3.1 物质的聚集状态与晶体常识（含解析）

3.1 物质的聚集状态与晶体常识
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列不属于晶体的特点的是（ ）
A．一定有规则的几何外形
B．一定有各向异性
C．一定有固定的熔点
D．一定是无色透明的固体
2．某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种微粒数之比是
A．3：9：4 B．1：4：2 C．2：9：4 D．3：8：5
3．下列说法不正确的是
A．碘单质升华过程中只需克服分子间作用力
B．BaCl2属于离子化合物，晶体中只存在离子键
C．在N2、CO2和SiO2中都存在共价键，它们都是由分子构成
D．金刚石和足球烯(C60)晶体类型不同
4．冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，如图：
下列有关冰晶胞说法正确的是
A．冰晶胞内水分子间以共价键结合
B．每个冰晶胞平均含有4个水分子
C．水分子间的氢键是共价键，具有方向性和饱和性
D．实验测得冰中氢键的作用力为18.5kJ/mol，而冰的熔化热为5.0kJ/mol，这说明冰熔化成水，氢键部分被破坏
5．已知在晶体中仍保持一定几何形状的最小单位称为晶胞。干冰晶胞是一个面心立方体，在该晶体中每个顶角各有1个二氧化碳分子，每个面心各有一个二氧化碳分子。实验测得25℃时干冰晶体的晶胞边长为acm，其摩尔质量为Mg/mol，则该干冰晶体的密度为（单位：g/cm3）（　　）
A． B． C． D．
6．关于下列实验的叙述，不正确的是
A．缺角的硫酸铜晶体在饱和溶液中可以变为规则的晶块
B．在隔绝空气的条件下，用酒精喷灯加热可以将石墨晶体熔化
C．透过灯光，红宝石在不同方向上的色泽可能有所不同
D．将一小块AgCl固体投入氨水中，振荡，固体可以溶解
7．下列有关说法正确的是
A．SO2溶于水所得溶液能导电，所以SO2是电解质
B．的空间构型为平面三角形
C．电负性：OD．黄铜矿的晶胞如图所示，则其化学式为：CuFeS2
8．磷化铟(InP)是微电子和光电子的基础材料，其晶胞结构如图1所示，图2为晶胞沿z轴的1：1平面投图，已知图中球的原子坐标参数为(0，0，0)，球的为(1，1，1)，下列说法错误的是
A．In的配位数是4
B．晶胞边长为2apm
C．晶胞中离球距离最远的黑球的坐标参数为(，，)
D．晶胞中与In原子距离最近且相等的In原子有8个
9．某钛酸钙的晶体结构如图(a)，某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导材料的结构如图(b)所示，其中A为，另两种离子为I-和Pb2+。
下列说法错误的是
A．钛酸钙的化学式为CaTiO3 B．图(b)中，X为Pb2+
C．中含有配位键 D．晶体结构中与每个Ca2+紧邻的O2-有12个
10．对于某晶胞(如图所示)的描述错误的是(　　)
A．该晶胞是所在晶体内最小的平行六面体
B．该晶胞的每个顶点上和每个面的面心上都各有一个原子
C．平均每个晶胞中有14个原子
D．平均每个晶胞中有4个原子
11．关于晶体与非晶体，正确的说法（　　）
A．区分晶体与非晶体最可靠的方法是比较硬度
B．凡有规则外形的物体就一定是晶体
C．一种物质不是晶体就是非晶体
D．具有各向异性的固体一定是晶体
12．下列关于晶体的说法中，不正确的是（ ）
①晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性 ②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 ③共价键可决定分子晶体的熔、沸点 ④MgO的晶格能远比NaCl大，这是因为前者离子所带的电荷数多，离子半径小 ⑤晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列 ⑥晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定 ⑦干冰晶体中，一个CO2分子周围有8个CO2分子紧邻
