第三章晶体结构与性质综合训练（含解析）2022——2023学年下学期高二化学人教版版（2019）选择性必修2

第三章晶体结构与性质综合训练
一、单选题
1. 我国古代四大发明之一的黑火药是由硫黄粉、硝酸钾和木炭粉按一定比例混合而成的，爆炸时发生的反应为。生成物的晶体结构如图。下列有关说法错误的是( )
A. 反应产物中有两种非极性分子
B. 和含有的键数目之比为：
C. 晶体中阴、阳离子的配位数分别为和
D. 若晶体的晶胞边长为，两个之间的最短距离为
2. 观察下列模型，判断下列说法错误的是( )
金刚石 碳化硅 二氧化硅 石墨烯
A. 原子数相同的金刚石和碳化硅，共价键个数之比为：
B. 晶体中和键个数比为：
C. 石墨烯中碳原子和六元环个数比为：
D. 已知分子中每个碳原子都达到了电子的稳定结构，则个分子中含个键
3. 有机化合物的合成通常使用催化剂，一种催化剂晶体熔点为的晶胞如图所示。下列说法正确的是( )
A. 原子为原子 B. 与每个原子距离最近且等距的原子有个
C. 与每个原子距离最近且等距的原子有个 D. 属于分子晶体
4. 共价键，离子键和分子间作用力是微粒之间的三种作用力。下列晶体：
、、石墨、金刚石、、白磷中，含有两种作用力的是( )
A. B. C. D.
5. 碱金属氯化物是典型的离子化合物，和的晶胞结构如图所示。其中的碱金属离子能够与冠醚形成超分子。
下列说法不正确的是( )
A. 晶胞中为
B. 晶体中周围紧邻个
C. 碱金属离子与冠醚通过离子键形成超分子
D. 不同空穴尺寸的冠醚可以对不同碱金属离子进行识别
6. 氮化硼晶体存在如下图所示的两种结构。六方氮化硼的结构与石墨类似；立方氮化硼的结构与金刚石类似。下列说法不正确的是( )
A. 六方氮化硼层间的相互作用不属于化学键 B. 六方氮化硼可做润滑剂
C. 立方氮化硼晶胞中含有个氮原子和个硼原子 D. 立方氮化硼晶胞中，和之间不存在配位键
7. 对下列事实的解释不正确的是( )
选项 事实 解释
金属银具有良好的导电性 金属银中有“自由电子”
中表现为正价 电负性：
碘易溶于四氯化碳 碘分子和四氯化碳分子都是非极性分子
、、的熔沸点依次升高 、、中共价键强度依次减小
A. B. C. D.
8. 甲醛能与的水溶液发生反应：，下列说法错误的是( )
A. 中由提供空轨道，提供孤电子对
B. 分子中的键角与分子中的键角，前者大于后者
C. 和与的配位能力：
D. 和中键数目之比为：
9. 利用超分子可分离和。将、混合物加入一种空腔大小适配的“杯酚”中进行分离的流程如图。下列说法错误的是( )
A. 第二电离能： B. 杯酚分子中存在键
C. 杯酚与形成氢键 D. 与金刚石晶体类型不同
10. 根据如图所示，下列说法错误的是
A. 第三周期某元素的前个电子的电离能如图所示，则该元素是
B. 图表示石墨晶体结构，石墨晶体既存在共价键又存在范德华力，属于混合型晶体
C. 图所示是的部分结构以及其中键的键角，键角比大的原因与中原子的孤电子对转化为成键电子对有关
D. 立方晶体晶胞结构如图所示，设晶胞中最近的、原子之间的距离为，阿伏加德罗常数的值为，则晶体的密度为
11. 下图是金属晶体内部的电子气理论示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是( )
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. 金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑剂的作用，使金属不会断裂
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
12. 有一种蓝色晶体可表示为，经射线研究发现，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。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 该晶体的化学式为
B. 该晶体属于离子晶体
C. 该晶体中呈价
D. 晶体中与每个 距离最近且等距离的 为个
13. 下列说法正确的是( )
A. 沸点：
B. 熔点：
C. 硬度：碳化硅金刚石
D. 沸点：
14. 已知有如图晶体结构：
下列有关晶体的叙述中，错误的是( )
A. 在冰中，一个水分子周围有个紧邻的水分子
B. 金刚石晶体中碳原子所连接的最小环为六元环
C. 石墨晶体的二维结构，碳原子的配位数是，采取杂化
D. 在晶体里，每个周围有个距离最近且相等的
15. 石墨烯可转化为富勒烯，科学家把和掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为。下列说法正确的是( )
A. 和石墨烯互为同分异构体 B. 该富勒烯化合物的化学式为
