第3章不同聚集状态的物质与性质单元练习（含答案）2022-2023学年下学期高二化学鲁科版（2019）选择性必修2

第3章不同聚集状态的物质与性质单元练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．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
2．已知NaH的晶胞如图，晶胞边长为a。下列说法中错误的是
A．钠离子的配位数是6
B．该结构单元中H离子数目为4
C．氢离子之间的最短距离为a
D．基态钠离子最外层的电子排布式为2s22p6
3．在通常条件下，下列各组物质的性质排列正确的是
A．晶体熔点：SiO2＞MgO＞NH3＞H2O
B．键角：CO2＞BF3＞NH3＞H2O
C．晶格能：Al2O3＞MgCl2＞MgO＞NaCl
D．硬度：晶体硅＞纯铁＞生铁＞钠
4．下列说法正确的是
A．干冰和石英晶体中的化学键类型相同，升华或熔化时需克服的微粒间作用力类型也相同
B．CO2和CS2每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
C．H2O、H2S、H2Se由于分子间作用力依次增大，所以熔、沸点依次升高
D．某晶体固态时不导电，水溶液能导电，说明该晶体是离子晶体
5．下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中，错误的是
A．超分子是由两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，能表现出不同于单个分子的性质
B．非晶体基本构成微粒的排列是长程无序和短程有序的
C．液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性
D．纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分，两部分都是长程有序的
6．下列关于物质特殊聚集状态的叙述中，错误的是
A．在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列
B．非晶体的内部原子或分子的排列杂乱无章
C．液晶最重要的用途是制造液晶显示器
D．由纳米粒子构成的纳米陶瓷有极高的硬度，但低温下不具有优良的延展性
7．纳米材料是21世纪最有前途的新型材料之一，世界各国对这一新材料给予了极大的关注。纳米粒子是指直径为的超细粒子()。由于表面效应和体积效应，其常有奇特的光、电、磁、热等性质，可开发为新型功能材料。有关纳米粒子的叙述不正确的是
A．因纳米粒子半径太小，故不能将其制成胶体
B．一定条件下，纳米粒子可催化水的分解
C．一定条件下，纳米。陶瓷可发生任意弯曲，可塑性好
D．纳米粒子半径小，表面活性高
8．下列说法中正确的是
①晶体中分子间作用力越大分子越稳定
②共价晶体中共价键越强，熔点越高
③干冰是分子通过氢键和分子间作用力有规则排列成的分子晶体
④在和晶体中，阴、阳离子数之比相等
⑤正四面体形的分子，其晶体类型可能是共价晶体或分子晶体
⑥分子晶体中都含有化学键
⑦含4.8g碳元素的金刚石晶体中共价键的物质的量为0.8mol
A．①②③④⑤ B．②④⑦ C．②④⑥⑦ D．③④⑤⑥⑦
9．如图是某固体的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确的是
A．两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体
B．I形成的固体的物理性质有各向异性
C．Ⅱ形成的固体一定有固定的熔、沸点
D．二者都属于晶体
10．下列物质所属晶体类型分类正确的是
选项 A B C D
共价晶体 石墨 生石灰 碳化硅 金刚石
分子晶体 冰 固态氨 氯化铯 干冰
离子晶体 氮化铝 食盐 明矾 芒硝
金属晶体 铜 汞 铝 铁
A．A B．B C．C D．D
二、多选题
11．下列说法正确的是
A．离子晶体中不一定含有金属阳离子
B．共价晶体中的共价键越强，熔点越高
C．分子晶体的熔、沸点低，常温下均呈液态或气态
D．金属晶体中，金属越活泼，金属键越强
12．甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是
A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
