第三章晶体结构与性质单元测试（含解析）下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2

第三章《晶体结构与性质》练习
一、单选题
1．向CuSO4溶液中加入少量氨水时生成蓝色沉淀，继续加入过量氨水时沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶液中加入一定量乙醇，析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体。下列有关说法错误的是
A．第一电离能：N>O>S
B．空间构型为正四面体形
C．[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体中只含有共价键和配位键
D．加入乙醇降低了溶液的极性，是晶体析出的原因
2．三氟化氮()和六氟化硫()都是微电子工业中的优良蚀刻剂，随着纳米技术及电子工业的发展，它们的需求量日益增加。下列说法正确的是
A．是含有极性键的非极性分子 B．三氟化磷的沸点低于三氟化氮
C．第一电离能： D．三氟化氮和甲烷中N、C的杂化方式不同
3．由于核外有空的d轨道，可与一些配体形成配位数为6的配离子。某同学将淡紫色的晶体溶于水后再依次加KSCN和NaF，发现溶液出现下列变化：
已知：为浅紫色，为红色，为无色。
下列说法错误的是
A．晶体溶于水后溶液不是浅紫色而是黄色，是因为水解生成所致
B．与形成配位键时，S原子提供孤电子对
C．溶液Ⅱ加NaF后溶液由红色变为无色，说明与配位键强度不及与配位键强度
D．焰色试验中可用无锈铁丝替代铂丝，说明铁灼烧时无焰色且不会产生发射光谱
4．下列说法不正确的是（ ）
A．NH5的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子的最外层电子结构，是既具有离子键又具有共价键的离子化合物
B．Na2O是离子晶体，溶于水生成NaOH的过程中既有离子键的断裂又有共价键的形成
C．某物质固态时不导电但溶于水能导电，则该物质中一定含有离子键
D．石英是由硅原子和氧原子构成的原子晶体，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
5．下列说法正确的是
A．含有金属元素的化合物一定是离子化合物
B．完全由非金属元素组成的化合物可能是离子化合物
C．IA族和VIIA族元素原子间只能形成离子键
D．金属键只存在于金属单质中
6．下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中，不正确的是(　　)
A．金属键是金属离子与“电子气”之间的强烈作用，金属键无方向性和饱和性
B．共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键，共价键有方向性和饱和性
C．范德华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大，范德华力越大
D．氢键不是化学键而是一种较弱的作用力，所以氢键只存在于分子与分子之间
7．下列说法正确的是
A．2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等
B．金属离子的电荷越多、半径越小，金属晶体的熔点越低
C．石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和生成，没有破坏分子间作用力
D．DNA分子两条长链中的碱基以氢键互补配对形成双螺旋结构，使遗传信息得以精准复制
8．下列排序正确的是
A．熔点：碳化硅>硅>锗
B．分解温度：
C．酸性：
D．键角：
9．BF3与Na2CO3溶液反应生成NaBF4、NaB(OH)4、CO2。下列说法正确的是
A． CO2的电子式： B． BF3的空间构型为三角锥形
C． NaBF4和NaB(OH)4均含有配位键 D． Na2CO3溶液为强电解质
10．中国科学院发现CO2在核(Fe—Zn—Zr)—壳(Zeolite)催化剂内能高效氢化成异构化烷烃，反应机理如图所示。下列说法正确的是
A．该过程中没有发生电子的转移
B．1个四氨合锌(II)—[Zn(NH3)4]2+中含12个σ键
C．示意图中含碳化合物碳原子的杂化方式均相同
D．催化剂内能高效氢化成异构化烷烃与催化剂的选择性有关
11．下列有关Cu及其化合物的叙述正确的是
A．1mol中含有σ键的数目为16mol
B．如图所示的晶胞中Cu原子的配位数为4
C．刻蚀Cu制印刷电路板，说明还原性Cu大于Fe
