2024鲁教版高中化学选择性必修2同步练习题--第3章 不同聚集状态的物质与性质（含解析）
文档属性
| 名称 | 2024鲁教版高中化学选择性必修2同步练习题--第3章 不同聚集状态的物质与性质（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-22 20:24:46 | ||
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文档简介
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2024鲁教版高中化学选择性必修2同步
第3章 不同聚集状态的物质与性质
1.全卷满分100分 考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 Al 27 Si 28 P 31 Ca 40 Cr 52 Fe 56 Cu 64 As 75 La 139。
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.自然界中绝大多数物质是固体,随着化学的发展,人工合成的固体越来越多,广泛应用于能源、环境、材料、生命科学等领域。下列说法错误的是( )
A.物质的聚集状态除了熟知的气、液、固三态外还有液晶态、塑晶态等多种聚集状态
B.晶体与非晶体的本质区别是是否有规则的几何外形
C.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验
D.配合物和超分子有着广泛的应用,其中超分子的特征是“分子识别”和“分子组装”
2.二氧化碳经常用来灭火,但金属镁能够在二氧化碳中燃烧:2Mg+CO2 2MgO+C,下列关于该反应的说法错误的是( )
A.Mg属于金属晶体
B.干冰中一个CO2分子周围有4个紧邻的分子
C.MgO熔点高,可以用作耐高温材料
D.金刚石和石墨互为同素异形体,二者碳原子的杂化方式和晶体类型都不同
3.下列说法正确的是( )
A.NaHCO3晶体属于离子晶体,溶于水只破坏离子键
B.碘固体升华和C60熔化过程中吸收的热量均用于克服原子间的作用力
C.干冰受热升华,但不易分解,说明其化学键比分子间作用力强
D.氮化硅是一种高温陶瓷材料,硬度大、熔点高、化学性质稳定,属于分子晶体
4.下列各组物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是( )
①SiO2与SO3 ②C3N4(硬度大,熔点高)与SiC ③CO2与SO2 ④晶体氖与晶体氮 ⑤NaCl与AlCl3 ⑥KNO3与NaOH ⑦MgCl2与SiCl4
A.①③⑥ B.②③⑥ C.②④⑥ D.⑤⑥⑦
5.下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)( )
A.1 mol NaCl晶胞中含有4NA个NaCl分子
B.一个铜晶胞的质量为g
C.60 g SiO2含有Si—O键的个数为2NA
D.1 mol SiC含有C—Si键的个数为4NA
6.如图为“可燃冰”和C60分子笼的结构,下列有关“可燃冰”的说法正确的是( )
A.甲烷分子比水分子更稳定
B.甲烷分子中的键角大于水分子中的键角
C.“可燃冰”的水分子笼的强度高于C60分子笼
D.“可燃冰”是通过水分子和甲烷分子间的氢键作用形成的分子晶体
7.下列有关晶体的叙述正确且有因果关系的是( )
叙述Ⅰ 叙述Ⅱ
A SiO2晶体熔点高、硬度大 SiO2晶体可用于制造光导纤维
B 碘晶体中的I—I键键能较小 晶体碘沸点低、易升华
C NaCl晶体中Na+与Cl-个数比为1∶1,CsCl晶体中Cs+与Cl-个数比也为1∶1 NaCl和CsCl的晶胞结构相同
D 在金刚石和硅晶体中,原子间通过共价键形成空间网状结构 金刚石和硅晶体类型相同
8.科学家在40 GPa高压下,用激光器加热到1 800 K,制得新型CO2晶体,其结构和性质与SiO2相似。下列关于该晶体的说法正确的是( )
A.该晶体微粒间的作用为范德华力
B.1 mol该晶体中含有2NA个C—O键(NA为阿伏加德罗常数的值)
C.该晶体为面心立方密堆积,每个晶胞中含有4个CO2分子
D.新型 CO2晶体的熔点高于SiO2晶体
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图所示。下列说法错误的是( )
A.X元素的原子序数是19
B.该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1
C.Xn+中n=1
D.晶体中每个Xn+周围有2个等距离且最近的N3-
Cu2ZnSnS4是太阳能薄膜电池的重要成分,其晶胞结构(棱间夹角均为90°)如图所示,下列说法错误的是( )
A.Cu、Zn的晶体类型相同
B.1个晶胞中含有Cu2ZnSnS4单元数为2个
C.距离每个Zn原子最近的S原子数为2
D.四种元素基态原子中,核外电子空间运动状态最多的为Sn原子
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全都选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.如图为B12单元形成的“巨分子”的部分结构。下列有关说法不正确的是 ( )
A.B12晶体易溶于水
B.B12晶体为正二十四面体
C.该物质为硼的一种同素异形体
D.晶体硼的熔点高、硬度大
12.F2和Xe在一定条件下可生成XeF2、XeF4和XeF6三种氟化氙,它们都是极强的氧化剂(其氧化性依次递增),都极易与水发生反应,XeF4和水反应的化学方程式为6XeF4+12H2O 2XeO3+4Xe↑+24HF+3O2↑。下列推测正确的是( )
A.XeF2分子中各原子最外层均达到8电子结构
B.某种氟化氙的晶体结构单元如图,可推知其化学式为XeF6
C.XeF4按题中化学方程式与水反应时,每生成4 mol Xe,转移16 mol e-
D.XeF2加入水中,在水分子作用下将生成Xe和F2
13.我国科学家合成太阳能电池材料(CH3NH3)PbI3,其晶体结构如图,晶体密度为ρ g·cm-3。其中A代表(CH3NH3)+;原子坐标参数A为(0,0,0),B为(,,)。下列说法错误的是( )
A.B代表Pb2+
B.每个晶胞含有I-的数目为 6
C.M的原子坐标参数为(,,0)
D.(CH3NH3)PbI3的摩尔质量为a3ρ×6.02×10-7 g·mol-1