B．晶体中1个分子周围有12个紧邻的分子
C．甲烷晶体熔化时需克服共价键
D．1个晶胞中含有4个分子
13．元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3-形成晶体的晶胞结构如下图所示。下列说法错误的是
A．该晶体的阳离子与阴离子个数比为3：1
B．该晶体中Xn＋离子中n=3
C．该晶体中每个N3-被6个等距离的Xn＋离子包围
D．X元素的原子序数是19
14．KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示，下列有关说法正确的是（ ）
A．第一电离能大小顺序为：K＞O
B．IO3-的空间构型为三角锥形
C．与K紧邻的O个数为6个
D．在KIO3晶胞结构的另一种表示中，若I处于各顶角位置，则K处于体心位置，O处于棱心位置
15．下列含铜物质说法正确的是
A．甲图是CuO的晶胞示意图，晶胞中含有4个CuO
B．已知和晶体结构相似，则比的熔点低
C．晶体铜原子的堆积方式如图乙所示为面心立方最密堆积，配位数为12
D．铜在氧气中加热生成CuO，CuO高温下生成Cu2O，说明CuO热稳定性比Cu2O强
三、填空题
16．金属铝的晶胞结构如图甲所示，原子之间相互位置关系的平面图如图乙所示。
若已知的原子半径为，代表阿伏加德罗常数的值，的摩尔质量为，请回答：
(1)一个晶胞中原子的数目为______。
(2)该晶体的密度为______(用字母表示)。
17．地球上的物质不断变化，数十亿年来大气的成分也发生了很大的变化.表中是原始大气和目前空气的主要成分：
目前空气的成分 、、、水蒸气及稀有气体(如、等)
原始大气的主要成分 、、、等
用表中所涉及的分子填写下列空白。
(1)含有10个电子的分子有_______.(填化学式，下同)
(2)由极性键构成的非极性分子有_______。
(3)沸点最高的物质是_______，用所学的知识解释其沸点最高的原因：_______。
(4)不含孤电子对的分子(稀有气体除外)有_______，它的空间结构为_______。
(5)极易溶于水且水溶液呈碱性的物质的分子是_______，它之所以极易溶于水是因为它的分子和水分子之间形成_______。
(6)的结构可表示为，与结构最相似的分子是_______，这两种结构相似的分子中，分子的极性_______(填“相同”或“不相同”)。
四、计算题
18．已知钼(Mo)的晶胞如图所示，钼原子半径为a pm，相对原子质量为M，以NA表示阿伏加 德罗常数的值。
(1)钼晶体的堆积方式为_______________，晶体中粒子的配位数为________________。
(2)构成钼晶体的粒子是__________________，晶胞中所含的粒子数为___________。
(3)金属钼的密度为______________g·cm－3。
五、结构与性质
19．钛酸锌（ZnTiO3）是一种抗菌涂料，应用于人造骨骼等生物移植技术。回答下列问题：
（1）基态Zn原子的电子占据能量最高的能层符号为_____________，与Zn同周期的所有副族元素的基态原子中，最外层电子数与Zn相同的元素有___________种
（2）钛能与B、C、N、O等非金属元素形成稳定的化合物。则电负性C____B（选填“>或“<”）；第一电离能N>O，原因是__________________________________________。
（3）ZnTiO3与80%H2SO4反应可生成TiOSO4。
①的空间构型为_____________，其中硫原子采用____________杂化。
②与互为等电子体的分子的化学式为_________________（任写一种即可）
（4）Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
①与Zn原子距离最近的Zn原子有___________个。
②该化合物的化学式为_________________________________。
③已知该晶体的晶胞参数为a×10-12m，阿伏加 德罗常数为NA。则该晶体的密度为__________________g/cm3（列式即可）
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参考答案：
1．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。
