越多,离子半径越大可知钠离子半径小于铯离子半径,故D错误;故选BD。 19.【答案】BD

【解析】离子晶体是通过离子键将阴、阳离子结合在一起的,所以熔化时,离子键遭破坏;而分子晶体是通过范德华力将分子结合在一起的,所以熔化时,分子内部的化学键未发生变化,破坏的只是范德华力,则A正确;白磷晶体是分子晶体,在分子内部存在共价键,而分子之间是通过范德华力结合的,则B错误;石英晶体是原子晶体,则C正确;稀有气体在固态时也属于分子晶体,而稀有气体是单原子分子,在分子内部不存在共价键,则D错误。 20.【答案】(1)12 (2)12 (3) 1

【解析】如将金刚石晶体中的碳原子换成硅原子,则可得到晶体硅。与金刚石晶体相比,晶体硅中原子半径较大,Si—Si键的键长较长。如在每个Si—Si键中插入一个氧原子,则可得到SiO2晶体,即图所示的晶体结构。利用金刚石结构所得结论,二氧化硅晶体中的最小环应为12元环(6个氧原子和6个硅原子交替成环);同理,每个硅原子为12个最小环共有;每个最小环平均拥有6×1/12=1/2个硅原子和6×1/6=1个氧原子。 21.【答案】(1)原子 (2)Si3N4 (3)3SiCl4+2N2+6H2

Si3N4+12HCl

+4

-3

【解析】由于氮化硅硬度大、熔点高,所以应属于原子晶体;第(2)问可根据化合价Si、N轻松解出答案。

22.【答案】(1)原子 晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间,而金刚石和晶体Si均为原子晶体,B与C相邻且与Si处于对角线位置,也应为原子晶体 (2)12

【解析】每个三角形的顶点被5个三角形所共有,所以,此顶点完全属于一个三角形的只占到

1/5,每个三角形中有3个这样的点,且晶体B中有20个这样的三角形,因此,晶体B中这样的顶点(B原子)有3/5×20=12个。 23.【答案】4∶3 1∶1 4 4

【解析】处于晶胞中心的x或a为该晶胞单独占有,位于立方体顶点的微粒为8个立方体共有,位于立方体棱边上的微粒为4个立方体共有,位于立方体面上的微粒为2个立方体共有,所以x∶y=1∶6×=4∶3;a∶b=1∶8×=1∶1;丙晶胞中c离子为12×+1=4(个),d离子为8×+6×=4(个)。 24.【答案】②③

【解析】有些金属离子有还原性,如Fe,①错;金属元素在化合物中一般显正价,金属原子越容易失去电子,其对应的离子(如Fe对应Fe)就越难得到电子,即氧化性越弱,②、③正确;位于硼—砹分界线附近的元素有金属性也有非金属性,④错;Al的价电子数比Na多但Na的金属性比Al强,NH4Cl等离子化合物中不含有金属元素,(NH4)2Fe(SO4)2、(NH4)2Cr2O7等铵盐中含有金属元素,⑤、⑥、⑦错。 25.【答案】(1)

(极性)共价 极性 分子 氢 4

2+

2+

【解析】元素周期表中非金属性最强的元素为F,其离子(F)核外有10个电子,A元素形成的离子最外层也有10个电子,且原子序数为B的11倍,可见A只能是Na,而B为H,与H易形成液态化合物的C元素为O。

26.【答案】两个距离最近的Na中心间的距离

+

=4.0×10cm。

-8

【解析】从上述NaCl晶体结构模型中分割出一个小立方体,如图中所示:其中a代表其边长,d代表两个Na中心间的距离。由此小立方体不难想像出顶点上的每个离子均为8个小立方体所共有。因此小立方体含Na:4×1/8=1/2,含Cl:4×1/8=1/2,即每个小立方体含有1/2个(Na-Cl)离子对,

+

-+

-+

每个小立方体的质量,

解得:=2.81×10cm

-8

,

两个距离最近的Na中心间的距离27.【答案】(1)NiO晶体的密度为

+

=4.0×10cm。

-8

(2)晶体中Ni与Ni的离子数之比为6:91 【解析】(1)1cm中阴、阳离子总数=

3

2+

﹣3

3+2+

1cm中 Ni﹣O2离子对数=

密度===

答:NiO晶体的密度为

3+

2+

(2)设1mol Ni0.97O中含Nixmol,Ni为(0.97﹣x)mol,根据晶体仍呈中性,可知 3x+2×(0.97﹣x)=2×1,

x=0.06mol Ni为(0.97﹣x)mol=0.91mol,即离子数之比 Ni:Ni=0.06:0.91=6:91, 答:晶体中Ni与Ni的离子数之比为6:91

3+

2+

2+

3+

2+

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