14.某立方晶系的锑钾(Sb-K)合金可作为钾离子电池的电极材料,图a为该合金的晶胞结构图,图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是( )
图a
图b
A.该晶胞的体积为a3×10-36 cm3
B.K和Sb原子数之比为3∶1
C.与Sb最邻近的K原子数为4
D.K和Sb之间的最短距离为a pm
15.中外科学家团队共同合成了T-碳。T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用1个由4个碳原子构成的正四面体结构单元取代,形成的一种碳的新型三维立方晶体,晶胞结构如图所示,已知T-碳晶胞参数为a pm,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
(图中的表示碳形成的正四面体结构单元)
A.每个T-碳晶胞中含32个碳原子
B.T-碳中C—C键之间的最小夹角约为109°28'
C.T-碳属于共价晶体
D.T-碳的密度为 g·cm-3
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(13分)(1)在①CO2、②NaCl、③Na、④Si、⑤CS2、⑥金刚石、⑦(NH4)2SO4、⑧乙醇中,由极性键形成的非极性分子有 (填序号,下同),含有金属离子的物质是 ,分子间可形成氢键的物质是 ,属于离子晶体的是 ,属于共价晶体的是 ,①、②、④、⑤四种物质的熔点由高到低的顺序是 。
(2)下图中A~D是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型,请填写相应物质的名称(只写一种即可):
A
B
C
D
A ;B ;C ;D 。
(3)化合物FeCl3是棕色固体、易潮解、100 ℃左右时升华,它的晶体类型是 。
(4)某物质结构如图所示(K+未画出),平均每两个立方体中含有一个K+,该晶体的化学式为 。又知该晶体中铁元素有+2价和+3价两种,则Fe3+与Fe2+的个数比为 。
17.(11分)现有几组物质的熔点(℃)数据:
A组 B组 C组 D组
金刚石:3 550 Li:181 HF:-83 NaCl:801
硅晶体:1 410 Na:98 HCl:-115 KCl:776
硼晶体:2 300 K:64 HBr:-89 RbCl:718
二氧化硅:1 723 Rb:39 HI:-51 CsCl:645
据此回答下列问题:
(1)A组属于 晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是 。
(2)B组晶体共同的物理性质是 (填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于 。
(4)D组晶体可能具有的性质是 (填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电
③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因为
。
实验证明:KCl、MgO、CaO晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图所示),这3种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是 ,其中MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有 个。
18.(12分)氮化硼(BN)晶体是一种新型无机合成材料,其立方结晶的变体与金刚石硬度相差不大。用硼砂(Na2B4O7)和尿素反应可以得到氮化硼:Na2B4O7+2CO(NH2)2 4BN+Na2O+4H2O+2CO2↑。根据要求回答下列问题:
(1)立方结晶氮化硼是 晶体。
(2)尿素分子一定条件下形成六角形“超分子”,该“超分子”的纵轴方向有一“通道”,直链烷烃分子刚好能进入通道,并形成“超分子”的包合物;支链烷烃因含有侧链,空间体积较大而无法进入“通道”,利用这一性质可以实现直链烷烃和支链烷烃的分离。
下列物质可以通过该“超分子”进行分离的是 (填字母)。
A.乙烷和正丁烷 B.正丁烷和异丁烷
C.异戊烷和新戊烷 D.氯化钠和氯化钾
(3)BN晶体有a、b两种类型,a-BN结构与石墨相似、b-BN结构与金刚石相似。
①a-BN晶体中N原子杂化方式是 。
②b-BN晶体中,每个硼原子形成 个共价键;这些共价键中,有 个为配位键。
(4)氮、磷是同主族的元素,磷化硼结构与金刚石类似,其晶胞结构如图所示。磷化硼晶胞沿z轴在平面的投影图中,B原子构成的几何形状是 ;已知晶胞棱长为a pm,设NA为阿伏加德罗常数的值,则磷化硼晶体的密度是 (列式即可)。
19.(12分)(1)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图所示。
①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是 。
②结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律,可推断:依F、Cl、Br、I次序,PbX2中的化学键的离子性 、共价性 。(填“增强”“不变”或“减弱”)
(2)铁氰化钾晶体中各种微粒间的相互作用不包括 。
a.离子键 b.共价键 c.配位键
d.金属键 e.氢键 f.范德华力
(3)高温超导是世界上最前沿的研究之一,如图是第一个被发现的高温超导体氧化物的晶胞。该化合物的化学式为 。与Cu2+紧邻的O2-的个数为 。已知阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体密度为 g·cm-3。
20.(12分)请回答下列问题:
(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,其晶胞结构如图甲所示,则金刚砂晶体类型为 ;在SiC晶胞中,每个C原子周围距离最近的C原子数目为 ;若晶胞的棱长为a pm,则金刚砂的密度为 。(设NA为阿伏加德罗常数的值,不必化简)
甲
乙
(2)硅的某种单质的晶胞如图乙所示,GaN晶体晶胞结构与该硅晶体相似,则GaN晶体中,每个Ga原子与 个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为 。若该硅晶体的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为 cm(用代数式表示)。
(3)一种Al-Fe合金的晶胞结构如图所示。