2．C
【分析】晶胞中位于顶点的原子占；位于棱上的占，位于面上的占，晶胞内的占1。该晶胞中H离子个数为=4，钠离子个数为。
【详解】A．从晶胞中可以看出，钠离子周围有6和氢离子，其配体为6，故A正确；
B．该结构单元中，氢离子的个数为4，故B 正确；
C．从图中可以看出，氢离子之间距离最短的为每相邻两条棱中点的距离，因为边长为a，所以可根据勾股定理求出其距离为，故C错误；
D．基态钠离子最外层8个电子，其电子排布为，故D正确；
故选C。
3．B
【详解】A．晶体熔点：SiO2＞MgO＞H2O＞NH3，故A错误；
B．CO2是直线结构，键角180°；BF3是平面结构，键角120°；NH3是三角锥结构，键角107°18′ ；H2O是V型结构，键角104.5°；所以键角CO2＞BF3＞NH3＞H2O，故B正确；
C．离子半径越小、所带电荷越多，晶格能越大，晶格能：Al2O3＞MgO＞MgCl2＞NaCl，故C错误；
D．合金比成分金属的硬度大，硬度：晶体硅＞生铁＞纯铁＞钠，故D错误；
选B。
4．B
【详解】A．干冰属于分子晶体，分子间的作用力是范德华力，升华或熔化时克服的是范德华力，石英属于共价晶体，微粒间的作用力是共价键，熔化时克服的是共价键，故A错误；
B．CO2的结构式为O=C=O，CS2的结构式为S=C=S，CO2、CS2中每个原子都满足8e－稳定结构，故B正确；
C．水分子间存在氢键，H2S、H2Se分子间不存在分子间氢键，因此H2O的熔沸点高，H2S、H2Se属于分子晶体，H2Se的相对分子质量大于H2S，H2Se的范德华力大，熔沸点高于H2S，故C错误；
D．某些分子晶体固态时不导电，水溶液能导电，如干冰、HCl等，故D错误；
答案为B。
5．D
【详解】A．超分子能表现出不同于单个分子的性质，其原因是两个或多个分子相互“组合”在一起，形成具有特定结构和功能的聚集体，A正确；
B．构成非晶体的微粒，在非晶体中的排列，遵循长程无序和短程有序的规则，B正确；
C．液晶具有各向异性，其原因是液晶内部分子沿分子长轴方向进行有序排列，C正确；
D．纳米材料实际上是三维空间尺寸至少有一维处于纳米级尺度的、具有特定功能的材料，纳米材料内部具有晶体结构，但界面处则为无序结构，D错误；
故选D。
6．D
【详解】A．液晶分子间的相互作用容易受温度、压力、电场的影响，在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列，故A正确；
B．内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的固体物质称为非晶体，故B正确；
C．液晶具有晶体的各向异性，故可以利用对光的通过性质不同，而制造出液晶显示器，液晶最重要的用途是制造液晶显示器，故C正确；
D．纳米粒子构成的纳米陶瓷在低温下具有良好的延展性，故D错误；
答案选D。
7．A
【详解】A．纳米粒子直径为，符合胶体分散质大小的要求，可制成胶体， A项错误；
B．纳米材料表面效应和体积效应，一定条件下，纳米粒子可催化水的分解，故B正确；
C．有奇特的光、电、磁、热等性质，可开发为新型功能材料，一定条件下，纳米。陶瓷可发生任意弯曲，可塑性好，故C正确；
D．纳米材料表面效应和体积效应，纳米粒子半径小，表面活性高，D项正确；
答案选A。
8．B
【详解】①分子的稳定性取决于分子内共价键键能的大小，与分子间作用力无关，错误；
②共价晶体中共价键越强，破坏它所需的能量越大，熔点越高，正确；
③分子间不能形成氢键，错误；
④在和晶体中阴离子分别为、阳离子都为，阴、阳离子数之比都为1：2，正确；
⑤正四面体形的分子，其晶体类型是分子晶体，错误；
⑥稀有气体形成的分子晶体中不含有化学键，错误；
⑦碳原子的物质的量为，金刚石晶体中平均每个碳原子形成2个共价键，所以共价键的物质的量为，正确。
有上述分析可知说法中正确的是②④⑦。
答案选B。
9．B
【解析】观察题图知，I中微粒呈周期性有序排列，Ⅱ中微粒排列相对无序，故I为晶体，Ⅱ为非晶体。
【详解】A．两种物质中I为晶体，Ⅱ为非晶体，I在一定条件下会自动形成有规则几何外形的晶体，Ⅱ为非晶体，无此特点，A错误；
B．I为晶体具有各向异性，B正确；
C．Ⅱ为非晶体，非晶体没有固定的熔沸点，C错误；
D．I为晶体，Ⅱ为非晶体，D错误；
案选B。
10．D