D．除去Cu粉中混有CuO的方法是加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥
12．观察模型并结合相关信息，判断下列说法错误的是
项目 Mn-Bi合金的晶胞 硼的结构单元 SF6分子结构 Na2O晶胞
结构模型示意图
备注 图中Bi原子都在晶胞内 熔点1873 K — —
A．图中Mn和Bi形成的晶体的化学式可表示为MnBi
B．单质硼属于共价晶体，结构单元中含有30个B- B键和20个正三角形
C．SF6是由极性键构成的非极性分子，分子中各原子均达到8电子稳定结构
D．Na2O晶体中与某个阴离子紧邻的所有阳离子为顶点构成的几何体为立方体。
13．在气体分析中，常用CuCl2的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量。某工艺通过如下流程制备氯化亚铜固体(已知CuCl容易被氧化)：
下列说法正确的是
A．步骤①中可用稀硫酸代替稀盐酸
B．步骤②中SO2的作用是作为氧化剂
C．步骤③中用SO2水溶液洗涤比较有效
D．CuCl晶胞结构如图所示，每个氯离子周围与之距离最近的氯离子数目为4
14．科研人员研制出由18个碳原子构成的环碳分子(如图所示)，下列说法正确的是
A．是一种共价化合物 B．硬度大、熔点高
C．与乙炔互为同系物 D．与互为同素异形体
15．关于晶体，下列有关叙述不正确的是
A．利用超分子的分子识别特征，可以分离C60和C70
B．晶体内部离子在微观空间呈周期性有序排列，使晶体具有各向异性
C．可通过X－射线衍射实验区分晶体和非晶体
D．“硅－炭黑晶体管”为一种新型材料，硅、炭黑均属于晶体
二、填空题
16．一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(b)所示。其中与图(a)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anm，则晶体密度为_______(列出计算式，设为阿伏加德罗常数的值)。
17．我国复旦大学魏大程团队开发的一种共形六方氮化硼修饰技术，可直接在二氧化硅表面生长高质量六方氮化硼薄膜。
(1)下列N原子的电子排布图表示的状态中，能量最高的是_______(填字母)。
A． B．
C． D．
(2)第二周期主族元素中，按第一电离能大小排序，第一电离能在B和N之间的元素有_______种。
(3)Na与N形成的NaN3可用于汽车的安全气囊中，其中阴离子的空间结构为_______，Na在空气中燃烧发出黄色火焰，这种黄色焰色用光谱仪摄取的光谱为_______(填“发射”或“吸收”)光谱。
(4)已知NH3分子的键角约为107°，而同主族磷的氢化物PH3分子的键角约为94°，试用价层电子对互斥模型解释NH3的键角比PH3的键角大的原因：_______。
(5)BH3·NH3是一种有效、安全的固体储氢材料，可由BH3与NH3反应生成，B与N之间形成配位键，氮原子提供_______，在BH3·NH3中B原子的杂化方式为_______。
18．Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥反应生成。常温常压下为无色液体，其固体的晶体类型为_______。
19．因生产金属铁的工艺和温度等因素不同，产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同，对铁晶体用X射线衍射进行测定，测得A、B两种晶胞，其晶胞结构示意图如下：
则A、B两种晶胞中含有的铁原子数分别是：___________、___________个。
20．含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种配合物的结构如下图所示，该配合物中通过螯合作用形成的配位键有_______，该螯合物中N的杂化方式有_______种。
21．钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：
(1)晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为___________，与K紧邻的O个数为___________。
(2)在晶胞结构的另一种表示中，Ⅰ处于各顶角位置，则K处于___________位置，O处于___________位置。
22．Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是___________。