C. 周围等距且距离最近的的数目为 D. 该晶体的密度为
二、填空题
16. 下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是、、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分：
代表金刚石的是 填字母，下同，其中每个碳原子与 个碳原子最接近。金刚石属于 晶体。
代表石墨的是 ，每个正六边形占有的碳原子数平均为 个。
代表的是 ，每个周围与它最接近的有 个。
代表的是 ，它属于 晶体，每个与 个紧邻。
代表干冰的是 ，它属于 晶体，每个分子与 个分子紧邻。
17. 下图为、层状结构，层内的分子通过氢键结合、金属铜三种晶体的结构示意图，请回答下列问题：
图所示的晶体中与最近的数为 。
图所示的物质结构中最外层已达电子结构的原子是 ，晶体中原子个数与极性键个数比为 。
金属铜具有很好的延展性、导电性、导热性，对此现象最简单的解释是用“ ”理论。
三种晶体中熔点最低的是 ，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的作用力为 。
实验题
18. 三氯六氨合钴是一种重要的化工产品，常用于合成其他Ⅲ配合物，以下是一种制备三氯六氨合钴的实验方法，回答下列问题：
Ⅰ氯化钴的制备。
已知氯化钴易潮解，Ⅲ的氧化性强于，可用高熔点金属钴与氯气反应制取。
实验室提供下图装置进行组合连接用橡胶管省略：
中用于滴加液体的仪器名称是___________；用上图中的装置组合制备氯化钴，连接顺序为：___________。
用正确的连接装置进行实验，的作用是___________。
Ⅱ三氯六氨合钴晶体的制备流程如下。
“氧化”应控温在进行，控温方式可采取___________。
制备总反应的化学方程式为___________。反应中活性炭的作用是___________填标号。
脱色剂 氧化剂 还原剂 催化剂
在中、、三种元素的电负性由大到小的顺序为___________；在元素周期表中，分布在___________区。
四、推断题
19. 下表是元素周期表中的前四周期，回答下列问题：
按原子轨道的重叠方式，与形成的化合物中的共价键属于________填“”或“”键。
、、、四种元素第一电离能由高到低的顺序是________用元素符号表示。
元素形成的单质的晶体类型可以是原子晶体，如________填写物质名称，也可以是________，如。
元素、形成的化合物与的氢化物均为型，但这两种化合物分子的立体结构明显不同。、两种元素形成的化合物分子的立体结构为________，的氢化物分子的立体结构为________。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查物质结构和性质，侧重考查基础知识的掌握和灵活运用能力，明确物质构成微粒及微粒之间作用力、非极性分子的判断方法、晶胞中离子配位数判断方法是解本题关键，题目难度不大。
【解答】
A.、都是直线形分子，正负电荷中心重合，所以、分子为非极性分子，故A正确；
B.、的结构式分别为、，每个、分子中都含有个键，所以和中都含有键，则键数目之比为：：，故B正确；
C.晶胞中连接个、每个连接个，所以阴阳离子配位数分别是、，故C错误；
D.若晶体的晶胞边长为，两个之间的最短距离等于面对角线长度的一半，故D正确；
故选：。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查常见共价晶体、分子晶体结构，侧重考查图象分析判断及计算能力，明确共价晶体结构特点、均摊法的正确应用是解本题关键，题目难度一般。
【解答】
A.把中原子换为原子就得到金刚石晶胞结构，则原子数相同的金刚石和碳化硅，共价键个数之比为：，故A错误；
B.晶体中每个原子形成个键，所以晶体中和键个数比为：，故B正确；
C.石墨烯中每个碳原子被个六元环共用，则每个六元环占有的碳原子个数，所以石墨烯中碳原子和六元环个数比为：，故C正确；
D.分子中每个原子只跟相邻的个原子形成共价键，且每个原子最外层都满足电子稳定结构，则每个形成的这个键中，必然有个双键，相当于每个碳原子占有个键，所以该分子中含有键个数，故D正确。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查晶胞的结构及晶体类型的判断，难度一般，掌握晶胞结构的分析方法是解答本题的关键。
【解答】
A.由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的原子个数为 ，位于体内的原子的个数为，由氧化锆的化学式可知，原子为原子、原子为原子，故A错误；
B.由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点锆原子与位于体对角线上的氧原子距离最近，所以与每个原子距离最近且等距的原子有个，故B错误；
