第三章晶体结构与性质单元练习（含解析）2022——2023学年高中化学人教版（2019）选择性必修2

第三章晶体结构与性质单元练习
2022——2023学年高中化学人教版（2019）选择性必修2
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是
A．金刚石和二氧化碳 B．NaBr和HBr C．氯气和KCl D．甲烷和
2．有关晶体的下列说法中，正确的是
A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B．共价晶体中共价键越强，熔点越高
C．冰融化时水分子中共价键发生断裂
D．氯化钠熔化时离子键未被破坏
3．不能够支持石墨是晶体这一事实的选项是
A．石墨和金刚石是同素异形体
B．石墨中的碳原子呈周期性有序排列
C．石墨的熔点为3850℃
D．在石墨的X射线衍射图谱上有明锐的谱线
4．下列各组物质的沸点，按由低到高顺序排列的是
A．NH3、CH4、NaCl、Na B．H2O、H2S、MgSO4、SO2
C．CH4、H2O、NaCl、SiO2 D．Li、Na、K、Rb、Cs
5．科学家利用四种原子序数依次递增的短周期主族元素W、X、Y、Z“组合”成一种超分子，具有高效的催化性能，其分子结构示意图如图。W、X、Z分别位于不同周期，Z的原子半径在同周期元素中最大。(注：实线代表共价键，其他重复单元的W、X未标注)下列说法不正确的是
A．Y单质的氧化性在同主族中最强
B．离子半径：Z>Y
C．Z与Y可组成多种离子化合物
D．最简氢化物的热稳定性：Y>X
6．干冰和二氧化硅晶体同属第ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是
A．干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体
B．C=O键键能比Si—O键键能小
C．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量
D．干冰易升华，二氧化硅不能
7．砷化镓是一种重要的半导体材料，熔点1238。它在600以下，能在空气中稳定存在，并且不被非氧化性的酸侵蚀。砷化镓晶胞结构如图。下列说法正确的是
A．砷化镓是一种分子晶体
B．砷化镓中不存在配位键
C．晶胞中Ga原子与As原子的数量比为4：1
D．晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的空间构型为正四面体
8．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，部分为-2。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞。下列说法正确的是
A．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞中含有4个K+和8个
B．晶体中每个K+周围有8个，每个周围有8个K+
C．晶体中与每个K+距离最近且相等的K+有8个
D．晶体中0价氧与-2价氧的个数之比为3：1
9．在一定条件下可转化为硬度大、熔点高的氮化铝晶体，其晶胞结构如图所示。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．1个氮化铝晶胞中含有9个Al原子
D．氮化铝晶胞中Al原子和N原子数目之比为2：3
10．铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)。则下列说法错误的是
A．铁镁合金的化学式可表示为
B．晶胞中有14个铁原子
C．晶体中存在的化学键类型为金属键
D．该晶胞的质量是(表示阿伏加德罗常数的值)
11．如图为石英晶体的平面示意图，它实际上是立体的网状结构(可以看作晶体硅中的每个Si-Si键中插入一个O)，其中硅、氧原子个数比是m:n，下列有关叙述正确的是(设代表阿伏加德罗常数的值)
A．
B．6g该晶体中含有个分子
C．
D．石英晶体中由硅、氧原子构成的最小的环上有8个原子
12．为了确定、、是否为离子晶体，某化学小组进行下列实验，其中合理、可靠的是
A．观察常温下的状态，是淡黄色液体，为无色液体。结论：和都是离子晶体
B．测定、、的熔点依次为73.5℃、2.8℃、-33℃。结论：、、都不是离子晶体
C．将、、溶于水中，分别滴入酸化的溶液，均产生白色沉淀。结论：、、都是离子晶体
D．测定、、的水溶液的导电性，发现它们都可以导电。结论：、、都是离子晶体
13．通过X射线衍射实验，测得乙酸晶体的结构如图所示。下列说法错误的是
A．区别晶体和非晶体最可靠的科学方法是X射线衍射实验
B．乙酸晶体中，周期性排列的结构单元包含4个乙酸分子
C．建立原子坐标，可以测定乙酸分子中共价键的键长
D．建立原子坐标，可以测定乙酸分子中共价键的键能
14．下列关于晶体的说法一定正确的是
A．分子晶体中都存在共价键
B．图为晶体中晶胞的结构模型，其中每个和12个紧邻
C．晶体中每个硅原子与2个氧原子以共价键相结合
D．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
二、多选题
15．有一种蓝色晶体[可表示为]，经X射线衍射实验研究发现，其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。它的结构特征是和互相占据立方体互不相邻的顶点，而位于立方体的棱上，则下列说法正确的是
A．，
B．该晶体属于离子晶体，M呈+1价
C．M的离子不可能在立方体的体心位置
D．该晶胞中与每个距离最近且相等的有3个
三、填空题
16．(1)晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的空间结构，边长为，晶胞中、，分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示.与间的最短距离为___________，与紧邻的的个数为_____________.在晶胞结构的另一种表示中，处于各顶角位置，则处于____________位置，处于____________位置.