化合物 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4
熔点/℃ 377 ﹣24.12 38.3 155
23．(1)在下列物质中，_______(填序号，下同)是晶体，_______是非晶体。
①塑料　②明矾　③松香　④玻璃　⑤CuSO4·5H2O　⑥冰糖　⑦石蜡　⑧单晶硅　⑨铝块　⑩橡胶
(2)晶体和非晶体在外形上有差别，晶体都具有__________，而非晶体______________；另外非晶体具有物理性质__________的特点，而晶体具有物理性质__________的特点。
(3)判断物质是晶体还是非晶体，比较正确的方法是__________(填序号)。
①从外形上来判断
②从各向异性或各向同性上来判断
③从导电性能来判断
④从有无固定熔点来判断
参考答案：
1．C
【详解】A．同周期第一电离能从左到右依次增大，IIA、VA族比相邻元素偏高，所以N＞O＞S，故A正确；
B．中S原子价层电子对数=4+=4且不含孤电子对，所以该离子为正四面体形，故B正确；
C．[Cu(NH3)4]SO4·H2O所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键，硫酸根离子与配离子之间是离子键，N与H之间是共价键，氨气与铜离子之间是配位键，故C错误；
D．乙醇属于有机物，加入后减小了溶剂的极性，降低了[Cu(NH3)4]SO4的溶解度，导致结晶析出，故D正确；
故选：C。
2．C
【详解】A．的中心原子N原子的价层电子对数为3+=4，NF3为三角锥形结构，故为含有极性键的极性分子，而价层电子对数为6+=6，SF6是正八面体结构，其为含有极性键的非极性分子，A错误；
B．F3和PF3均为分子晶体，二者均为三角锥形构型，且NF3的相对分子质量小于PF3的相对分子质量，故NF3的分子间作用力小于PF3的，则三氟化氮的沸点低于三氟化磷，，B错误；
C．同一主族随原子序数变大，原子半径变大，第一电离能变小；同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，第一电离能：，C正确；
D．的中心原子N原子的价层电子对数为3+=4，则N原子的杂化方式为sp3，CH4中心原子上价层电子对数为：4+=4，则C原子的杂化方式为sp3，故三氟化氮和甲烷中的N、C杂化方式相同，D错误；
故选C。
3．D
【详解】A．根据为浅紫色，将晶体溶于水后溶液不是浅紫色而是黄色，是因为水解生成红褐色与紫色共同作用所致，故A正确；
B．S的半径大于N，中S、N都含有孤电子对，S的半径大于N，所以与形成配位键时，S原子提供孤电子对，故B正确；
C．溶液Ⅱ加NaF后溶液由红色变为无色，变为，与配位键强度不及与配位键强度，故C正确；
D．铁灼烧时产生发射光谱无特殊焰色，所以焰色试验中可用无锈铁丝替代铂丝，故D错误；
选D。
4．C
【详解】A．NH5为离子化合物，分子中存在NH4+和H-，所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子的最外层电子结构，含有离子键，N-H键属于共价键，选项A正确；
B．Na2O是离子晶体，溶于水生成NaOH的过程中，Na2O中离子键断裂，生成NaOH时有共价键的形成，选项B正确；
C．某物质固态时不导电但溶于水能导电，则该物质中不一定含有离子键，如氯化铝为共价化合物不含离子键，选项C不正确；
D．石英是由硅原子和氧原子构成的原子晶体，每个硅原子形成4个共价键，每个氧原子形成两个共价键，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构，选项D正确；
答案选C。
5．B
【详解】A．含有金属元素的化合物不一定是离子化合物，如是共价化合物，故A错误；
B．完全由非金属元素组成的化合物可能是离子化合物，如，故B正确；
C．IA族和VIIA族元素原子间可能形成离子键也可能形成共价键，如中只含共价键，中只含离子键，故C错误；
D．金属键存在于金属单质或合金中，故D错误。
故选：B。
6．D
【详解】A．金属键是化学键的一种，主要在金属中存在，由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成，由于电子的自由运动，金属键没有固定的方向，故A正确；
B．共价键是原子之间强烈的相互作用，共价键有方向性和饱和性，故B正确；
C．范德华力是分子间作用力，相对分子质量越大，分子间作用力越大，极性越大，分子间作用力越强，故C正确；