①该合金的化学式为 。
②若晶体的密度为ρ g·cm-3,则该晶胞棱长为 cm(设NA为阿伏加德罗常数的值,用含ρ和NA的代数式表示,不必化简)。
答案与解析
1.B 2.B 3.C 4.B 5.D 6.B 7.D 8.D
9.A 10.C 11.AB 12.C 13.B 14.B 15.B
1.B 物质的聚集状态有晶态、非晶态、塑晶态和液晶态等,故A正确;晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间里是否按一定规律做周期性重复排列,故B错误;区分晶体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验,故C正确;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,具有分子识别与分子组装的特征,故D正确。
2.B Mg属于金属晶体,A项正确。干冰中一个CO2分子周围有12个紧邻的分子,B项错误。MgO是离子晶体,熔点高,可以用作耐高温材料,C项正确。金刚石属于共价晶体,C原子采取sp3杂化;石墨属于混合型晶体,C原子采取sp2杂化,D项正确。
3.C NaHCO3晶体属于离子晶体,溶于水时HC部分发生电离,共价键也被破坏,A错误;碘固体升华和C60熔化过程中吸收的热量均用于克服分子间作用力,B错误;干冰受热升华只破坏分子间作用力,而分解要破坏其共价键,说明其化学键比分子间作用力强,C正确;氮化硅硬度大、熔点高、化学性质稳定,属于共价晶体,D错误。
4.B ①SiO2是共价晶体,SO3是分子晶体;②C3N4与SiC都是共价晶体,晶体中只含有共价键;③CO2与SO2都是分子晶体,分子中只含有极性共价键;④晶体氖是分子晶体,不含化学键,晶体氮是分子晶体,含有共价键;⑤NaCl是离子晶体,含有离子键,AlCl3是分子晶体,分子中含有共价键;⑥KNO3与NaOH都是离子晶体,含有离子键和共价键;⑦MgCl2是离子晶体,含有离子键,SiCl4是分子晶体,只含共价键。因此化学键类型相同,晶体类型也相同的是②③⑥。
5.D NaCl是离子晶体,其晶胞中没有NaCl分子,故A错误;一个铜晶胞占用4个铜原子,一个铜晶胞的质量为 g,故B错误;60 g SiO2的物质的量是1 mol,含有Si—O键的个数为4NA,故C错误;1个Si和周围4个C形成4个C—Si键,1个C和周围4个Si形成4个C—Si键,1 mol SiC含有C—Si键的个数为4NA,故D正确。
6.B 碳原子半径大于氧原子,碳氢键的键长比氧氢键的键长长,氧氢键的键能大于碳氢键的键能,所以水分子更稳定,故A错误;甲烷分子、水分子的中心原子均为sp3杂化,由于水分子中氧原子含有2对孤电子对,甲烷分子中碳原子不含孤电子对,孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,所以甲烷分子中的键角大于水分子中的键角,故B正确;水分子笼通过氢键形成,C60分子笼通过共价键形成,故水分子笼的强度低于C60分子笼,故C错误;甲烷分子中碳的电负性较小,不能形成氢键,故D错误。
7.D SiO2晶体熔点高、硬度大,可以用于制坩埚等耐热材料,SiO2晶体具有良好的光学性能,可用于制造光导纤维,A项错误。碘晶体中的I—I键键能较小,导致碘的稳定性较弱,碘晶体分子间的范德华力较小,导致其沸点低、易升华,B项错误。NaCl晶体中Na+与Cl-个数比为1∶1,NaCl晶体中每个钠离子周围紧邻6个氯离子,每个氯离子周围紧邻6个钠离子,每个氯化钠晶胞中含有4个钠离子和4个氯离子;CsCl晶体中每个铯离子周围紧邻8个氯离子,每个氯离子周围也紧邻8个铯离子,每个氯化铯晶胞中含有1个铯离子和1个氯离子,二者的晶胞结构不同,C项错误。在金刚石和硅晶体中,原子间通过共价键形成空间网状结构,金刚石和硅晶体类型相同,都是共价晶体,D项正确。
8.D 由题中信息知新型CO2晶体为共价晶体,晶体中只有共价键,则该晶体微粒间作用不是范德华力,故A错误;1 mol该晶体中含有4NA个C—O键,故B错误;新型CO2晶体中只含有碳原子和氧原子,不含有CO2分子,故C错误;新型CO2晶体与SiO2晶体均为共价晶体,C原子的半径比Si原子的半径小,键能C—O>Si—O,所以新型CO2晶体的熔点高于SiO2晶体,故D正确。
9.A 该晶胞中Xn+个数为12×=3,N3-个数为8×=1,所以N3-、Xn+个数之比为1∶3,根据化合物中元素的正、负化合价的代数和为0知n=1,B、C正确;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,则X原子核外电子数=2+8+18+1=29,X为Cu元素,原子序数为29,A项错误;晶胞中Xn+处于棱中心,与之相邻的N3-处于Xn+所在棱的顶点,故晶体中每个Xn+周围有2个等距离且最近的N3-,D项正确。
10.C Cu、Zn都是金属晶体,晶体类型相同,A正确;由图示知,该晶胞中Cu原子个数是8×+4×+2×+1=4,故1个晶胞中含有Cu2ZnSnS4单元数为2个,B正确;由晶胞结构知,Zn原子位于面上,该晶胞中有2个S原子距其最近,共用Zn原子的另一个晶胞中也有2个S原子距其最近,故距离每个Zn原子最近的S原子个数为4,C错误;四种元素的基态原子中,Sn原子的核外电子最多,占据的原子轨道也最多,故核外电子空间运动状态最多的为Sn原子,D正确。
11.AB B12难溶于水,A错误;B12晶体为正二十面体,在几何学方面,正二十四面体是不存在的,B错误;同素异形体是由同种元素构成的不同单质,B12是B的一种同素异形体,C正确;晶体硼是共价晶体,熔点较高,硬度较大,D正确。
12.C Xe原子本身最外层就是8电子结构,再与F原子结合,就不是8电子结构了,A错误;一个该晶体结构单元中Xe原子个数为8×+1=2,F原子个数为8×+2=4,故Xe与F的原子个数比为1∶2,其化学式为XeF2,B错误;由题中化学方程式可知,每生成4 mol Xe转移电子总物质的量为16 mol,C正确;F2与水会剧烈反应,所以不可能生成F2,D错误。
13.B A代表(CH3NH3)+,在题图结构中(CH3NH3)+的个数为2,B代表的微粒数也为2,所以B代表Pb2+,A正确;题图结构是由两个晶胞构成的,每个晶胞中含有I-数目为6×=3,B错误;由原子坐标参数A为(0,0,0),B为(,,)可知,M的原子坐标参数是(,,0),C正确;设(CH3NH3)PbI3的摩尔质量为M,晶体的密度ρ g·cm-3=,解得M=a3ρ×6.02×10-7 g·mol-1,D正确。
