第三章 晶体结构与性质 同步练习 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第三章晶体结构与性质
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．在金属中，自由移动的电子所属的微粒
A．与电子最近的金属阳离子 B．整块金属的所有金属阳离子
C．在电子附近的金属阳离子 D．与电子有吸引力的金属阳离子
2．W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，W与Z同族，W与X原子序数之和等于Z的原子序数，W、Y、Z的最外层电子数和为11且Y、Z的最外层电子数相差1。下列说法正确的是
A．W的氢化物的沸点比Z的氢化物的沸点低
B．W与Y可形成化合物
C．Z与X在自然界中形成的晶体为分子晶体
D．W与X只能组成两种化合物
3．下列有关叙述中，不正确的是
A．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是测物质的熔沸点
B．往饱和食盐水中不断通入氯化氢，能够看到氯化钠晶体析出
C．液晶是物质的一种聚集状态
D．具有各向异性的固体可能是晶体
4．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是
A．28g晶体硅中含有Si—Si键的个数为2NA
B．124g白磷(P4)晶体中含有P—P键的个数为4NA
C．12g石墨中含有C—C键的个数为4NA
D．SiO2晶体中每摩尔硅原子可与氧原子形成2NA个共价键(Si—O键)
5．下列说法正确的是
A．晶体中若存在阴离子，就一定存在阳离子
B．离子晶体不一定是化合物
C．离子晶体都易溶于水
D．离子晶体一定是由活泼金属和活泼非金属形成的
6．硅酸盐与二氧化硅一样，都以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以表示成，其中“”表示氧原子，“”表示硅原子(注：图中原子的相对大小不表示实际的大小关系)。硅氧四面体通过不同方式的连接可以组成不同的多聚硅酸根离子。当无限多个硅酸根离子分别以3个顶角氧和其他3个硅酸根形成层状结构时(如图所示)，试确定该阴离子中硅原子与氧原子的个数之比为
A．1：2 B．1：3 C．1：4 D．2：5
7．氮化硼的晶体结构与金刚石(晶胞结构如图所示)相似。下列说法错误的是
A．BN晶体中存在配位键
B．两种晶体中所有原子的杂化方式均为
C．金刚石晶体中每个C原子被12个6元环共用
D．1mol金刚石晶体与1mol BN晶体均含有2mol共价键
8．某物质M是制造染料的中间体，它的球棍模型如图所示，由短周期X、Y、Z、W四种元素组成，X元素原子半径最小，W的轨道有一个未成对电子，Y、Z同主族。下列说法正确的是
A．电负性： B．最简单氢化物沸点：
C．是极性分子 D．Z氧化物对应的水化物为强酸
9．溶液中Fe3和SCN可形成红色配离子，其中Fe、C、N 三种原子不在一条直线上。下列关于该配离子的说法正确的是
A．存在极性共价键和离子键
B．C 的杂化方式为sp3
C．Fe3 的配位数为 5
D．中H-O-H的键角大于配位前水分子中该键角
10．红砷镍是一种六方晶体，晶胞结构如图所示。下列说法正确的是
A．As、Ni均为过渡元素
B．红砷镍的化学式是NiAs
C．Ni的配位数是3
D．红砷镍晶体密度为(为阿伏加德罗常数的值)
二、判断题
11．共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。(_____)
12．金刚石为网状结构，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子 。