D．氢键是一种分子间作用力，比范德华力强，但是比化学键要弱，氢键既可以存在于分子间（如水、乙醇、甲醇、液氨等），又可以存在于分子内（如），故D错误；
故选D。
7．D
【详解】A．2p和3p轨道形状均为哑铃形，但二者位于不同的能层，3p轨道的能量高于2p，A错误；
B．金属离子的电荷越多、半径越小，金属键越强，熔点越高，B错误；
C．石墨属于层状结构晶体，每层石墨原子间为共价键，层与层之间为分子间作用力，金刚石只含有共价键，因而石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和生成，也有分子间作用力的破坏，C错误；
D．DNA分子的两条长链中的碱基以氢键互补配对形成双螺旋结构，DNA复制时，在有关酶的作用下，两条链的配对碱基之间的氢键断裂，碱基暴露出来，形成了两条模板链，以半保留的方式进行复制，使遗传信息得以精准复制，D正确；
综上所述答案为D。
8．A
【详解】A．因为原子半径C硅>锗，A正确；
B．碳酸盐分解实际过程是晶体中阳离子结合碳酸根离子中氧离子，使碳酸根离子分解为二氧化碳的过程，阳离子所带电荷相同时，阳离子半径越小，其结合氧离子能力越强，对应的碳酸盐就越容易分解，热分解温度: MgCO3C．Cl元素的化合价越高，对应的氧化物的水化物的酸性越强，故酸性，C错误；
D．为直线形结构，键角为1800，水为V型分子，键角为1050，氨气为三角锥型，键角为1070，所以键角大小，D错误；
故选A。
9．C
【详解】A．二氧化碳的电子式为：，A错误；
B．BF3中B原子的价层电子对数为3＋=3，B原子采用sp2杂化，空间构型为平面三角形，B错误；
C．NaBF4和NaB(OH)4含有B与F、OH的配位键，C正确；
D．Na2CO3溶液是混合物，不是电解质，更不是强电解质，D错误；
故选C。
10．D
【详解】A．根据图示，CO2和H2在核(Fe—Zn—Zr)—壳(Zeolite)催化剂内能高效合成异构化烷烃，H元素的化合价发生了变化，一定存在电子的转移，故A错误；
B．1个氨气分子中存在3个N-H σ键，每个氨气分子与锌原子间形成1个配位键，也是σ键，因此1个四氨合锌(II)—[Zn(NH3)4]2+中含16个σ键，故B错误；
C．示意图中含碳化合物均为烷烃，碳原子都属于饱和碳原子，杂化方式均为sp3，但二氧化碳中的碳原子的杂化方式为sp，故C错误；
D．催化剂具有选择性，在核(Fe—Zn—Zr)—壳(Zeolite)催化剂内能高效氢化成异构化烷烃与催化剂的选择性有关，故D正确；
故选D。
11．A
【详解】A．含有4个N-Cu配位键，12个N-H共价键，该物质中含有的σ键数目为16个，即1mol中含有的σ键有16mol，故A正确；
B．如图，白球有2个，黑球有4个，根据氧化亚铜的化学式可知，氧化亚铜晶胞中O原子的配位数为4，则Cu原子的配位数为2，故B错误；
C．氯化铁刻蚀Cu制印刷电路板的反应为，说明氧化性：，还原性：，故B错误；
D．除去铜粉中含有的CuO，加入稀硝酸会使铜和氧化铜均反应，应加稀硫酸或者灼热条件下通入氢气，故D错误；
故选A。
12．C
【详解】A．Mn=，Bi=6，Mn和Bi形成的晶体的化学式可表示为MnBi，A正确；
B．由图可知，硼的熔点较高，单质硼属于共价晶体，结构单元中含有12个碳原子，30个B- B键和20个正三角形，B正确；
C．SF6是由极性键构成的非极性分子，分子中S原子不是8电子稳定结构，C错误；
D．由晶胞可知黑球为O，白球为Na，Na2O晶体中与某个阴离子紧邻的所有阳离子为顶点构成的几何体为立方体，D正确；
答案选C。
13．C
【分析】Cu2(OH)2CO3与过量盐酸反应得到CuCl2的盐酸溶液，再通入SO2还原，过滤、洗涤得到CuCl固体。
【详解】A．步骤①中可用稀硫酸代替稀盐酸则得不到CuCl2的盐酸溶液，最终也得不到氯化亚铜固体，A错误；
B．根据Cu元素化合价的变化：从+2降低+1，可知其被还原，故步骤②中SO2的作用是作为还原剂，B错误；
C．由于CuCl容易被氧化，在步骤③中用SO2水溶液洗涤可防止CuCl被氧化，C正确；
D．从CuCl晶胞结构图可知，氯离子位于立方晶胞顶点和面心，故每个氯离子周围与之距离最近的氯离子数目为，D错误；
故选C。
14．D
【详解】A．该物质的化学式为C18，是由C元素组成的单质，故A错误；
B．该物质由C18分子构成，硬度小、熔点低，故B错误；
C．该物质是C元素组成的单质，乙炔是化合物，不是同系物，故C错误；
D．该物质与都是由C元素组成的不同单质，互为同素异形体，故D正确；
选D。
15．D