14.B 1 pm=10-10 cm,故该晶胞的体积为a3×10-30 cm3,A项错误;根据“切割法”可知,一个晶胞中含有K原子数目为12×+9=12,Sb原子数目为8×+6×=4,故K和Sb原子数之比为3∶1,B项正确;由图a可知与Sb原子最邻近的K原子数为8,C项错误;K和Sb之间的最短距离为晶胞体对角线长度的,即a pm,D项错误。
15.B 1个立方金刚石晶胞中C原子个数为4+8×+6×=8,T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子构成的正四面体结构单元取代,则每个T-碳晶胞中C原子个数为8×4=32,A正确;T-碳中距离最近的4个C原子形成正四面体结构,其C—C键之间的最小夹角不为109°28',B错误;T-碳由原子构成,为共价晶体,C正确;1个T-碳晶胞中含有碳原子数目为32,晶体的密度为 g·cm-3,D正确。
16.答案 (每空1分)(1)①⑤ ②③ ⑧ ②⑦ ④⑥ ④>②>⑤>①
(2)氯化铯 氯化钠 二氧化硅 金刚石(或晶体硅)
(3)分子晶体
(4)KFe2(CN)6 1∶1
解析 (1)CO2、CS2中只含有极性键,都是直线形分子,正、负电荷重心重合,属于非极性分子;NaCl由钠离子和氯离子构成,Na是由钠离子和自由电子构成的,都含有金属离子;乙醇分子间能形成氢键;NaCl、(NH4)2SO4都是由阴、阳离子构成的离子晶体;Si、金刚石都是由原子构成的共价晶体;一般晶体的熔点:共价晶体>离子晶体>分子晶体,NaCl为离子晶体,Si为共价晶体,CO2和CS2都是分子晶体,二者的组成和结构相似,CO2的相对分子质量小于CS2,熔点CO2②>⑤>①。
(3)化合物FeCl3是棕色固体、易潮解、100 ℃左右时升华,其晶体类型是分子晶体。
(4)每两个立方体中含有一个钾离子,所以一个立方体中钾离子个数为,该立方体中Fe2+和Fe3+总个数为8×=1,CN-位于棱上,该立方体中CN-个数为12×=3,所以该晶体的化学式为KFe2(CN)6,Fe平均化合价为+2.5,所以亚铁离子与铁离子的个数之比是1∶1。
17.答案 (除标注外,每空1分)(1)共价 共价键
(2)①②③④(2分)
(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多
(4)②④
(5)D组晶体都为离子晶体,r(Na+)(6)MgO>CaO>KCl(2分) 12
解析 (1)A组熔点很高,为共价晶体,是由原子通过共价键形成的,则其熔化时克服的微粒间的作用力是共价键。
(2)B组为金属晶体,具有金属光泽、导电性、导热性、延展性。
(3)HF分子间能形成氢键,故其熔点反常。
(4)D组为离子晶体,离子晶体在水溶液或熔融状态下能导电。
(6)离子所带电荷数越多、离子半径越小,离子晶体的晶格能越大,熔点越高,所以熔点:MgO>CaO>KCl;MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有12个。
18.答案 (除标注外,每空2分)(1)共价
(2)B
(3)①sp2(1分) ②4(1分) 1
(4)正方形 g·cm-3
解析 (1)氮化硼立方结晶的变体与金刚石硬度相差不大,属于共价晶体。
(2)根据题给信息可知该“超分子”可以分离直链烷烃和支链烷烃。A项,乙烷和正丁烷均为直链烷烃,不可分离;B项,正丁烷为直链烷烃,异丁烷为支链烷烃,可以分离;C项,异戊烷和新戊烷均为支链烷烃,不可分离;D项,氯化钠和氯化钾均由阴、阳离子构成,不可分离;故选B。
(3)①a-BN与石墨结构相似,石墨中C采取sp2杂化,所以a-BN中N采取sp2杂化;②b-BN结构与金刚石相似,金刚石中每个C原子形成4个共价键,所以b-BN晶体中每个硼原子形成4个共价键;B原子最外层有3个电子占据3个杂化轨道,只能形成3个共价键,还有一个空轨道,形成配位键。
(4)BP晶胞沿z轴在平面投影,B原子构成的几何形状为正方形;1个BP晶胞中有4个B原子和4个P原子,磷化硼晶体的密度为 g·cm-3。
19.答案 (除标注外,每空2分)(1)①均为分子晶体,范德华力随相对分子质量增大而增大 ②减弱(1分) 增强(1分)
(2)def
(3)La2CuO4 6 ×1030
解析 (1)①由题图可知,四卤化硅的沸点依F、Cl、Br、I的次序逐渐升高,且均低于400 ℃,则SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均为分子晶体,相对分子质量逐渐增大,范德华力逐渐增大,沸点逐渐升高。②PbX2的熔点依F、Cl、Br、I次序变化趋势逐渐降低(但PbI2的熔点高于PbBr2),其中PbF2的熔点超过800 ℃,其余低于600 ℃,则PbF2为离子晶体,PbBr2、PbI2为分子晶体,据此推知,依F、Cl、Br、I次序,PbX2中的化学键的离子性减弱,共价性增强。
(2)K+、[Fe(CN)6]3-之间为离子键,Fe3+与CN-之间为配位键,CN-中C、N之间为共价键。
(3)根据晶胞结构可知,La位于棱上和晶胞内部,个数为8×+2=4,Cu位于顶点和体心,个数为8×+1=2,O位于第一层、第三层的棱上以及第二层的面上和晶胞内部,个数为16×+4×+2=8,则该化合物的化学式为La2CuO4。由题图可以看出与Cu2+紧邻的O2-的个数为6。晶体的密度为 g·cm-3=×1030 g·cm-3。
20.答案 (除标注外,每空1分)(1)共价晶体 12
g·cm-3(2分)
(2)4 正四面体 ×(2分)
(3)①AlFe2或Fe2Al(2分) ②(2分)
解析 (1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,硬度大,属于共价晶体;由晶胞结构可知,晶胞中每个顶点碳原子周围与其构成的3个面的面心碳原子距离最近,则每个碳原子周围距离最近的碳原子数目为12;该晶胞中C原子个数为8×+6×=4,Si原子个数为4,晶胞棱长为a×10-10 cm,金刚砂的密度为 g·cm-3。
(2)GaN晶体晶胞结构与硅晶体相似,根据题图乙可知,在GaN晶体中,每个Ga原子与4个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体。硅晶体的1个晶胞中含有Si原子的数目是8×+6×+4=8,则1个晶胞的体积为 cm3= cm3,晶胞的边长为 cm,在晶胞中两个最近的Si原子之间的距离等于晶胞体对角线长的,即× cm。
