第三章晶体结构与性质单元练习 （含解析）2022-2023学年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单元练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列晶体性质的比较中不正确的是
A．沸点：NH3>PH3
B．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4
C．硬度：白磷>冰>二氧化硅
D．硬度：金刚石>碳化硅>晶体硅
2．如图是金属晶体内部电子气理论图。电子气理论可以用来解释金属的某些性质。下列说法正确的是
A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动
B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导
C．金属具有良好的延展性是因为在外力的作用下，金属晶体各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且自由电子可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用
D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强、硬度比纯金属小
3．氧化亚铜(Cu2O)主要用于制造杀虫剂、分析试剂和红色玻璃等，在潮湿的空气中会被逐渐氧化为黑色的氧化铜。以肼(N2H4)为原料与醋酸铜反应制取Cu2O的反应为4Cu(CH3COO)2+N2H4+2H2O=2Cu2O↓+N2+8CH3COOH。生成的沉淀需先用水洗涤，再用乙醇洗涤。下列说法错误的是
A．N2H4能与水分子形成分子间氢键
B．如图所示的Cu2O的晶胞中，与Cu+距离最近且等距离的O2-的个数是4
C．每生成标准状况下2.24 LN2，反应转移电子数为0.4×6.02×1023
D．沉淀用水洗后，再用乙醇洗可以除去Cu2O表面的水，从而快速得到较干燥的产品
4．有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是
A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋
C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为1∶2
D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE
5．钙钛矿晶体的晶胞结构如图所示，下列说法不正确的是。
A．晶体的化学式为：
B．其组成元素中电负性最大的是：O
C．Ti的基态原子价层电子排布式为：
D．金属离子与氧离子间的作用力为共价键
6．(氨硼烷)储氢量高，是具有广泛应用前景的储氢材料。其释氢方式主要有两种，水解释氢和热分解释氢。氨硼烷水解释氢时转化为；受热释氢时固体残留率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A．分子中存在配位键
B．水解释氢的化学方程式
C．110℃时残留固体的化学式可能为
D．若B点一种产物的最简式就是分子式，则该产物分子中σ键∶π键=2∶3
7．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。一种原子序数为48的Cd2+配合物的结构如图所示，则下列说法正确的是
A．该螯合物中N的杂化方式有2种
B．1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6mol
C．Cd属于d区元素
D．Cd的价电子排布式为4d85s2
8．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
9．下列晶体的堆积方式符合如图所示的是
A．金刚石 B．干冰 C．冰 D．NaCl
10．一水合甘氨酸锌是一种矿物类饲料添加剂，其结构简式如图所示。下列说法错误的是
A．基态Zn原子价电子排布式为
B．Cu与Zn相邻，第一电离能：
C．该物质中，的配位数为5，配原子为O、N
D．电负性由小到大的顺序为
11．碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示，下列说法不正确的是
A．在石墨烯晶体中，每个正六元环拥有的共价键和碳原子数之比为3：2
B．石墨烯中含碳碳双键
C．金刚石晶体中，碳原子采用杂化
D．金刚石晶体中最小的碳环上有6个碳原子
12．邻、间、对三种硝基苯酚的结构简式和熔点信息见表。下列说法错误的是
化合物 邻硝基苯酚 间硝基苯酚 对硝基苯酚
结构简式
熔点(℃) 45 96 114
A．电负性大小顺序为O>N>C
B．三种化合物都是分子晶体
C．对硝基苯酚形成分子间氢键，其熔、沸点较高
D．三种硝基苯酚的化学性质完全相同
13．下列有关说法正确的是
A．水合铜离子的模型如图I，该微粒中存在极性共价键、配位键、离子键
B．晶体的晶胞如图II，距离最近的组成正四面体