C.由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点锆原子与位于面心的锆原子距离最近，所以与每个原子距离最近且等距的原子有个，故C正确；
D.由的熔点可知，为熔点较高的离子晶体，故D错误；
故选C。

4.【答案】
【解析】是离子晶体，其中钠离子与过氧根离子之间形成离子键，过氧根离子中氧原子之间形成共价键，含有离子键和共价键两种作用力，故选；
是共价晶体，其中只存在硅原子与氧原子之间的共价键，故不选；
石墨是层状结构，层内碳原子之间形成共价键，层与层之间通过分子间作用力结合，含有共价键和分子间作用力两种作用力，故选；
金刚石是共价晶体，只存在碳原子与碳原子之间的共价键，故不选；
氯化钠属于离子晶体，其中只存在钠离子与氯离子之间形成的离子键，故不选；
白磷属于分子晶体，白磷分子中磷原子之间形成共价键，分子间存在分子间作用力，含有共价键和分子间作用力两种作用力，故选；
含有两种作用力的有，故选B。
5.【答案】
【解析】A.晶胞中原子半径小于，为，故A正确；
B.晶体属于体心立方，周围紧邻个，故B正确；
C.冠醚与碱金属离子络合形成超分子，碱金属离子与冠醚之间不是离子键，故C错误；
D.由于不同碱金属离子的半径不同，不同空穴尺寸的冠醚可以对不同碱金属离子进行识别，故D正确；
故选：。
6.【答案】
【解析】A.六方氮化硼的结构和石墨相似，所以六方氮化硼层间存在分子间作用力，分子间作用力不属于化学键，所以六方氮化硼层间的相互作用不属于化学键，故A正确；
B.六方氮化硼的结构与石墨类似，则其性质相似，石墨可以作润滑剂，则六方氮化硼可以作润滑剂，故B正确；
C.立方氮化硼晶胞中原子个数是、原子个数，故C正确；
D.原子含有空轨道、原子含有孤电子对，立方氮化硼中每个原子形成个共价键，所以立方氮化硼中和原子之间存在配位键，故D错误；
故选D。
7.【答案】
【解析】A.金属银具有良好的导电性，是因为金属银中有“自由电子”，能够定向移动形成电流，故A正确；
B.中为价说明吸引电子的能力强，电负性大，故B正确；
C.碘和四氯化碳正负电荷的重心重合，均属于非极性分子，根据相似相溶原则，碘易溶于四氯化碳，故C正确；
D.、、均为分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高，因此、、的熔沸点依次升高，与共价键的强度无关，故D错误。
故选D。
8.【答案】
【解析】A.中由提供空轨道，原子提供电子对形成配位键，结构示意图表示为：，故A正确；
B.分子中心原子采用杂化，有两对孤电子对，的键角小于与分子中心原子采用杂化，的键角为，前者小于后者，故B错误；
C.中碳原子电负性小，更容易给出孤电子对，则和与的配位能力：，故C正确；
D.中含有个键，中含有个键，键数目之比为：，故D正确；
故选B。
9.【答案】
【解析】A.和分别失去一个电子后的价电子排布式为和，的能级是半充满结构，比较稳定，所以的第二电离能大于的第二电离能，项正确；
B.杯酚分子中含有苯环结构，具有大键，项正确；
C.氢键是与、、等电负性大的元素以共价键结合的一种特殊分子间或分子内相互作用力，而中只含有元素，无法形成氢键，项错误；
D.金刚石是共价晶体，为分子晶体，二者晶体类型不同，项正确；
答案选C。
10.【答案】
【解析】【详解】
A.从图上看出是的五倍多，说明该原子最外层有两个电子，故该原子是第三周期的原子，故A正确；
B.石墨的层内碳原子间存在共价键，层与层间存在范德华力，故属于混合型晶体，故B正确；
C.在分子中，原子的孤电子对排斥成键电子对能力强，中，原子的孤电子对转化为成键电子对，对其他三个成键电子对的排斥作用减弱，键角增大，故C正确；
D.根据均摊法可知该晶胞中有个和个原子，设晶胞中最近的、原子之间的距离为，晶胞边长为，，晶胞体积为：，则晶体的密度为，故D错误；
故答案为。
11.【答案】
【解析】A.金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动，故A错误；
B.金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子发生碰撞，从而发生热的传导，故B错误；
C.金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，而自由电子起到润滑剂的作用，使得金属不会断裂，故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，相当于填补了金属阳离子之间的空隙，所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱，硬度比纯金属大，故D错误；