(3)①由晶胞结构可知,Al原子位于晶胞内部,每个晶胞中含有4个Al原子,晶胞中Fe原子位于顶点的有8个,位于面心的有6个,位于棱心的有12个,位于体心的有1个,每个晶胞中含有Fe原子的数目为8×+6×+12×+1=8,Fe与Al原子数目之比为8∶4=2∶1,故该合金的化学式为AlFe2或Fe2Al。②每个晶胞中含有8个Fe原子和4个Al原子,每个晶胞的质量为 g,晶胞棱长为 cm。
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2024鲁教版高中化学选择性必修2同步
第3章 不同聚集状态的物质与性质
1.全卷满分100分 考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 Al 27 Si 28 P 31 Ca 40 Cr 52 Fe 56 Cu 64 As 75 La 139。
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.自然界中绝大多数物质是固体,随着化学的发展,人工合成的固体越来越多,广泛应用于能源、环境、材料、生命科学等领域。下列说法错误的是( )
A.物质的聚集状态除了熟知的气、液、固三态外还有液晶态、塑晶态等多种聚集状态
B.晶体与非晶体的本质区别是是否有规则的几何外形
C.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验
D.配合物和超分子有着广泛的应用,其中超分子的特征是“分子识别”和“分子组装”
2.二氧化碳经常用来灭火,但金属镁能够在二氧化碳中燃烧:2Mg+CO2 2MgO+C,下列关于该反应的说法错误的是( )
A.Mg属于金属晶体
B.干冰中一个CO2分子周围有4个紧邻的分子
C.MgO熔点高,可以用作耐高温材料
D.金刚石和石墨互为同素异形体,二者碳原子的杂化方式和晶体类型都不同
3.下列说法正确的是( )
A.NaHCO3晶体属于离子晶体,溶于水只破坏离子键
B.碘固体升华和C60熔化过程中吸收的热量均用于克服原子间的作用力
C.干冰受热升华,但不易分解,说明其化学键比分子间作用力强
D.氮化硅是一种高温陶瓷材料,硬度大、熔点高、化学性质稳定,属于分子晶体
4.下列各组物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是( )
①SiO2与SO3 ②C3N4(硬度大,熔点高)与SiC ③CO2与SO2 ④晶体氖与晶体氮 ⑤NaCl与AlCl3 ⑥KNO3与NaOH ⑦MgCl2与SiCl4
A.①③⑥ B.②③⑥ C.②④⑥ D.⑤⑥⑦
5.下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)( )
A.1 mol NaCl晶胞中含有4NA个NaCl分子
B.一个铜晶胞的质量为g
C.60 g SiO2含有Si—O键的个数为2NA
D.1 mol SiC含有C—Si键的个数为4NA
6.如图为“可燃冰”和C60分子笼的结构,下列有关“可燃冰”的说法正确的是( )
A.甲烷分子比水分子更稳定
B.甲烷分子中的键角大于水分子中的键角
C.“可燃冰”的水分子笼的强度高于C60分子笼
D.“可燃冰”是通过水分子和甲烷分子间的氢键作用形成的分子晶体
7.下列有关晶体的叙述正确且有因果关系的是( )
叙述Ⅰ 叙述Ⅱ
A SiO2晶体熔点高、硬度大 SiO2晶体可用于制造光导纤维
B 碘晶体中的I—I键键能较小 晶体碘沸点低、易升华
C NaCl晶体中Na+与Cl-个数比为1∶1,CsCl晶体中Cs+与Cl-个数比也为1∶1 NaCl和CsCl的晶胞结构相同
D 在金刚石和硅晶体中,原子间通过共价键形成空间网状结构 金刚石和硅晶体类型相同
8.科学家在40 GPa高压下,用激光器加热到1 800 K,制得新型CO2晶体,其结构和性质与SiO2相似。下列关于该晶体的说法正确的是( )
A.该晶体微粒间的作用为范德华力
B.1 mol该晶体中含有2NA个C—O键(NA为阿伏加德罗常数的值)
C.该晶体为面心立方密堆积,每个晶胞中含有4个CO2分子
D.新型 CO2晶体的熔点高于SiO2晶体
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图所示。下列说法错误的是( )
A.X元素的原子序数是19
B.该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1
C.Xn+中n=1
D.晶体中每个Xn+周围有2个等距离且最近的N3-
Cu2ZnSnS4是太阳能薄膜电池的重要成分,其晶胞结构(棱间夹角均为90°)如图所示,下列说法错误的是( )
A.Cu、Zn的晶体类型相同
B.1个晶胞中含有Cu2ZnSnS4单元数为2个
C.距离每个Zn原子最近的S原子数为2
D.四种元素基态原子中,核外电子空间运动状态最多的为Sn原子
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全都选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.如图为B12单元形成的“巨分子”的部分结构。下列有关说法不正确的是 ( )
A.B12晶体易溶于水
B.B12晶体为正二十四面体
C.该物质为硼的一种同素异形体
D.晶体硼的熔点高、硬度大
12.F2和Xe在一定条件下可生成XeF2、XeF4和XeF6三种氟化氙,它们都是极强的氧化剂(其氧化性依次递增),都极易与水发生反应,XeF4和水反应的化学方程式为6XeF4+12H2O 2XeO3+4Xe↑+24HF+3O2↑。下列推测正确的是( )
A.XeF2分子中各原子最外层均达到8电子结构
B.某种氟化氙的晶体结构单元如图,可推知其化学式为XeF6
C.XeF4按题中化学方程式与水反应时,每生成4 mol Xe,转移16 mol e-
D.XeF2加入水中,在水分子作用下将生成Xe和F2
13.我国科学家合成太阳能电池材料(CH3NH3)PbI3,其晶体结构如图,晶体密度为ρ g·cm-3。其中A代表(CH3NH3)+;原子坐标参数A为(0,0,0),B为(,,)。下列说法错误的是( )
A.B代表Pb2+
B.每个晶胞含有I-的数目为 6
C.M的原子坐标参数为(,,0)
D.(CH3NH3)PbI3的摩尔质量为a3ρ×6.02×10-7 g·mol-1
14.某立方晶系的锑钾(Sb-K)合金可作为钾离子电池的电极材料,图a为该合金的晶胞结构图,图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是( )
图a
图b
A.该晶胞的体积为a3×10-36 cm3
B.K和Sb原子数之比为3∶1
C.与Sb最邻近的K原子数为4