A．①②③ B．②③④ C．④⑤⑥ D．②③⑦
二、填空题
13．现有八种物质：①干冰 ②碳化硅 ③氮化硼 ④晶体硫 ⑤过氧化钠 ⑥二氧化硅晶体 ⑦氯化铵 ⑧氖。请用编号填写下列空白。
（1）固态时属于原子晶体的是________________________
（2）固态时属于分子晶体的是________________________
（3）属于分子晶体，且分子为直线形的是______________
（4）由单原子分子构成的分子晶体是__________________
（5）通过极性键形成的原子晶体是_____________________
14．A、B、C为三种短周期元素，A原子最外层电子数是次外层的2倍，B原子比A原子多一个质子，C2＋与Ne具有相同的核外电子排布，试推断：
（1）B与C形成的化合物属于________晶体。
（2）工业上已合成一种硬度比金刚石还大的由A和B组成的晶体，在该晶体中B显－3价，则该晶体的化学式为________，属于________晶体。
三、实验题
15．三氯化硼(BCl3)是一种重要的化工原料，实验室采用三氟化硼(BF3)与氯化铝(AlCl3)加热的方法制备BCl3，装置如下图所示(夹持装置及加热装置略)。
已知：1．三氟化硼(BF3)易与水反应：三氯化硼(BCl3)易潮解：三氯化铝(AlCl3)沸点低、易升华。Ⅱ．部分物质的常点如下表所示。
物质 BF3 BCl3 AlCl3
沸点/℃ －101 12.5 180
回答下列问题：
(1)BF3中B的杂化方式为______，AlCl3属于______晶体，C中仪器a的名称为______(每空1分，共3分)
(2)将氟硼酸钾(KBF4)和硼酐(B2O3)一起研磨均匀加入A中的圆底烧瓶，滴入浓硫酸并加热，除产生气体外，还生成一种酸式盐，分别写出气体和酸式盐的化学式______、______。
(3)实验开始时，两处加热装置应先加热______(填“A”或“C”)。
(4)装置B中盛放的是浓硫酸，其作用是______。
(5)装置D的作用是______。
(6)C中2.50 g无水氯化铝完全反应后，取下U形管并注入水，完全反应生成盐酸和硼酸(H3BO3是一元弱酸)将所得溶液加水稀释到250 mL，取10 mL加入锥形瓶中滴入2滴酚酞溶液，用0.1000 mol/L的NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液的体积为28.00 mL，则BCl3的产率为______%(保留四位有效数字)。
四、有机推断题
16．A、B、C、D、E为原子序数依次增大的前36号元素，其中A与D、B与C同主族，D与E同周期。A为原子半径最小的元素，B的最外层电子数是次外层电子数的3倍，E的原子序数是B和C两元素原子序数之和。回答下列问题：
（1）D元素的原子结构示意图为____________，E元素的电子排布式为________。
（2）A2B2能以任意比例与水互溶，请推测其主要原因是____________________，A2B2分子是否为手性分子_____（填“是”或“否”）。
（3）E的原子半径为r，摩尔质量为，阿伏伽德罗常数值为，E单质晶体中原子的空间利用率为68%，则E单质晶体中E原子的配位数为_____，其晶体密度为_______。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】晶体和非晶体的区别：晶体有规则的几何外形、晶体有固定的熔点、晶体有各向异性的特点；晶体不一定是无色透明的固体，例如硫酸铜晶体为蓝色，但有些非晶体无色透明，如玻璃，故一定是无色透明的固体不属于晶体的特点，答案选D。
2．B