(2)具有型结构(如图)，其中阴离子采用最密堆积方式，X射线衍射实验测得的晶胞参数为，则为_____________.也属于型结构晶胞参数为，则为____________.
17．B、C、N、是几种常见的非金属元素，其形成的各种化合物在自然界中广泛存在。
(1)基态硅原子的电子排布式为_______；C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为_______。
(2)与一定量的水可形成如图甲所示晶体R。
①晶体R中各种微粒间的作用力涉及_______(填序号)；
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键 e.范德华力
②晶体R中阴离子的空间结构为_______。
(3)乙二胺()与溶液可形成配离子(结构如图乙所示)，乙二胺分子中氮原子的杂化类型为_______。
乙二胺和三甲胺均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，其原因是_______。
18．的晶胞结构示意图如图1所示。其中O围绕和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有的单元数有___________个。
电池充电时，脱出部分，形成，结构示意图如图2所示，则___________，___________。
(2)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为、和有机碱离子，其晶胞如图5所示。其中与图4中___________的空间位置相同，有机碱中，N原子的杂化轨道类型是___________；若晶胞参数为，则晶体密度为___________(列出计算式)。
19．(1)具有反萤石结构，晶胞如图1所示。已知晶胞参数为，阿伏加德罗常数的值为，则的密度为___________(列出计算式)。
(2)金属晶体中的原子堆积方式如图2所示，六棱柱底边边长为，高为，阿伏加德罗常数的值为，的密度为___________(列出计算式)。
(3) 晶体的晶胞如图3所示。晶胞边长为，相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为，其晶体密度的计算表达式为___________；晶胞中位于所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为___________。
(4) 与反应生成的中，以N原子与形成配位键。请在结构示意图(图4)的相应位置补填缺少的配体。___________
四、结构与性质
20．黄铜矿是主要的炼铜原料，是其中铜的主要存在形式。回答下列问题：
(1)中存在的化学键类型是___________。下列基态原子或离子的价层电子轨道表示式正确的是___________(填标号)。
A．：
B．：
C．：
D．：
(2)在较低温度下与浓硫酸作用时，有少量臭鸡蛋气味的气体X产生。
①X分子的空间结构是___________，中心原子杂化类型为___________，属于___________(填“非极性”或“极性”)分子。
②X的沸点比水低的主要原因是___________。
(3)与氧气反应生成。中心原子的价层电子对数为___________，共价键的类型有___________。
(4)四方晶系的晶胞结构如图所示。
已知：，，为阿伏加德罗常数的值，晶体的密度是___________(列出计算式)。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．D
【分析】根据晶体的类型和所含化学键类型分析，离子晶体含有离子键，可能含有共价键，共价化合物只含共价键，双原子分子或多原子分子含有共价键。