故选C。
12.【答案】
【解析】由阴离子的晶胞结构可知，晶胞中亚铁离子的个数为，铁离子的的个数为，氰酸根离子的个数为，则阴离子为，由化合价代数和为可知，只能为。
A.由分析可知，该晶体的化学式为，故A正确；
B.由题意可知，该晶体为离子和离子形成的离子晶体，故B正确；
C.由题意可知，该晶体为离子和离子形成的离子晶体，该晶体中呈价，故 C错误；
D.由阴离子的晶胞结构可知，位于顶点的铁离子与位于棱上的氰酸根离子的距离最近，则每个铁离子距离最近且等距离的为个，故D正确；
故选C。
13.【答案】
【解析】A.至为同主族，其氢化物的摩尔质量依次增大，范德华力增大，熔沸点升高。但分子间有氢键，熔沸点偏高，所以沸点：，故A错误；
B.二者均为离子晶体，半径，离子键强，其晶格能大，熔沸点高，所以熔点：，故B错误；
C.二者均为共价晶体，原子半径大于，则键长大于，键能大，晶体熔沸点高，硬度：碳化硅金刚石，故C正确；
D.前者分子内有氢键，导致熔沸点偏低，而后者分子间有氢键，熔沸点更高，所以前者小于后者，故D错误；
故选C。
14.【答案】
【解析】A.在冰中，水分子之间可以形成氢键，一个水分子周围有个紧邻的水分子，A正确；
B.如图：金刚石晶体中碳原子所连接的最小环为六元环，B正确；
C.石墨晶体中存在大键，碳原子的配位数是，采取杂化，C正确；
D.在晶体里，每个周围有个距离最近且相等的，D错误；
故选：。
15.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查晶胞的结构及计算，为高频考点，题目难度不大，掌握均摊法计算分子式是解答本题的关键，侧重基础知识的考查。
【解答】
A.和石墨烯为同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，故A错误；
B.该晶胞中含有的个数为，的个数为，故化学式为，故B错误；
C.以体心的为例，与其等距且距离最近的为顶点的个，故C正确；
D.该晶体的密度为，故D错误；
故选C。

16.【答案】
共价
离子
分子

【解析】根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。晶体是简单立方单元，每个与个紧邻，每个又与个紧邻，每个与个紧邻。晶体中每个紧邻个，每个紧邻个。干冰是分子晶体，每个分子紧邻个分子。金刚石是共价晶体，每个碳原子紧邻个碳原子，石墨中每个碳原子紧邻另外个碳原子，即每个六边形占有个碳原子的，所以每个六边形占有的碳原子数是。
17.【答案】
电子气
分子间作用力

【解析】
【分析】本题考查物质结构与性质，为高频考点，侧重考查学生的分析能力，题目涉及晶胞结构与计算、微粒间作用力等知识，注意理解晶胞结构。
【解答】
从图可看出面心上的一个连接个，若将紧邻的晶胞画出，也应连个，则一个紧邻的有个。
是两电子原子，从图看，原子只形成三个共价键，最外层应为个电子，只有氧原子最外层为电子结构。属于分子晶体，一个原子连有个原子，个原子又连有个原子，所以一个原子对应个极性键。
“电子气”理论可以解释金属的导电性、导热性和延展性等物理性质。
熔点高低一般规律：共价晶体离子晶体分子晶体，金属晶体看具体情况，此题中为分子晶体，熔点最低，熔化时破坏分子间作用力。
18.【答案】分液漏斗；
干燥氯气
水浴加热
或；
；

【解析】氯化钴、氯化铵加水溶解，加入浓氨水和催化剂活性炭形成配合物，再加双氧水把Ⅱ氧化为Ⅲ，过滤出活性炭，加入浓盐酸生成沉淀，过滤得产品。
根据装置图，中用于滴加液体的仪器名称是分液漏斗；制备氯气、除氯气中的氯化氢、干燥氯气、中氯气和钴粉反应生成氯化钴、吸收氯气并且防止空气中的水加入中，使氯化钴潮解，装置连接顺序为：；
氯化钴易潮解，中浓硫酸的作用是干燥氯气；
“氧化”应控温在进行，为便于控制温度，可采取水浴加热；
、氯化铵、双氧水、氨气反应生成，反应的化学方程式为或。反应前后活性炭没有变化，反应中活性炭的作用是催化剂。
非金属性越强，电负性越大，在中、、三种元素的电负性由大到小的顺序为；在元素周期表中；是第四周期Ⅷ族元素，分布在区。
19.【答案】
、、、
金刚石；分子晶体
平面三角形；三角锥形
【解析】由元素在周期表中位置，可知为、为、为、为、为、为、为、为。
按原子轨道的重叠方式，与形成的化合物中是氮氢单键，按原子轨道的重叠方式共价键分为键、键，单键为键；
同周期自左而右，第一电离能呈增大趋势，的能级容纳个电子，容易失去，能量较高，第一电离能最低，故第一电离能：；
元素为碳元素，形成的单质的晶体类型可以是原子晶体，如金刚石，也可以是分子晶体，如；
元素、形成的化合物与的氢化物均为型，但这两种化合物分子的立体结构明显不同。分子的立体结构为平面三角形，分子的立体结构为三角锥形。
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