【详解】A为顶点、B为面上棱和侧边上棱、C为晶胞内；根据均摊法，一个晶胞中粒子A的个数为6=0.5，粒子B的个数为=2，粒子C的个数为1，所以A、B、C三种粒子数之比为0.5:2:1=1:4:2；
故选B。
3．C
【详解】A．碘单质为分子晶体，升华时只需克服分子间作用力，故A正确；
B．氯化钡是由钡离子和氯离子形成的离子化合物，属于离子晶体，晶体中只存在离子键，故B正确；
C．二氧化硅是由原子构成的原子晶体，故C错误；
D．金刚石是由原子构成的原子晶体，足球烯是由分子构成的分子晶体，两者的晶体类型不同，故D正确；
故选C。
4．D
【详解】A．冰晶胞内水分子间作用力是氢键，描述错误，不符题意；
B．每个冰晶胞平均占有分子个数=4+×8+×6=8，描述错误，不符题意；
C．氢键有饱和性和方向性，每个H原子只能形成一个氢键，但不属于化学键，描述错误，不符题意；
D．冰中氢键的作用能为18.5kJ mol-1，而冰熔化热为5.0kJ mol-1，说明冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中分子间仍存在氢键，描述正确，符合题意；
综上，本题选D。
5．D
【详解】每个顶点上的二氧化碳分子被8个晶胞共用，每个面心上的二氧化碳分子被两个晶胞共用，所以该晶胞中二氧化碳分子个数8×＋6×＝4；ρ= ，所以有=4，解得ρ＝，答案选D。
6．B
【详解】A．根据饱和溶液的定义可知，在不改变温度的条件下，向饱和硫酸铜溶液中加入缺角的硫酸铜晶体，此时硫酸铜的溶解速率和结晶速率相等；根据晶体具有自范性的性质，缺角的硫酸铜晶体可以变为规则的晶块，A正确；
B．酒精喷灯的火焰温度在1000摄氏度左右，而石墨的熔点在3600摄氏度以上，因此在隔绝空气的条件下，用酒精喷灯加热不能将石墨晶体熔化，B错误；
C．晶体具有各向异性，指的是晶体全部或部分化学、物理等性质随着方向的改变而有所变化，在方向上呈现出差异的性质。因此，透过灯光，红宝石在不同方向上的色泽可能有所不同，C正确；
D．将一小块AgCl固体投入氨水中，振荡，发生反应：AgCl+2NH3·H2O=Ag(NH3)2Cl+2H2O，沉淀溶解，D正确；
故选B。
7．D
【详解】A．二氧化硫溶于水得到的溶液能导电，但电离出阴阳离子的物质是亚硫酸而不是二氧化硫，所以二氧化硫是非电解质，故A错误；
B．SO32-的价层电子对数为3+×(6+2 3×2)=4，故S原子的杂化类型为sp3杂化，但由于S有一对孤电子对，故其空间构型为三角锥，故B错误；
C．非金属性越强，电负性越大，同一主族元素从上到下电负性逐渐变小，则电负性O＞S，故C错误；
D．在该晶胞中含有的Cu原子个数：8×+4×+1=4，含有的Fe原子个数为：4×+6×=4，含有的S原子个数为8个，故晶体的化学式为最简比即CuFeS2，故D正确；
故选：D。
8．D
【详解】A．根据图示可知：距离In原子距离相等且最近的P原子个数是4个，故In的配位数是4，A正确；
B．根据图示可知In、P最小距离为a pm，二者的距离为晶胞体对角线的，则晶胞的边长L==2apm，B正确；
C．晶胞中离B球距离最远的黑球为左下角的黑球，在x、y、z轴上的都是，所以离B球距离最远的黑球的坐标参数(，，)，C正确；
D．晶胞中离In原子距离相等且最近的In原子分别位于通过该In原子的三个面的面心上，通过该In原子可以形成8个晶胞，每个面上的In原子被重复计算了2次，则距离In原子距离相等且最近的In原子数目为，D错误；
故合理选项是D。
9．B
【详解】A．根据图(a)所示晶胞结构可知：在一个晶胞中含有Ca2+原子数目是8×=1；含有Ti原子数目是1，含有O2-数目是6×=3，故该晶体化学式为CaTiO3，A正确；
B．根据图(b)晶胞结构可知其中含有位于晶胞顶点，其数目是1个，B为1个，X为3个，由于X、B是I-和Pb2+中的一种，根据化合物中化合价代数和为0，结合微粒数目可知B为Pb2+，X为I-，B错误；