【详解】A．氮化铝常用作砂轮及耐高温的材料，熔融时不导电为共价化合物，熔点高、硬度大，为共价晶体，另外石墨属于混合型晶体，故A错误；
B．生石灰为CaO，为离子晶体，故B错误；
C．氯化铯为活泼金属的氯化物，为离子晶体，故C错误；
D．金刚石为共价晶体，干冰为二氧化碳，属于分子晶体，芒硝为硫酸钠，属于离子晶体，铁为金属单质，为金属晶体，故D正确；
答案选D。
11．AB
【详解】A．离子晶体可能含有等阳离子，不一定含有金属阳离子，例如氯化铵属于离子晶体，故A符合题意；
B．共价晶体的熔点与共价键的强度有关，共价晶体中共价键越强，熔点越高，故B符合题意；
C．分子间作用力的大小影响分子晶体熔沸点的高低，通常分子晶体的熔、沸点较低，但常温下，硫、白磷等均为固态，故C不符合题意；
D．金属性越强的元素原子核对外层电子吸引力弱，最外层电子更活跃，容易脱离原子，从而发生化学反应，金属键就是金属离子和自由电子的相互作用，金属晶体中，金属越活泼，金属键越弱，故D不符合题意；
答案选AB。
【点睛】分子晶体一般既含有共价键(稀有气体除外)，又含有分子间作用力。它们的物理性质与分子间作用力有关，化学性质与共价键有关。而其它类型晶体只含有化学键，而不存在分子间作用力，它们的物理性质、化学性质都与化学键有关。
12．BD
【详解】A．题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子，并不是1个C原子，A错误；
B．由甲烷的晶胞结构图分析可知，与位于晶胞顶点的甲烷分子距离最近且相等的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在晶胞的面心上，因此被2个晶胞所共用，顶点上的甲烷分子为8个晶胞共用，故晶体中与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为，B正确；
C．甲烷晶体是分子晶体，熔化时需克服范德华力，C错误；
D．甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的数目为，D正确；
故选：BD。
13．BD
【详解】A．12个Xn+位于晶胞的棱上，其个数为12×=3，8个N3-位于晶胞的顶角，其个数为8×=1，故Xn+与N3-的个数比为3∶1，故A正确；
B．由晶体的化学式X3N知X的所带电荷为1，故B错误；
C．N3-位于晶胞顶角，故其被6个Xn+在上、下、左、右、前、后包围，故C正确；
D．因为X+的K、L、M三个电子层充满，故为2、8、18，所以X的原子序数是29，故D错误；
故选：BD。
14．BD
【详解】A．K是金属元素，O是非金属元素，金属原子易失电子，则第一电离能大小顺序为：O＞K，故A错误；
B．IO3-中I的价层电子对数目为3+=4，I的杂化形式为sp3，则IO3-的空间构型为三角锥形，故B正确；
C．O位于面心，K位于顶点，1个顶点为12个面共有，即与K紧邻的O个数为12个，故C错误；
D．在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，个数为8×=1，则K也为1个，应位于体心，则O位于棱心，每个棱为4个晶胞共有，则O个数为12×=3，故D正确；
故答案为BD。
15．AC
【详解】A．由甲图的晶胞结构可知，晶胞中氧原子的个数为8×+6×=4，铜原子的个数为4，化学式为CuO，晶胞中含有4个CuO，选项A正确；
B．Cu2O和Cu2S都是离子晶体，氧离子的离子半径小于硫离子的半径，则Cu2O中的离子键强于Cu2S，Cu2O比Cu2S的熔点高，选项B错误；
C．由图乙可知晶体铜原子的堆积方式为面心立方最密堆积，Cu原子的配位数为12，故C正确；
D．CuO中Cu2+离子的价电子排布式为3d9，Cu2O中Cu2+离子的价电子排布式为3d10，3d10为全充满的稳定状态，比3d9稳定，则CuO 热稳定性比Cu2O弱，选项D错误；
答案选AC。
16． 4
【详解】(1)一个晶胞中原子的数目为。
(2)晶胞质量为，的原子半径为，则晶胞棱长为，故金属铝的密度。
17． 、、、 、 液态水中水分子间存在氢键，使分子间作用力增大，沸点升高 正四面体形 氢键 不相同
【详解】(1)含有10个电子的分子有、、、.
(2)甲烷中碳原子和氢原子之间存在极性键，甲烷是正四面体形结构，正、负电荷中心重合，所以是非极性分子；二氧化碳分子中碳原子和氧原子之间存在极性键，二氧化碳是直线形分子，正、负电荷中心重合，所以是非极性分子.