C．氢原子的电子云图如图III，氢原子核外大多数电子在原子核附近运动
D．金属Cu中Cu原子堆积模型如图IV，为面心立方堆积，Cu原子的配位数为8
14．现有四种晶体，晶体的一部分结构如图所示(已知内部构成的粒子均为单原子核粒子)。晶体的化学式正确的是
A． B．
C． D．
15．科学家进行了利用CaF2晶体中释放出的Ca2+和F-脱除硅烷的研究，拓展了金属氟化物材料的生物医学功能。下列说法正确的是
A．F、Si和Ca三种元素均位于元素周期表的p区
B．键能：Si-O键>Si-Si键，因此自然界中硅元素以二氧化硅或硅酸盐形式存在为主
C．CaF2晶胞中，A处原子分数坐标为，则B处原子分数坐标为
D．脱除硅烷反应速率高度依赖晶体提供自由氟离子的能力，因此脱除硅烷能力：
二、填空题
16．磷酸铁锂()是一种重要的锂离子电池正极材料。
(1)的晶胞结构示意图如图-1所示。其中O围绕Fe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。
①图-1、图-2中小球表示的是___________(填微粒符号)。
②图-1中每个晶胞中含有的单元数有___________个。
(2)利用钛铁矿(主要成分为，含有少量MgO、CaO、等杂质)制备磷酸铁和锂离子电池正极材料()的部分工业流程如图4所示：
①基态与离子中未成对的电子数之比为___________。
②磷酸根离子的空间构型为___________。
③1mol分子中含有的σ键的数目为___________。
④煅烧得到的化学方程式为___________。
⑤制备的过程中，理论上所需17%双氧水与的质量比为___________。
17．晶体类型的判断方法
(1)依据组成晶体的微观粒子和粒子间的作用判断
分子间通过__________________形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于共价晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体；由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。
(2)依据物质的分类判断
①活泼金属的_____________(如Na2O、MgO等)、_____________[如KOH、Ba(OH)2等]和绝大多数的_____________是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等外)、_____________、_____________ (除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是_____________。
③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等；常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO2等。
④_____________单质(除汞外)与_____________均属于金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
离子晶体的熔点较高，常在数百至几千摄氏度；共价晶体的熔点_____________，常在一千至几千摄氏度；分子晶体的熔点较低，常在数百摄氏度以下至很低温度；金属晶体多数熔点_____________，但也有熔点相当_____________的。
(4)依据导电性判断
离子晶体在水溶液中和熔融状态下都导电；共价晶体一般为非导体，但晶体硅能导电；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导电；金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
离子晶体硬度较大或略硬而脆；共价晶体硬度_____________；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度_____________，但也有硬度较小的，且具有延展性。
三、结构与性质
18．常见分子晶体的结构分析
(1)冰晶体
①结构：冰晶体中，水分子间主要通过_______________________形成晶体。由于氢键具有一定的_______________________，一个水分子与周围四个水分子结合，这四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子结合。这样，每个O原子周围都有四个H原子，其中两个H原子与O原子以共价键结合，另外两个H原子与O原子以氢键结合，使水分子间构成_____________骨架结构。其结构可用图表示。
②性质：由于氢键具有方向性，冰晶体中水分子未采取密堆积方式，这种堆积方式使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化成液态水时，水分子间的空隙_____________，密度反而增大，超过4 ℃时，分子间距离_____________，密度逐渐减小。