C．是CH3NH2的N原子与H+通过配位键结合形成的阳离子，故其中含有配位键，C正确；
D．以顶点Ca2+为研究对象，在一个晶胞中与该Ca2+距离相等且最近的O2-有3个，分别位于通过该顶点Ca2+的三个面心上，通过该Ca2+可以形成8个晶胞，每个O2-被重复计算了2次，则与该Ca2+距离相等且最近的O2-数目为：个，D正确；
故合理选项是B。
10．C
【详解】A. 晶胞是最小的重复单元，为六方面心结构，A正确；
B. 该晶胞是六方面心结构，在晶胞的每个顶点上和每个面的面心上都各有一个原子，B正确；
C. 由于顶点为8个晶胞所共有，面为2个晶胞所共有，所以平均每个晶胞中含有的原子个数为8×+6×=4个，即平均每个晶胞中有4个原子，C错误；
D. 根据选项C分析可知每个晶胞中有4个原子，D正确；
答案选C。
11．D
【分析】A.比较硬度的方法区分晶体与非晶体不可靠；
B.是否为晶体，与物体有没有规则外形无关；
C.二氧化硅为反例；
D.具有各向异性的固体一定是晶体；
【详解】A.区分晶体与非晶体最可靠的方法是X-射线衍射实验，故A项错误；
B.晶体与非晶体的区别在于晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，与物体有没有规则外形无关，故B项错误；
C.二氧化硅有晶体和非晶体两种形式，故C项错误；
D.具有各向异性的固体一定是晶体，故D项正确，本题选D。
12．D
【详解】①晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性，故①正确；
②含有金属阳离子的晶体可能是离子晶体，也可能是金属晶体，故②错误；
③分子晶体熔化过程中破坏的主要是分子间作用力，分子间作用力大小决定分子晶体的熔、沸点高低，与共价键无关，故③错误；
④MgO的晶格能远比NaCl大，这是因为前者离子所带的电荷数多，离子半径小，故④正确；
⑤晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列，故⑤正确；
⑥晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定，故⑥正确；
⑦干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻，故⑦错误。
综上所述，以上叙述中②③⑦错误，故选项D正确。
13． ②③⑥ ①④⑧ ① ⑧ ②③⑥
【详解】（1）固态时属于原子晶体的是②碳化硅、③氮化硼、⑥二氧化硅晶体；正确答案：②③⑥。
（2）固态时属于分子晶体的是①干冰、④晶体硫、⑧氖；正确答案：①④⑧。
（3）属于分子晶体有①干冰、④晶体硫、⑧氖，其中二氧化碳分子为直线形；正确答案：①。
（4）属于分子晶体有①干冰、④晶体硫、⑧氖，由单原子分子构成的分子晶体是⑧氖； 正确答案：⑧。
（5）固态时属于原子晶体的是②碳化硅、③氮化硼、⑥二氧化硅晶体，三种晶体内部存在C-Si 键、B-N键、Si-O键均为极性键；正确答案②③⑥。
14． 离子 C3N4 原子
【详解】A、B、C为三种短周期元素，A原子最外层电子数是次外层的2倍，则A为碳；B原子比A原子多一个质子，则B为氮；C2＋与Ne具有相同的核外电子排布，则C为镁。（1）B与C形成的化合物Mg3N2为离子化合物，属于离子晶体；（2）工业上已合成一种硬度比金刚石还大的由A和B组成的晶体，所以为原子晶体，在该晶体中B显－3价，则A为+4价，则该晶体的化学式为C3N4，属于原子晶体。
15．(1) sp2 分子 球形冷凝管
(2) BF3 KHSO4
(3)A
(4)干燥除水，观察气泡，控制气体流速
(5)冷凝收集BCl3
(6)93.45
【分析】三氟化硼(BF3)与氯化铝(AlCl3)加热的方法制备BCl3，装置A中利用氟硼酸钾(KBF4)、硼酐(B2O3)和浓硫酸反应制取BF3气体，经装置B中浓硫酸干燥后进入装置C与AlCl3反应，AlCl3易升华，所以用装置a冷凝回流，装置D中冷凝收集BCl3，为防止BCl3水解，装置E中盛放碱石灰吸收水蒸气，装置F处理尾气。