(3)液态水中水分子间存在氢键，使分子间作用力增大，沸点升高，常温下为液体，在这些物质中沸点最高。
(4)中无孤电子对，由于碳原子采取杂化，空间结构为正四面体形.
(5)氨极易溶于水，是由于氨能与水分子之间形成氢键，氨溶于水，与水反应形成一水合氨，，溶液呈碱性.
(6)与结构相似，是由同种元素组成的双原子分子，为非极性分子；是由不同种元素组成的双原子分子，为极性分子。
18． 面心立方最密堆积 12 金属离子、自由电子 4
【分析】根据晶胞中原子的排列判断堆积方式；以顶点Mo原子判断距离最近的Mo原子数，确定配位数；均摊法确定晶胞中含有的粒子数；根据晶胞的质量和体积计算密度。
【详解】(1)如图金属钼晶体中的原子堆积方式中，Mo原子处于立方体的面心与顶点，属于面心立方最密堆积；顶点Mo原子到面心Mo原子的距离最短，则钼原子的配位数为12；
(2)金属晶体的成键粒子为金属离子和自由电子，故构成钼晶体的粒子是金属离子和自由电子；晶胞中所含的该种粒子数为6×+8×=4；
(3)晶胞的质量为g，钼原子半径为a pm=a×10-10cm，晶胞的边长为×10-10cm，则晶胞的体积为=(×10-10)3cm3，金属钼的密度为g·cm-3=g·cm-3。
19． N 4 ＞ N原子中2p轨道处于半充满状态，比较稳定，故第一电离能N＞O 正四面体形 sp3 CCl4、SiCl4、SO2Cl2（任写一种即可） 12 ZnS
【详解】（1）Zn位于周期表第四周期，基态Zn原子的核外电子，占据的能量最高的能层为第4层，符号为N；与Zn同位于第四周期的所有副族元素的基态原子中，最外层电子数与Zn相同的元素有Sc、Ti、V、Mn四种，故答案为：N；4；
（2）同周期元素，从左至右，原子半径逐渐减小，原子核对外层电子的吸引力逐渐增强，电负性逐渐增强，所以电负性C＞B；N的核外电子排布为[He]2s22p3，2p轨道处于半充满状态，比较稳定，O的核外电子排布为[He]2s22p4，不是稳定结构，所以第一电离能N＞O，故答案为：＞；N原子中2p轨道处于半充满状态，比较稳定，故第一电离能N＞O；
（3）①SO42-的中心原子S的价层电子对数=4+×(8－4×2)=4，VSEPR模型为正四面体形，没有孤电子对，所以SO42-的空间构型为正四面体形，S原子的杂化方式为sp3，故答案为：正四面体形；sp3；
②与SO42-互为等电子体的分子需满足：与SO42-原子总数相同（5个）、价电子总数相同（32个），如：CCl4、SiCl4、SO2Cl2等，故答案为：CCl4、SiCl4、SO2Cl2（任写一种即可）；
（4）①Zn原子位于晶胞的顶点和面心上，与Zn原子距离最近的Zn原子有12个，故答案为：12；
②一个晶胞中Zn原子的个数=8×+6×=4，S原子的个数=4，二者的个数比为1：1，所以该化合物的化学式为ZnS，故答案为：ZnS；
③= =g/cm3，故答案为：。
【点睛】确定SO42-的空间构型，可用价层电子对互斥理论：
SO42-的中心原子是S原子，S原子的价层电子对数=σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数；
σ键电子对数=与中心原子结合的原子数=4；
中心原子上的孤电子对数=(a－xb)；
其中a为中心原子的价电子数，S原子有6个价电子，SO42-带2个单位负电荷，因此a=6+2=8；x为与中心原子结合的原子数，此处为4；b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，与S原子结合的为O原子，O原子最多能接受的电子数=8－6=2；所以中心原子上的孤电子对数=×(8－4×2)=0；
S原子的价层电子对数=4+0=4，VSEPR模型为正四面体形，没有孤电子对，SO42-的空间构型即为正四面体形。
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