【详解】A．金刚石是由共价键结合的原子晶体，干冰是含有共价键的分子晶体，故A不符合题意；
B．NaBr是离子晶体含有离子键，HBr是分子晶体含有共价键，故B不符合题意；
C．氯气是分子晶体，含有共价键，KCl是离子晶体含有离子键，故C不符合题意；
D．甲烷和都是分子晶体，都只含共价键，故D符合题意；
答案选D。
2．B
【详解】A．晶体中分子间作用力越大，克服分子间作用力使物质熔化、气化需消耗的能量就越大，物质的熔沸点就越高，而物质分子的稳定性与分子内化学键强弱有关，与分子的稳定性没有关系，A错误；
B．共价晶体中原子之间以共价键结合，共价键越强，断裂共价键需消耗的能量就越高，物质的熔点、沸点就越高，B正确；
C．冰融化时克服的是水分子中分子间作用力及氢键，而物质分子内的共价键不发生断裂，C错误；
D．氯化钠是离子晶体，在其受热熔化时离子键会被破坏，D错误；
故合理选项是B。
3．A
【详解】原子在三维空间里呈周期性有序排列、有自范性、有固定的熔点、物理性质上体现各向异性、X射线衍射图谱上有分立的斑点或明锐的谱线等特征，都是晶体有别于非晶体的体现，故B、C、D能够支持石墨是晶体这一事实。而是否互为同素异形体与是否为晶体这两者之间并无联系，如炭黑也是金刚石、石墨的同素异形体，却属于非晶体。
故选A。
4．C
【详解】A．NH3存在氢键，沸点大于CH4，A错误；
B．H2O存在氢键，沸点大于H2S、SO2，B错误；
C．SiO2为原子晶体，NaCl为离子晶体，CH4、H2O都是分子晶体，且常温下水为液态，CH4为气态，各物质的沸点按由低到高顺序排列，C正确；
D．五种碱金属晶体，由于金属键逐渐减弱(金属阳离子电荷数相等但半径增大)等原因，熔沸点依次降低，D错误；
答案选C。
5．B
【详解】根据图示可知W形成1个共价键,又是短周期中原子序数最小的元素,说明W原子核外只有1个电子，则W是H元素, X形成4个共价键，则X是C元素, W. X、Z分别位于不同周期，Z的原子半径在同周期元素中最大，则Z是Na元素, Y形成2个共价键，原子序数比C大，比Na小，说明Y原子核外有2个电子层，最外层有6个电子，则Y是O元素，然后根据问题逐-分析解答。
A．同一主族的元素,原子序数越大，元素的原子半径越大，原子获得电子的能力就越弱，单质的氧化性就越弱，由于O是同主族中原子序数最小的元素，故O2的氧化性在同主族中最强，A正确；
B．Y是O， Z是Na元素，O2和-Na+核外电子排布都是2、8，电子排布相同，离子的核电荷数越大，离子半径就越小，所以离子半径：ZC．O、Na两种元素可形成两种离子化合物Na2O、Na2O2，故C正确；
D．元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强。X是C，Y是O，由于元素的非金属性：CX，故D正确；
故答案为B。
6．A
【详解】干冰和二氧化硅同属第ⅣA族元素的最高价氧化物，由于干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体，熔化时，干冰破坏的是分子间作用力，二氧化硅破坏的是共价键，因此它们的熔、沸点差别很大，故选A。
7．D
【详解】A． 根据砷化镓熔点数据和晶胞结构(空间网状)可知砷化镓为原子晶体，A错误；
B． Ga最外层有3个电子，每个Ga与4个As成键，所以砷化镓必有配位键，B错误；
C． 晶胞中，Ga位于顶点和面心，则数目为，As位于晶胞内，数目为4，所以晶胞中Ga原子与As原子的数目之比为1 : 1，C错误；
D． 由图可知，晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的空间构型为正四面体，D正确；
故选D。
8．D
【详解】A．晶胞中含有K+的个数为，的个数为，A项错误。
B．晶体中每个K+周围有6个，每个周围有6个K+，B项错误。