(2)干冰
①结构：固态CO2称为干冰，干冰也是分子晶体。CO2分子内存在C==O共价键，分子间存在_____________，CO2的晶胞呈面心立方体形，立方体的每个顶角有一个CO2分子，每个面上也有一个CO2分子。每个CO2分子与______个CO2分子等距离相邻(在三个互相垂直的平面上各4个或互相平行的三层上，每层上各4个)。
　
②性质：干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，熔点却比冰低得多，在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂；由于干冰中的CO2之间只存在_____________不存在_____________，密度比_____________的高。
19．碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题：
(1)金刚石、石墨、C60.、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_______。
(2)石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式_______。
(3)C60属于_______晶体。
(4)石墨晶体中，层内C-C键的键长为142 pm，而金刚石中C-C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C-C间的σ键，而石墨层内的C-C间不仅存在σ键，还有_______键。
(5)若金刚石晶胞的晶胞参数a=365.6 pm，其密度为_______g·cm-3(列出计算式即可)。
(6)Ge与C是同族元素，比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_______。
GeCl4 GeBr4 GeI4
熔点/℃ 49.5 26 146
沸点/℃ 83.1 186 约400
(7)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。
①关于这两种晶体的说法，正确的是_______(填序号)。
a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大 b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软
c．两种晶体中的B-N键均为共价键 d．两种晶体均为分子晶体
② NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一、1molNH4BF4含有_______mol配位键。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．C
【详解】A项中注意NH3分子间存在氢键，故沸点NH3>PH3，正确；B项中三种物质的组成和结构相似，且均为分子晶体，熔点随相对分子质量的增大而升高，正确；C项中白磷和冰都是分子晶体，硬度小，而二氧化硅是共价晶体，硬度大，错误；D 项中的三种物质都是共价晶体，由于原子半径CC—Si>Si—Si，而键能越大，共价晶体的硬度越大，正确。
2．C
【详解】A．金属能导电是因为金属中自由移动的电子在外加电场作用下作定向移动，A错误；
B．金属能导热是因为自由电子和金属阳离子在热的作用下运动加快，相互碰撞增加，从而发生热的传导，B错误；
C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属阳离子各层间会出现相对滑动,但不改变原有的排列方式，自由电子可以起到润滑的作用，使金属不会断裂，C正确；
D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，改变了金属原子有规则的层状排列，一般情况下，使其层与层之间相对滑动变得困难，所以合金的延展性比纯金属差，硬度比纯金属大，D错误；
故合理选项是C。
3．B
【详解】A．含N、O元素的电负性大，原子半径小，它们的氢化物之间含氢键，则N2H4能与水分子形成分子间氢键，A正确；
B．图中白球位于顶点和体心，其个数为8×+1=2；黑球位于体内，个数为4，则白球与黑球的个数比为1：2，由Cu2O可知黑球为Cu+，白球的配位数为4，Cu+的配位数是8，B错误；
C．由反应可知生成l mol气体转化4 mol电子，每生成标准状况下2.24 L N2，其物质的量是0.1 mol，则反应转移电子数为0.4×6.02×1023，C正确；
D．乙醇与水互溶，且具有还原性，则沉淀用水洗后，再用乙醇洗可以除去Cu2O表面的水，防止被氧气氧化，D正确；
故合理选项是B。
4．D