D.K和Sb之间的最短距离为a pm
15.中外科学家团队共同合成了T-碳。T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用1个由4个碳原子构成的正四面体结构单元取代,形成的一种碳的新型三维立方晶体,晶胞结构如图所示,已知T-碳晶胞参数为a pm,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
(图中的表示碳形成的正四面体结构单元)
A.每个T-碳晶胞中含32个碳原子
B.T-碳中C—C键之间的最小夹角约为109°28'
C.T-碳属于共价晶体
D.T-碳的密度为 g·cm-3
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(13分)(1)在①CO2、②NaCl、③Na、④Si、⑤CS2、⑥金刚石、⑦(NH4)2SO4、⑧乙醇中,由极性键形成的非极性分子有 (填序号,下同),含有金属离子的物质是 ,分子间可形成氢键的物质是 ,属于离子晶体的是 ,属于共价晶体的是 ,①、②、④、⑤四种物质的熔点由高到低的顺序是 。
(2)下图中A~D是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型,请填写相应物质的名称(只写一种即可):
A
B
C
D
A ;B ;C ;D 。
(3)化合物FeCl3是棕色固体、易潮解、100 ℃左右时升华,它的晶体类型是 。
(4)某物质结构如图所示(K+未画出),平均每两个立方体中含有一个K+,该晶体的化学式为 。又知该晶体中铁元素有+2价和+3价两种,则Fe3+与Fe2+的个数比为 。
17.(11分)现有几组物质的熔点(℃)数据:
A组 B组 C组 D组
金刚石:3 550 Li:181 HF:-83 NaCl:801
硅晶体:1 410 Na:98 HCl:-115 KCl:776
硼晶体:2 300 K:64 HBr:-89 RbCl:718
二氧化硅:1 723 Rb:39 HI:-51 CsCl:645
据此回答下列问题:
(1)A组属于 晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是 。
(2)B组晶体共同的物理性质是 (填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于 。
(4)D组晶体可能具有的性质是 (填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电
③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因为
。
实验证明:KCl、MgO、CaO晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图所示),这3种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是 ,其中MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有 个。
18.(12分)氮化硼(BN)晶体是一种新型无机合成材料,其立方结晶的变体与金刚石硬度相差不大。用硼砂(Na2B4O7)和尿素反应可以得到氮化硼:Na2B4O7+2CO(NH2)2 4BN+Na2O+4H2O+2CO2↑。根据要求回答下列问题:
(1)立方结晶氮化硼是 晶体。
(2)尿素分子一定条件下形成六角形“超分子”,该“超分子”的纵轴方向有一“通道”,直链烷烃分子刚好能进入通道,并形成“超分子”的包合物;支链烷烃因含有侧链,空间体积较大而无法进入“通道”,利用这一性质可以实现直链烷烃和支链烷烃的分离。
下列物质可以通过该“超分子”进行分离的是 (填字母)。
A.乙烷和正丁烷 B.正丁烷和异丁烷
C.异戊烷和新戊烷 D.氯化钠和氯化钾
(3)BN晶体有a、b两种类型,a-BN结构与石墨相似、b-BN结构与金刚石相似。
①a-BN晶体中N原子杂化方式是 。
②b-BN晶体中,每个硼原子形成 个共价键;这些共价键中,有 个为配位键。
(4)氮、磷是同主族的元素,磷化硼结构与金刚石类似,其晶胞结构如图所示。磷化硼晶胞沿z轴在平面的投影图中,B原子构成的几何形状是 ;已知晶胞棱长为a pm,设NA为阿伏加德罗常数的值,则磷化硼晶体的密度是 (列式即可)。
19.(12分)(1)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图所示。
①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是 。
②结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律,可推断:依F、Cl、Br、I次序,PbX2中的化学键的离子性 、共价性 。(填“增强”“不变”或“减弱”)
(2)铁氰化钾晶体中各种微粒间的相互作用不包括 。
a.离子键 b.共价键 c.配位键
d.金属键 e.氢键 f.范德华力
(3)高温超导是世界上最前沿的研究之一,如图是第一个被发现的高温超导体氧化物的晶胞。该化合物的化学式为 。与Cu2+紧邻的O2-的个数为 。已知阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体密度为 g·cm-3。
20.(12分)请回答下列问题:
(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,其晶胞结构如图甲所示,则金刚砂晶体类型为 ;在SiC晶胞中,每个C原子周围距离最近的C原子数目为 ;若晶胞的棱长为a pm,则金刚砂的密度为 。(设NA为阿伏加德罗常数的值,不必化简)
甲
乙
(2)硅的某种单质的晶胞如图乙所示,GaN晶体晶胞结构与该硅晶体相似,则GaN晶体中,每个Ga原子与 个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为 。若该硅晶体的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为 cm(用代数式表示)。
(3)一种Al-Fe合金的晶胞结构如图所示。
①该合金的化学式为 。
②若晶体的密度为ρ g·cm-3,则该晶胞棱长为 cm(设NA为阿伏加德罗常数的值,用含ρ和NA的代数式表示,不必化简)。
答案与解析
1.B 2.B 3.C 4.B 5.D 6.B 7.D 8.D