13．玻璃是一种晶体，有较高的熔点。( )
14．配位化合物都很稳定。(____)
15．都称为分子式。(_______)
三、解答题
16．(铁氰化钾)常用于检验。某小组对展开探究：
实验(一)制备。
实验室用氧化制备，装置如图所示。
(1)写出B中发生反应的离子方程式： 。
(2)理论上A中阴、阳两极产生气体的体积比为1：1，实验测得铜极、石墨极收集气体的体积比大于1：1(同温同压)，其原因可能是 (答一条即可)。
实验(二)探究的电离程度。
【提出问题】的阴离子团是否电离？
【提出假设】
假设1：完全电离。
假设2：部分电离。
假设3：不电离。
【设计实验】
实验序号 操作及现象
I 在和的混合溶液中插入一根无锈铁丝，产生蓝色沉淀
Ⅱ 在溶液中插入一根无锈铁丝(与Ⅰ中相同)，产生蓝色沉淀
【实验结论】
(3)实验结果：。由此可知，假设 (填“1”“2”或“3”)成立。用必要的化学用语和文字解释实验Ⅱ产生蓝色沉淀的原因： 。
【交流反思】
(4)利用如图装置探究牺牲阳极法，一段时间后，设计实验探究锌是否保护了铁： 。
【发散思维】
(5)(铁氰化钾)、(亚铁氰化钾)是分析化学中两种常用的试剂。
①含 键。
②配离子在水中的颜色与分裂能大小有关。定义1个电子从较低能量的d轨道跃迁到较高能量的d轨道所需的能量为轨道的分裂能。由此可知，的分裂能 (填“大于”或“小于”)。
17．某实验小组设计以下装置欲制取并验证其性质，实验过程中，发现Y形管中与浓反应的现象与预期现象不同，对此进行探究。
观察到Y形管中实验现象是：有大量气体产生，溶液逐渐变为墨绿色浊液，试管底部开始有灰白色沉淀生成：继续加热，试管中产生“白雾”，浊液逐渐变为澄清，溶液颜色慢慢变为浅蓝色，试管底部灰白色沉淀增多。
查阅资料知：
①温度越高，浓氧化性越强；浓硫酸沸点为；
②不溶于稀盐酸，能溶于浓盐酸，能溶于稀盐酸和氨水：(极浅蓝色)；呈深蓝色；
③工业用铜丝表面覆盖有一层聚氯乙烯薄膜，聚氯乙烯在加热条件下易分解放出气体；
④呈蓝色，离子呈黄绿色，二者存在转化：
回答下列问题：
(1)试管中X溶液可除去“白雾”中含有的硫酸酸雾，则X是 溶液。
(2)写出与酸性溶液反应的离子方程式 。
(3)下图所示的装置中，可以选择 进行尾气处理。
(4)取反应初始阶段的墨绿色溶液，倒入盛有蒸馏水的烧杯中，溶液由墨绿色变为蓝色，结合资料分析，实验开始时混合液呈墨绿色是由 和 (填离子符号)引起的。
(5)实验结束后，将Y形管中液体倒入右支管，左管中用注射器加入蒸馏水洗涤灰白色沉淀，取出沉淀后用蒸馏水多次洗涤，干燥，得到沉淀物试样，设计如下实验：
组别 实验方案 实验现象 实验结论
① 取少量试样，滴加适量浓硝酸 沉淀溶解，产生红棕色气体 可能含有、、、S等
② 试管a：取少量试样，滴加适量稀盐酸，加热试管b：取少量试样，滴加适量浓盐酸，加热 试管a：沉淀不溶解试管b：沉淀完全溶解 可能含有_________
③ 取少量试样，滴加氨水，观察现象，在空气中放置一段时间，观察现象 开始溶液呈极浅蓝色，久置后逐渐加深至深蓝色 含有
②中实验得出的结论是固体中可能含有 (写化学式)
(6)用离子方程式表示实验③颜色变化的原因 。
18．某小组设计一系列实验探究SO2和AgNO3溶液反应的原理。回答下列问题： 已知：Ag+能与NH3·H2O反应生成稳定的络合物[Ag(NH3)2]+。
实验(一)：制备SO2并完成SO2和AgNO3溶液反应。
已知：常温下，实验室用70%浓硫酸与亚硫酸钠粉末反应制备SO2。
实验中，硝酸银溶液中产生大量白色沉淀，过滤得到灰白色沉淀A和无色溶液B。
(1)制备SO2的发生装置宜选择___________(填标号)。
A． B． C． D．
(2)饱和NaHSO3溶液的作用是 。