【详解】在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个，所以钠离子的配位数是6，故A正确；在CaF2晶体中，Ca2＋位于晶胞的顶点和面心，晶胞中含有Ca2＋的个数为8×＋6×＝4，故B正确；在金刚石晶体中，每个碳原子形成4个共价键，每两个碳原子形成一个共价键，则每个碳原子形成的共价键平均为4×＝2，所以在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键数之比为1∶2，故C正确；气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子，4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，故D错误。
5．D
【详解】A．根据晶胞结构图，晶胞中，Ca原子数为1，Ti原子数为，O原子数为 ，晶体的化学式为，A正确；
B．组成元素中电负性为O＞Ti＞Ca，B正确；
C．Ti的基态原子价层电子为最外层电子加次外层d电子，其排布式为，C正确；
D．金属离子与氧离子间的作用力为离子键，D错误；
答案选D。
6．D
【详解】A．N存在孤电子对，B原子为缺电子原子，其提供空轨道故存在配位键，故A正确；
B．根据题意氨硼烷水解释氢时转化为，水解释氢的化学方程式，故B正确；
C．110℃时， 根据图可知M(A) = M(NH3BH3) 93.55% =3193.55% =29，故A为BNH4，故C正确；
D．B点时，根据图可知M(B) = M(NH3BH3) 87.10% =3187.10%=27，B点一-种产物的最简式就是分子式，故B为NH2=B，键: 键为3：2，故D错误；
所以选择D。
7．B
【详解】A．该整合物中无论是硝基中的N原子，还是中的N原子，还是六元环中的N原子，N均为杂化，即N只有1种杂化方式，A错误；
B．该螯合物通过螯合配位成环而形成的，与4个N原子形成两个环、2个O形成1个环，共6个配位键，故1mol该配合物中通过整合作用形成6mol配位键，B正确；
C．原子序数为48的Cd属于ds区元素，C错误；
D．Cd的价电子排布式为4d105s2，D错误；
故选B。
8．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。
9．B
【分析】图中堆积方式为面心立方密堆积。
【详解】A．金刚石的晶胞结构为正四面体结构，A不符合题意；
B．干冰为面心立方密堆积结构，B符合题意；
C．冰的晶胞为正四面体结构，C不符合题意；
D．NaCl的晶胞结构为面心立方密堆积，但晶胞中心还有一个离子，与图中结构不同，D不符合题意；
故选B。
10．B
【分析】根据元素在周期表中的位置及价电子排布式可以判断其电离能的大小，根据图象判断中心离子和配位键及配位原子，利用元素周期律判断元素的电负性的大小；
【详解】A．锌原子的核外电子数为30，其位于元素周期表第4周期第ⅡB，基态Zn原子价电子排布式为，A正确；
B．锌与29号铜相邻，由于锌原子的所有排布电子的原子轨道均处于较稳定的全充满状态，故其第一电离能大于铜的，B错误；
C．由一水合甘氨酸锌的分子结构可知，锌离子与相邻的5个原子(N和O)成键，故其配位数为5，配位原子为O、N，C正确；
D．根据电负性的变化规律可知，非金属元素的电负性大于金属元素，非金属性越强其电负性越大，因此，由小到大的顺序为，D正确；
故选B；
【点睛】此题考查元素周期律的应用及配位键，注意利用价电子排布式的判断元素性质，特别是电离能的大小比较。
11．B
【详解】A．在石墨烯晶体中，最小的环为六元环，每个碳原子连接3个C-C化学键，每个六元环占有的碳原子数为6=2个，个数比为3:2，A正确；
B．石墨烯晶体中，单层上的碳原子除形成单键外，还形成大键，不存在碳碳双键，B错误；
C．金刚石晶体中，每个碳原子形成4个键，采用杂化，C正确；
D．由金刚石晶体结构模型可知，最小的环为6元环，D正确；
答案选B。
12．D
【详解】A．同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大，则O、N、C的电负性大小顺序为：O>N>C，A项正确；
B．三种化合物的熔点较低，故三种化合物都是分子晶体，B项正确；
C．三者相对分子质量相同而熔点差距大，可推断：对硝基苯酚易形成分子间氢键，使熔沸点升高，C项正确；
D．三种硝基苯酚结构不同，所以化学性质不完全相同，D项错误；
答案选D。
13．B
【详解】A．水合铜离子中水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，水中的H原子和O原子形成极性共价键，但不存在离子键，A项错误；
B．晶体的晶胞中，距离最近的组成正四面体，B项正确；
C．电子云图表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子核外只有一个电子，所以不存在大多数电子一说，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会多，C项错误；
D．金属中原子为面心立方堆积，配位数为12，D项错误；
故选：B。
14．C
【详解】A．由晶胞结构可知，晶胞中位于体内的A原子个数为1，位于顶点的B原子的个数为8×=1，则晶胞的化学式为AB，故A错误；