C．晶体中与每个K+距离最近且相等的K+的个数为，C项错误。
D．设晶体中0价氧与-2价氧的个数分别为x、y，则有(n为任意正整数)，，解得，D项正确。
故选：D。
9．B
【详解】A．根据氮化铝晶体的性质，可知其属于共价晶体，A错误；
B．氮化铝可用于制造切割金属的刀具，B正确；
C．根据晶胞结构可知，1个氮化铝晶胞中含有原子个数为，C错误；
D．N原子个数为，原子和N原子数目之比为1：1，D错误；
故选：B。
10．B
【详解】A．晶胞中含有铁原子的数目为，含有镁原子的数目为8，故化学式可表示为，A项正确，
B．据A选项分析，晶胞中有4个铁原子，B项错误；
C．金属合金仍为金属，晶体中有金属键，C项正确；
D．一个晶胞中含有4个“”，其质量为，D项正确。
故选：B。
11．C
【详解】A．每个原子占有O原子个数为，故硅、氧原子个数比为1：2，A项错误：
B．该晶体是共价晶体，不存在分子，B项错误；
C．根据A选项分析，硅、氧原子个数比为，C项正确；
D．在晶体中，由、O构成的最小环中共有12个原子，D项错误。
故选：C。
12．B
【分析】离子晶体一般熔点较高，熔融时可导电，某些分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电，若电离出，则能与酸化的溶液反应产生白色沉淀，以此解答该题。
【详解】A．常温下的状态，是淡黄色液体，为无色液体，说明两者沸点较低，故其为分子晶体，故A错误；
B．、、的熔点均较低，故其为分子晶体，故B正确；
C．电解质中既有离子化合物，也有共价化合物，无论、、是否为离子化合物，它们在水溶液中均能与水作用产生氯离子，滴入酸化的溶液产生白色沉淀，故C错误；
D．分子晶体溶于水也可发生电离而导电，如HCl等，不能根据溶液是否导电判断化合物是否为离子化合物，故D错误；
答案选B。
13．D
【详解】A．X射线衍射实验是区别晶体和非晶体最可靠的科学方法，A项正确；
B．观察题给乙酸的晶体结构，可看出乙酸晶体中周期性排列的结构单元是由4个乙酸分子组成的，即乙酸晶胞，B项正确；
C．对该结构建立原子坐标，通过几何计算可得出原子间的距离，从而判断出晶体中哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角，C项正确；
D．共价键的键能需要通过断键时吸收能量的大小计算出来，而非通过简单的原子坐标测定和计算出来的，D项错误。
故选：D。
14．B
【详解】A．稀有气体都是单原子分子，不含共价键，A项错误；
B．根据题图分析可知，每个和12个紧邻，B项正确；
C．在晶体中、O以单键相结合，每个硅原子与4个氧原子结合，C项错误；
D．金属汞的熔点比、蔗糖等的熔点低，D项错误；
答案选B。
15．BC
【详解】A．在立方体的顶点，每个被8个晶胞共用，故每个晶胞中个数为，同理每个晶胞中个数为，位于棱的中点，每个被4个晶胞共用，故每个晶胞中个数为，已知晶体的化学式为，则，晶体中的阴离子为，根据化合价代数和为0得晶体的化学式为，综上可知，，，A错误；
B．因为有阴阳离子，故该晶体属于离子晶体，M呈+1价，B正确；
C．若M的离子在立方体的体心位置，则该晶体的化学式可表示为，C正确；
D．该晶胞中与每个距离最近且相等的有6个，D错误；
故选BC。
16． 0.315 12 体心 棱心 0.148 0.076
【详解】(1)由晶胞结构可知，晶胞中与间的最短距离为晶胞面对角线的一半，即；晶胞中在同一平面内，与紧邻的的个数为4，故晶胞中与紧邻的的个数为.根据的化学式以及晶胞结构可知，若I处于各顶角位置，则该晶胞中处于体心， 处于棱心。故答案为：0.315；12；体心；棱心；
(2)具有型结构，由晶胞结构图可知，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触，所以半径为面对角线的，即；也属于型结构，MnO的晶胞参数比MgO更大，说明阴离子之间不再接触，阴、阳离子沿坐标轴方向接触，故，r(Mn2+)=0.076nm。故答案为：0.148；0.076。