9.A 10.C 11.AB 12.C 13.B 14.B 15.B
1.B 物质的聚集状态有晶态、非晶态、塑晶态和液晶态等,故A正确;晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间里是否按一定规律做周期性重复排列,故B错误;区分晶体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验,故C正确;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,具有分子识别与分子组装的特征,故D正确。
2.B Mg属于金属晶体,A项正确。干冰中一个CO2分子周围有12个紧邻的分子,B项错误。MgO是离子晶体,熔点高,可以用作耐高温材料,C项正确。金刚石属于共价晶体,C原子采取sp3杂化;石墨属于混合型晶体,C原子采取sp2杂化,D项正确。
3.C NaHCO3晶体属于离子晶体,溶于水时HC部分发生电离,共价键也被破坏,A错误;碘固体升华和C60熔化过程中吸收的热量均用于克服分子间作用力,B错误;干冰受热升华只破坏分子间作用力,而分解要破坏其共价键,说明其化学键比分子间作用力强,C正确;氮化硅硬度大、熔点高、化学性质稳定,属于共价晶体,D错误。
4.B ①SiO2是共价晶体,SO3是分子晶体;②C3N4与SiC都是共价晶体,晶体中只含有共价键;③CO2与SO2都是分子晶体,分子中只含有极性共价键;④晶体氖是分子晶体,不含化学键,晶体氮是分子晶体,含有共价键;⑤NaCl是离子晶体,含有离子键,AlCl3是分子晶体,分子中含有共价键;⑥KNO3与NaOH都是离子晶体,含有离子键和共价键;⑦MgCl2是离子晶体,含有离子键,SiCl4是分子晶体,只含共价键。因此化学键类型相同,晶体类型也相同的是②③⑥。
5.D NaCl是离子晶体,其晶胞中没有NaCl分子,故A错误;一个铜晶胞占用4个铜原子,一个铜晶胞的质量为 g,故B错误;60 g SiO2的物质的量是1 mol,含有Si—O键的个数为4NA,故C错误;1个Si和周围4个C形成4个C—Si键,1个C和周围4个Si形成4个C—Si键,1 mol SiC含有C—Si键的个数为4NA,故D正确。
6.B 碳原子半径大于氧原子,碳氢键的键长比氧氢键的键长长,氧氢键的键能大于碳氢键的键能,所以水分子更稳定,故A错误;甲烷分子、水分子的中心原子均为sp3杂化,由于水分子中氧原子含有2对孤电子对,甲烷分子中碳原子不含孤电子对,孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,所以甲烷分子中的键角大于水分子中的键角,故B正确;水分子笼通过氢键形成,C60分子笼通过共价键形成,故水分子笼的强度低于C60分子笼,故C错误;甲烷分子中碳的电负性较小,不能形成氢键,故D错误。
7.D SiO2晶体熔点高、硬度大,可以用于制坩埚等耐热材料,SiO2晶体具有良好的光学性能,可用于制造光导纤维,A项错误。碘晶体中的I—I键键能较小,导致碘的稳定性较弱,碘晶体分子间的范德华力较小,导致其沸点低、易升华,B项错误。NaCl晶体中Na+与Cl-个数比为1∶1,NaCl晶体中每个钠离子周围紧邻6个氯离子,每个氯离子周围紧邻6个钠离子,每个氯化钠晶胞中含有4个钠离子和4个氯离子;CsCl晶体中每个铯离子周围紧邻8个氯离子,每个氯离子周围也紧邻8个铯离子,每个氯化铯晶胞中含有1个铯离子和1个氯离子,二者的晶胞结构不同,C项错误。在金刚石和硅晶体中,原子间通过共价键形成空间网状结构,金刚石和硅晶体类型相同,都是共价晶体,D项正确。
8.D 由题中信息知新型CO2晶体为共价晶体,晶体中只有共价键,则该晶体微粒间作用不是范德华力,故A错误;1 mol该晶体中含有4NA个C—O键,故B错误;新型CO2晶体中只含有碳原子和氧原子,不含有CO2分子,故C错误;新型CO2晶体与SiO2晶体均为共价晶体,C原子的半径比Si原子的半径小,键能C—O>Si—O,所以新型CO2晶体的熔点高于SiO2晶体,故D正确。
9.A 该晶胞中Xn+个数为12×=3,N3-个数为8×=1,所以N3-、Xn+个数之比为1∶3,根据化合物中元素的正、负化合价的代数和为0知n=1,B、C正确;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,则X原子核外电子数=2+8+18+1=29,X为Cu元素,原子序数为29,A项错误;晶胞中Xn+处于棱中心,与之相邻的N3-处于Xn+所在棱的顶点,故晶体中每个Xn+周围有2个等距离且最近的N3-,D项正确。
10.C Cu、Zn都是金属晶体,晶体类型相同,A正确;由图示知,该晶胞中Cu原子个数是8×+4×+2×+1=4,故1个晶胞中含有Cu2ZnSnS4单元数为2个,B正确;由晶胞结构知,Zn原子位于面上,该晶胞中有2个S原子距其最近,共用Zn原子的另一个晶胞中也有2个S原子距其最近,故距离每个Zn原子最近的S原子个数为4,C错误;四种元素的基态原子中,Sn原子的核外电子最多,占据的原子轨道也最多,故核外电子空间运动状态最多的为Sn原子,D正确。
11.AB B12难溶于水,A错误;B12晶体为正二十面体,在几何学方面,正二十四面体是不存在的,B错误;同素异形体是由同种元素构成的不同单质,B12是B的一种同素异形体,C正确;晶体硼是共价晶体,熔点较高,硬度较大,D正确。
12.C Xe原子本身最外层就是8电子结构,再与F原子结合,就不是8电子结构了,A错误;一个该晶体结构单元中Xe原子个数为8×+1=2,F原子个数为8×+2=4,故Xe与F的原子个数比为1∶2,其化学式为XeF2,B错误;由题中化学方程式可知,每生成4 mol Xe转移电子总物质的量为16 mol,C正确;F2与水会剧烈反应,所以不可能生成F2,D错误。
13.B A代表(CH3NH3)+,在题图结构中(CH3NH3)+的个数为2,B代表的微粒数也为2,所以B代表Pb2+,A正确;题图结构是由两个晶胞构成的,每个晶胞中含有I-数目为6×=3,B错误;由原子坐标参数A为(0,0,0),B为(,,)可知,M的原子坐标参数是(,,0),C正确;设(CH3NH3)PbI3的摩尔质量为M,晶体的密度ρ g·cm-3=,解得M=a3ρ×6.02×10-7 g·mol-1,D正确。
14.B 1 pm=10-10 cm,故该晶胞的体积为a3×10-30 cm3,A项错误;根据“切割法”可知,一个晶胞中含有K原子数目为12×+9=12,Sb原子数目为8×+6×=4,故K和Sb原子数之比为3∶1,B项正确;由图a可知与Sb原子最邻近的K原子数为8,C项错误;K和Sb之间的最短距离为晶胞体对角线长度的,即a pm,D项错误。