【详解】（1）BF3分子中B原子形成3个共价键，B原子上无孤对电子，所以B原子杂化类型是sp2杂化；
AlCl3的物质沸点是180℃，沸点比较低，故氯化铝属于分子晶体；
装置C中仪器a的名称是球形冷凝管；
（2）装置A中发生的反应为非氧化还原反应，且产生一种酸式盐，可判断酸式盐为KHSO4，气体为BF3；
（3）BCl3是强酸弱碱盐，易水解，先加热A处，可以利用A处产生的BF3气体排除装置内空气，防正水蒸气干扰实验；
（4）装置B中盛有浓硫酸作干燥剂，同时也可以通过观察装置B中产生的气流大小来控制气体流速；
（5）装置D采用用冰水浴，其作用是冷凝收集BCl3；
（6）2.50 g无水AlCl3的物质的量n(AlCl3)=，则理论上制取Cl元素守恒，可知制取BCl3的物质的量n(BCl3)=，BCl3和水反应产生H3BO3、HCl，该反应的化学方程式为BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl，所以得到的溶液中H3BO3和HCl的物质的量之比为1：3，10 mL待测液共消耗NaOH的物质的量n(NaOH)=0.1000 mol/L×0.028 L=0.0028 mol，所以10 mL待测液中含有H3BO3的物质的量n(H3BO3)=n(NaOH)=0.0007 mol，250 mL待测液中含有H3BO3的物质的量n(H3BO3)=0.0007 mol×=0.0175 mol，根据B元素守恒可知BCl3的物质的量为0.0175 mol，所以产率为。
16． ； 1s22s22p63s23p63d5s4s1 H2O2（或A2B2）分子与水分子间能形成氢键（ 是 8
【分析】A、B、C、D、E为原子序数依次增大的前36号元素，A为原子半径最小的元素，则A为H元素；B的最外层电子数是次外层电子数的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则B为O元素；B与C同主族，则C为S元素；A与D同主族，D的原子序数大于S，故D为K元素；E的原子序数是B和C两元素原子序数之和，则E的原子序数为8+16=24，故E为Cr元素，据此解答。
【详解】A、B、C、D、E为原子序数依次增大的前36号元素，A为原子半径最小的元素，则A为H元素；B的最外层电子数是次外层电子数的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则B为O元素；B与C同主族，则C为S元素；A与D同主族，D的原子序数大于S，故D为K元素；E的原子序数是B和C两元素原子序数之和，则E的原子序数为8+16=24，故E为Cr元素；
（1）D为K元素，原子结构示意图为，E为Cr元素，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d5s4s1；
答案是：；1s22s22p63s23p63d5s4s1；
（2）H2O2能以任意比例与水互溶，可能原因是：H2O2分子与水分子间能形成氢键，H2O2分子为展开书页型结构，分子中正负电荷重心不重合，属于极性分子；
因此，本题正确答案是：H2O2分子与水分子间能形成氢键；是；
（3）E单质晶体中原子的空间利用率为68%，为体心立方密堆积，则E单质晶体中E原子的配位数为8，E的原子半径为rcm，则晶胞棱长为acm，则3a2=（4r）2，故a=4√3r/3，晶胞中E原子数目为1+8×1/8=2，晶胞质量为2M/NAg，则晶体密度为：2M/NA÷（4√3r/3）3=3√3M/32NAr3g/cm3；
答案是：8；3√3M/32NAr3。
答案第1页，共2页
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