【详解】A．将C60和C70的混合物，加入一种空腔大小适合C60的杯酚中，杯酚像个碗似的、把C60装起来，不能装下C70，加入甲苯溶剂，甲苯将未装入碗里的C70溶解了，过滤后分离C70，再向不容物中加入氯仿，氯仿溶解杯酚而将不溶解的C60释放出来并沉淀——利用超分子的分子识别特征，利用杯酚、可以分离C60和C70，A正确；
B． 晶体具有自范性，晶体内部离子在微观空间呈周期性有序排列，使晶体具有各向异性，B正确；
C． 可通过X－射线衍射实验区分晶体和非晶体，例如：石英玻璃为非晶体，水晶的粉末是晶体，用X射线衍射摄取石英玻璃和水晶的粉末得到的图谱是不同的，C正确；
D．炭黑属于非晶体，D不正确；
答案选D。
16． Ti4+ sp3
【详解】距离最近的是处于面心的，的配位数为6，图(a)中的配位数也为6，其与图(b)中的空间位置相同；中，氮原子形成4个单键，其中有1个是配位键，N原子采取杂化；根据均摊法，1个晶胞中含有的个数为，的个数为，的个数为1，化学式为，摩尔质量为，一个晶胞的质量为，体积为，则晶体密度为。
17．(1)D
(2)3
(3) 直线形 发射
(4)N的原子半径比P小、电负性比P大，使得NH3分子中共用电子对之间的距离比PH3分子中近、斥力大
(5) 孤电子对 sp3
【详解】（1）基态氮原子的能量最低，能量越高的轨道中电子个数越多，原子能量越高，依据图示可知，A为基态原子，能量最低，B、C、D为激发态原子，而D中能量较高的轨道中电子数最多，所以能量最高。
（2）同一周期主族元素从左向右第一电离能呈增大趋势，第IIA、VA族元素为全充满或半充满的稳定状态，第一电离能比同周期相邻元素第一电离能大，因此第二周期主族元素中，第一电离能在B和N之间的元素有Be、C、O三种元素。
（3）NaN3的阴离子为，其中心原子价层电子对数为2+=2，无孤对电子，采取sp杂化，空间构型为直线形；电子从激发态跃迁到低能级，以光的形式释放能量，Na在空气中燃烧发出黄色火焰用光谱仪摄取的光谱为发射光谱。
（4）NH3、PH3的中心原子均采取sp3杂化，N的电负性比P大、原子半径比P小，N原子对键合电子的吸引能力更强，因而NH3分子中成键电子对间的距离较近、斥力较大，NH3的键角比PH3的键角大。
（5）B原子形成3个B-H键，B原子有空轨道，氨分子中N原子有1个孤电子对，B与N之间形成配位键，氮原子提供孤电子对，硼原子提供空轨道；在BH3·NH3中B原子形成3个B-H键，还形成1个配位键，杂化轨道数目为4，采取sp3杂化。
18．分子晶体
【详解】常温常压下为无色液体，说明其熔点很低，可推知其为分子晶体。
19． 2 4
【详解】A晶胞中铁原子在8个顶点和1个中心，则含有铁原子是8×+1=2个；B晶胞中铁原子在8个顶点和6个面心，含有铁原子为8×+6×=4个。
20． 6 1
【详解】由题意可知，只有成环的配位键才能起到螯合作用，再结合题给结构可知中的2个O原子和C、N杂环上的4个N原子通过螯合作用与形成配位键，故该配合物中通过螯合作用形成配位键；中N原子价电子对数为3+0=3，中N原子价电子对数为2+1=3，C、N杂环上的4个N原子价电子对数为3，故该配合物中N原子均采取杂化，即N的杂化方式有1种。
故答案为：6；1。
21． 0.315 12 体心 棱心
【详解】(1)二者间的最短距离为晶胞面对角线长的一半，即。O位于面心，K位于定点，则与钾紧邻的氧原子有12个。
(2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I位于各顶角位置，个数为8=1，则K也为1个，应为于体心，O处于棱心。
22．TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高
【详解】F的电负性强，故TiF4属于离子化合物，形成离子晶体，熔点较高，而自TiCl4至TiI4均为共价化合物，形成分子晶体，熔沸点很低，且随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高
23． ②⑤⑥⑧⑨ ①③④⑦⑩ 规则的几何外形 没有规则的几何外形 各向同性 各向异性 ②④
【详解】(1)明矾是KAl(SO4)2·12H2O，它和CuSO4·5H2O、冰糖、单晶硅、铝块都是晶体，即②⑤⑥⑧⑨；塑料、松香、玻璃、石蜡、橡胶都是非晶体，即①③④⑦⑩；
(2)晶体和非晶体在外形上有差别，晶体都具有规则的几何外形；而非晶体没有规则的几何外形；另外非晶体具有物理性质各向同性的特点，而晶体具有物理性质各向异性的特点；
(3)晶体的重要特征就是各向异性和有固定的熔点，因此判断物质是晶体还是非晶体可②从各向异性或各向同性上来判断，④从有无固定熔点来判，即②④。