15.B 1个立方金刚石晶胞中C原子个数为4+8×+6×=8,T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子构成的正四面体结构单元取代,则每个T-碳晶胞中C原子个数为8×4=32,A正确;T-碳中距离最近的4个C原子形成正四面体结构,其C—C键之间的最小夹角不为109°28',B错误;T-碳由原子构成,为共价晶体,C正确;1个T-碳晶胞中含有碳原子数目为32,晶体的密度为 g·cm-3,D正确。
16.答案 (每空1分)(1)①⑤ ②③ ⑧ ②⑦ ④⑥ ④>②>⑤>①
(2)氯化铯 氯化钠 二氧化硅 金刚石(或晶体硅)
(3)分子晶体
(4)KFe2(CN)6 1∶1
解析 (1)CO2、CS2中只含有极性键,都是直线形分子,正、负电荷重心重合,属于非极性分子;NaCl由钠离子和氯离子构成,Na是由钠离子和自由电子构成的,都含有金属离子;乙醇分子间能形成氢键;NaCl、(NH4)2SO4都是由阴、阳离子构成的离子晶体;Si、金刚石都是由原子构成的共价晶体;一般晶体的熔点:共价晶体>离子晶体>分子晶体,NaCl为离子晶体,Si为共价晶体,CO2和CS2都是分子晶体,二者的组成和结构相似,CO2的相对分子质量小于CS2,熔点CO2
(3)化合物FeCl3是棕色固体、易潮解、100 ℃左右时升华,其晶体类型是分子晶体。
(4)每两个立方体中含有一个钾离子,所以一个立方体中钾离子个数为,该立方体中Fe2+和Fe3+总个数为8×=1,CN-位于棱上,该立方体中CN-个数为12×=3,所以该晶体的化学式为KFe2(CN)6,Fe平均化合价为+2.5,所以亚铁离子与铁离子的个数之比是1∶1。
17.答案 (除标注外,每空1分)(1)共价 共价键
(2)①②③④(2分)
(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多
(4)②④
(5)D组晶体都为离子晶体,r(Na+)
解析 (1)A组熔点很高,为共价晶体,是由原子通过共价键形成的,则其熔化时克服的微粒间的作用力是共价键。
(2)B组为金属晶体,具有金属光泽、导电性、导热性、延展性。
(3)HF分子间能形成氢键,故其熔点反常。
(4)D组为离子晶体,离子晶体在水溶液或熔融状态下能导电。
(6)离子所带电荷数越多、离子半径越小,离子晶体的晶格能越大,熔点越高,所以熔点:MgO>CaO>KCl;MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有12个。
18.答案 (除标注外,每空2分)(1)共价
(2)B
(3)①sp2(1分) ②4(1分) 1
(4)正方形 g·cm-3
解析 (1)氮化硼立方结晶的变体与金刚石硬度相差不大,属于共价晶体。
(2)根据题给信息可知该“超分子”可以分离直链烷烃和支链烷烃。A项,乙烷和正丁烷均为直链烷烃,不可分离;B项,正丁烷为直链烷烃,异丁烷为支链烷烃,可以分离;C项,异戊烷和新戊烷均为支链烷烃,不可分离;D项,氯化钠和氯化钾均由阴、阳离子构成,不可分离;故选B。
(3)①a-BN与石墨结构相似,石墨中C采取sp2杂化,所以a-BN中N采取sp2杂化;②b-BN结构与金刚石相似,金刚石中每个C原子形成4个共价键,所以b-BN晶体中每个硼原子形成4个共价键;B原子最外层有3个电子占据3个杂化轨道,只能形成3个共价键,还有一个空轨道,形成配位键。
(4)BP晶胞沿z轴在平面投影,B原子构成的几何形状为正方形;1个BP晶胞中有4个B原子和4个P原子,磷化硼晶体的密度为 g·cm-3。
19.答案 (除标注外,每空2分)(1)①均为分子晶体,范德华力随相对分子质量增大而增大 ②减弱(1分) 增强(1分)
(2)def
(3)La2CuO4 6 ×1030
解析 (1)①由题图可知,四卤化硅的沸点依F、Cl、Br、I的次序逐渐升高,且均低于400 ℃,则SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均为分子晶体,相对分子质量逐渐增大,范德华力逐渐增大,沸点逐渐升高。②PbX2的熔点依F、Cl、Br、I次序变化趋势逐渐降低(但PbI2的熔点高于PbBr2),其中PbF2的熔点超过800 ℃,其余低于600 ℃,则PbF2为离子晶体,PbBr2、PbI2为分子晶体,据此推知,依F、Cl、Br、I次序,PbX2中的化学键的离子性减弱,共价性增强。
(2)K+、[Fe(CN)6]3-之间为离子键,Fe3+与CN-之间为配位键,CN-中C、N之间为共价键。
(3)根据晶胞结构可知,La位于棱上和晶胞内部,个数为8×+2=4,Cu位于顶点和体心,个数为8×+1=2,O位于第一层、第三层的棱上以及第二层的面上和晶胞内部,个数为16×+4×+2=8,则该化合物的化学式为La2CuO4。由题图可以看出与Cu2+紧邻的O2-的个数为6。晶体的密度为 g·cm-3=×1030 g·cm-3。
20.答案 (除标注外,每空1分)(1)共价晶体 12
g·cm-3(2分)
(2)4 正四面体 ×(2分)
(3)①AlFe2或Fe2Al(2分) ②(2分)
解析 (1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,硬度大,属于共价晶体;由晶胞结构可知,晶胞中每个顶点碳原子周围与其构成的3个面的面心碳原子距离最近,则每个碳原子周围距离最近的碳原子数目为12;该晶胞中C原子个数为8×+6×=4,Si原子个数为4,晶胞棱长为a×10-10 cm,金刚砂的密度为 g·cm-3。
(2)GaN晶体晶胞结构与硅晶体相似,根据题图乙可知,在GaN晶体中,每个Ga原子与4个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体。硅晶体的1个晶胞中含有Si原子的数目是8×+6×+4=8,则1个晶胞的体积为 cm3= cm3,晶胞的边长为 cm,在晶胞中两个最近的Si原子之间的距离等于晶胞体对角线长的,即× cm。
(3)①由晶胞结构可知,Al原子位于晶胞内部,每个晶胞中含有4个Al原子,晶胞中Fe原子位于顶点的有8个,位于面心的有6个,位于棱心的有12个,位于体心的有1个,每个晶胞中含有Fe原子的数目为8×+6×+12×+1=8,Fe与Al原子数目之比为8∶4=2∶1,故该合金的化学式为AlFe2或Fe2Al。②每个晶胞中含有8个Fe原子和4个Al原子,每个晶胞的质量为 g,晶胞棱长为 cm。
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