实验(二)：探究灰白色沉淀A的成分。
步骤1：向沉淀A中加入足量的浓氨水，灰白色沉淀逐渐减少，得到灰黑色浊液。
步骤2：静置一段时间，取上层清液于试管中，加入浓硝酸，产生红棕色气体。
(3)经检验，灰黑色浊液中的固体是银单质，则每生成1 mol银转移的电子的物质的量为 mol。
(4)灰白色沉淀A与浓氨水发生反应的离子方程式为 (写出一个即可)。
实验(三)：探究无色溶液B的成分。
已知：AgCl溶于浓盐酸生成[AgCl2]-
操作与现象：
将无色溶液B分成两份，向一份溶液中滴加浓盐酸，先产生白色沉淀，后沉淀溶解；向另一份溶液中加入饱和Na2SO3溶液，试管中无沉淀产生。
(5)补充实验：向0.1 mol L-1的AgNO3溶液中滴加饱和Na2SO3溶液，有白色沉淀产生。由此推知，无色溶液B中 (填“存在”或“不存在”) Ag+。
(6)经检验发现此溶液中含有[Ag(SO3)2]3-，用平衡移动原理解释向溶液B中滴加浓盐酸出现白色沉淀的原因： 。
(7)取少量无色溶液B，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，产生白色沉淀，有同学认为是由于空气中的O2参与了反应，设计实验探究该同学的猜想： 。
(8)通过上述实验，可以推出SO2与AgNO3溶液反应包括氧化还原反应和复分解反应。由此推知：Fe3+和SO不能大量共存的原因有两种：一种是2Fe3++3SO+6H2O=2Fe(OH)3↓+3H2SO3，另一种是 (用离子方程式表示)。
参考答案：
1．B
【详解】在金属晶体中，自由电子并不是专属于某几个原子所共有的，而是属于整块金属的所有金属阳离子的，答案选B。
2．B
【分析】W与Z同族，则W与Z最外层电子数相同且原子序数相差8，W与X原子序数之和等于Z的原子序数，故X的原子序数为8，X为O；W、Y、Z的最外层电子数和为11且Y、Z的最外层电子数相差1，设W和Z的最外层电子数为x，则3x+1=11或3x-1=11，x为正整数，故x=4，故W为C，Z为Si，Y为Al，综上W、X、Y、Z分别为C、O、Al、Si。
【详解】A．W(C)的氢化物很多，常温下有的呈气态，有的呈液态，有的呈固态，Z(SiH4)的氢化物为SiH4，故W的氢化物的沸点不一定比Z的氢化物的沸点低，A错误；
B．C与Al可形成Al4C3，B正确；
C．Z与X在自然界中形成的晶体为SiO2晶体，是原子晶体，C错误；
D．C与O形成的化合物除了CO和CO2外还有其他的化合物，如C2O3，D错误；
故选B。
3．A
【详解】A．区分晶体与非晶体最可靠的方法是X-射线衍射法，不能根据熔沸点来判断晶体与非晶体，故A错误；
B．在饱和NaCl溶液中存在NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq)，向饱和食盐水中通入HCl气体溶液中Cl-浓度增大，平衡向结晶的方向移动，有氯化钠晶体析出，故B正确；
C．液晶和固态、气态、液态都属于物质的一种聚集状态，故C正确；
D．晶体具有各向异性，因此具有各向异性的固体可能是晶体，故D正确；
故选：A。
4．A
【详解】A．28g晶体硅中含有Si—Si键的个数为=2NA，A正确；
B．124g白磷(P4)晶体中含有P—P键的个数为=6NA，B错误；
C．12g石墨中含有C—C键的个数为=1.5NA，C错误；
D．SiO2晶体中每摩尔硅原子可与氧原子形成4NA个共价键(Si—O键)，D错误；
故答案为：A。
5．A
【详解】A．离子晶体的构成微粒是阴离子与阳离子，选项A正确；
B．离子晶体中存在离子键，存在电子得失，一定是化合物，选项B错误；
C．CaCO3、BaSO4等离子晶体难溶于水，选项C错误；
D．NH4Cl晶体全部由非金属元素组成，选项D错误；