B．由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的E原子核F原子的原子个数都为4×=，则晶胞的化学式为EF，故B错误；
C．由晶胞结构可知，晶胞中位于体心的X原子个数为1，位于面心的Y原子的个数为6×=3，位于顶点的Z原子的个数为8×=1，则晶胞的化学式为XY3Z，故C正确；
D．由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的A原子个数为8×+6×=4，位于棱上和体心的B原子个数为12×+1=4，则晶胞的化学式为AB，故D错误；
故选C。
15．B
【详解】A．F、Si位于元素周期表的p区，Ca位于元素周期表的s区，故A错误；
B．硅属于亲氧元素，Si元素的半径大于O元素，则键长：Si—OSi—Si，所以硅在自然界中不能以单质存在，主要以二氧化硅和硅酸盐存在，故B正确；
C．B处位于底面面心，坐标为(，，)，故C错误；
D．根据该选项所描述的情况，可知与氟原子结合能力越弱，则脱硅能力越强，所以同主族金属元素原子半径越大，与氟原子的结合能力越弱，所以脱硅能力应该是氟化钡大于氟化钙大于氟化镁，故D错误；
故选B。
16．(1) Li+ 4
(2) 4：5 正四面体形 7NA
【详解】（1）①由题中图示可以看出图-1、图-2中小球表示的是Li+；
②根据Li+ 数目计算，Li+位于顶点和面心和棱心，Li+ 数为，故图-1中每个晶胞中含有的单元数有4个；
故答案为：Li+；4。
（2）①基态的电子排布式为[Ar]3d6，未成对的电子有4个，电子排布式为[Ar]3d5，未成对的电子有5个，离子中未成对的电子数之比为4:5；
②磷酸根离子中心原子成4个键，价层电子对为4，采取sp3杂化，空间构型为正四面体形；
③1mol分子中含有的σ键的数目为7NA；
④根据流程图可知、和煅烧得到，化学方程式为；
⑤由得失电子守恒：，有煅烧方程式可知：，故有，二者物质的量之比为1：1，理论上所需17%双氧水与的质量比为；
故答案为：4:5；正四面体形；7NA；；100:63。
17． 分子间作用力 氧化物 强碱 盐类 气态氢化物 非金属氧化物 分子晶体 金属 合金 高 高 低 大 大
【解析】略
18． 氢键 方向性 四面体 减小 加大 范德华力 12 范德华力 氢键 冰
【解析】略
19．(1)同素异形体
(2)sp2
(3)分子
(4)π
(5)
(6)GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸点依次升高，主要原因是它们都形成分子晶体，分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间的作用力依次增大
(7) bc 2
【详解】（1）金刚石、石墨、C60.、碳纳米管等都是碳元素的单质，它们互为同素异形体。答案为：同素异形体；
（2）石墨烯(指单层石墨)中，碳原子的价层电子对数为3，碳原子的杂化形式为sp2。答案为：sp2；
（3）C60的熔沸点低，由分子构成，属于分子晶体。答案为：分子；
（4）石墨晶体中，层内C-C键的键长为142 pm，而金刚石中C-C键的键长为154 pm，则石墨层内碳碳键长短，键能大，表明碳碳原子间除含有σ键外，还有其他的作用力，则其原因是金刚石中只存在C-C间的σ键，而石墨层内的C-C间不仅存在σ键，还有π键。答案为：π；
（5）金刚石晶胞中，含有的C原子数为=8，晶胞参数a=365.6 pm，其密度为=g·cm-3。答案为：；
（6）Ge与C是同族元素，表中锗的卤化物为GeCl4、GeBr4、GeI4，它们都构成正四面体结构的分子，熔点和沸点依次升高，则其变化规律及原因：GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸点依次升高，主要原因是它们都形成分子晶体，分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间的作用力依次增大。答案为：GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸点依次升高，主要原因是它们都形成分子晶体，分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间的作用力依次增大；
（7）①a．立方相氮化硼的结构类似于金刚石，晶胞内只含有σ键，碳原子构成正四面体结构，所以硬度大，a不正确；
b．六方相氮化硼层间不存在化学键，只存在分子间作用力，所以作用力小，质地软，b正确；
c．B、N都为非金属元素，两种晶体中的B-N键均为共价键，c正确；
d．两种晶体中，前者为混合型晶体，后者为共价晶体，d不正确；
故选bc；
② NH4BF4(氟硼酸铵)由和构成，两种离子中各含有1个配位键，所以1molNH4BF4含有2mol配位键。答案为：bc；2。
【点睛】在石墨晶体中，层内原子间形成共价键，类似于共价晶体，石墨能导电，类似于金属晶体，石墨层内原子间只存在分子间作用力，类似于分子晶体，所以石墨是混合型晶体。
答案第1页，共2页
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