17． N＞O＞C abc 四面体形 乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键
【详解】(1)Si位于元素周期表中第三周期第ⅣA族，则基态硅原子的电子排布式为；同周期主族元素随着原子序数增大，第一电离能呈增大的趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族元素反常，C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C；故答案为；N＞O＞C；
(2)①根据晶体R的结构分析，阴阳离子以离子键结合，阴离子中B与F、H与O之间以共价键结合，B与O以配位键结合，H3O＋中也有配位键，该晶体中不含有金属件和范德华力，合理选项是abc；故答案为abc；
②晶体R的阴离子为，基态B原子的价层电子排布为2s22p1，阴离子内B形成4个σ键，无孤电子对，价层电子对为4，B的杂化类型应为sp3杂化，离子的空间结构为四面体形；故答案为四面体形；
(3)乙二胺分子中N原子形成3个σ键，一个孤电子对，根据杂化轨道理论，则N原子的杂化方式为sp3杂化；乙二胺比三甲胺的沸点高得多，考虑乙二胺形成分子间氢键，增加了分子之间的吸引力，使物质汽化需要更多的能量；故答案为sp3; 乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键。
18． 4 13：3
【详解】(1)由题图可知，小白球表示锂原子，由图1知，每个晶胞中的锂原子数为，故一个晶胞中有4个单元。由图2知，结构中，一个晶胞含有13/4个锂原子，此时锂原子、铁原子的个数比为13：16，进而推出。设中二价铁离子的个数为a，三价铁离子的个数为b，由，，得到，即；
(2)由图4和图5可以看出与空间位置相同；中N原子与2个H原子、1个C原子形成三个共价键，与形成一个配位键，故N原子的杂化轨道类型为；利用均摊法可知图5晶胞中个数是，个数是，个数为1，晶胞体积为，则晶胞密度。
19．
【详解】(1)1个氧化锂晶胞含O的个数为，含的个数为8，，代入密度公式计算可得的密度为，故答案为：；
(2)六棱柱底部正六边形的面积，六棱柱的体积，该晶胞中原于个数为，已知的相对原子质量为65，阿伏加德罗常数的值为，则的密度，故答案为：；
(3)该晶胞中位于棱上和体心，个数为，位于顶点和面心，个数为，故晶体密度为。根据晶胞结构，所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为晶胞边长的，故该正八面体的边长为，故答案为：；；
(4)题中信息知NO中N原子与形成配位键，5个H2O分子与形成配位键，结构式中还缺少1个H2O分子，H2O中的O中存在孤对电子，可以与形成配位键，其结构图为：，故答案为：；
20． 离子键 CD V形 极性 水分子间存在氢键 3 键和π键
【详解】(1)中存在离子键。
A．的电子排布式为，A错误；
B．的电子排布式为，B错误；
C．的电子排布式为，C正确；
D．的电子排布式为，D正确；
故选CD；
(2)①臭鸡蛋气味的气体X为。①分子中S有两对孤对电子，空间结构为V形，为极性分子。S的杂化轨道数为4，杂化类型为。②分子间存在氢键，因此的沸点比水的低。
(3)中心S原子的成键电子对数为2，孤电子对数为1，故价层电子对数为3.中共价键的类型有键、π键。
(4)该晶胞中个数为，个数为，S个数为8，即含有4个，该晶胞的质量为，该晶胞体积为，故晶体密度为
。
答案第1页，共2页
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