答案选A。
6．D
【详解】硅氧四面体中有3个氧原子被2个四面体共用，根据均摊原则，一个四面体占用1个Si原子、占用O原子数，所以硅原子与氧原子的个数之比为2:5，选D。
7．D
【详解】A．B原子的最外层有3个电子，BN晶体中B原子成四个共价键，故存在配位键，A项正确；
B．两种晶体中所有原子的价电子对都是4，都是为杂化，B项正确；
C．金刚石晶体中每个C原子被12个6元环共用，C项正确；
D．1mol BN晶体含有4mol共价键，D项错误；
故选D。
8．C
【分析】根据图示结构，X元素原子半径最小，则X元素为氢；W的轨道有一个未成对电子，可能为3p1或3p5，根据图示成键结构可知W为氯；Y、Z同主族则Y为氧，Z为硫；据此分析。
【详解】A．同一主族元素，从上往下，电负性减弱，故电负性氧>硫；同一周期，从左往右电负性增强，故电负性硫<氯，所以电负性：，故A错误；
B．水分子间形成氢键，熔沸点增大，最简单氢化物沸点：，故B错误；
C．是H2O2，正负电荷中心不重合，属于极性分子，故C正确；
D．Z氧化物对应的水化物可能是硫酸或亚硫酸，亚硫酸不是强酸，故D错误；
答案为：C。
9．D
【详解】A．在配离子内部，SCN-、H2O都是配体，S、O为配原子，与中心原子Fe3+之间形成配位键，配体内只存在极性共价键，则配离子中不含有离子键，A不正确；
B．SCN-中，C的价层电子对数为2，杂化方式为sp，B不正确；
C．配离子中，每个中心Fe3+与1个SCN-、3个H2O相连，Fe3的配位数为4，C不正确；
D．中，O原子的孤电子对与Fe3+形成配位键，配位键对成键电子的排斥作用小于孤电子对与成键电子间的排斥作用，所以H-O-H的键角大于配位前水分子中该键角，D正确；
故选D。
10．B
【详解】A．As位于元素周期表的第四周期第ⅤA族，不是过渡元素，A错误；
B．晶胞中Ni原子位于顶点和棱上，1个晶胞中含有Ni原子的个数为，1个晶胞中含有As原子的个数为2，故化学式为NiAs，B正确；
C．由图中晶胞可知，As的配位数为6，则Ni的配位数也是6（提示：Ni和As的配位数相同），C错误；
D．红砷镍晶体密度，D错误。
故选B。
11．错误
【详解】金属晶体的熔点有很高的也有很低的，其金属阳离子半径越小，单位体积内自由电子数目越多则熔点越高，可能比共价晶体的高，如：钨；错误。
12．正确
【详解】金刚石是由C原子通过共价键形成的原子晶体，每个碳原子均与4个碳原子形成共价键，在金刚石的结构中，最小环是六元环，由6个碳原子构成，故正确。
13．错误
【详解】玻璃是一种玻璃态物质，玻璃态是介于结晶态与无定型之间的一种物质状态，不是晶体，玻璃的熔点不高，该说法错误。
14．错误
【详解】配位化合物不是都稳定。配位键的强度有大有小，有的配合物很稳定，有的很不稳定。
15．错误
【详解】Cu为金属晶体，晶体的组成为金属阳离子和自由电子，晶体中无单个分子，没有分子式；NaCl为离子晶体，化学式为晶体中阴阳离子的个数比，晶体中不含单个分子，没有分子式；SiO2为原子晶体，晶体中不存在单个分子，化学式为Si原子与O原子的个数比值为1：2，没有分子式；H2SO4为分子晶体，晶体中含有单个分子，分子式为H2SO4；故答案为：错误。
16．(1)
(2)部分与和水反应[或随着浓度减小，增大，在阳极发生反应等合理答案]
(3) 2 部分电离出，，(蓝色)
(4)取少量铁极附近溶液于试管中，向其中滴加溶液，若没有现象，则锌保护了铁，若产生蓝色沉淀，则锌没有保护铁
(5) 12 大于
【分析】装置A是电解池，C电极为阳极，氯离子失电子生成氯气，Cu电极为阴极，水中氢离子得电子生成氢气，装置B中氧化制备，装置C中氯气氧化KI生成碘单质，淀粉溶液变蓝，装置D中氯气被NaOH溶液吸收；
【详解】（1）B中氧化制备，发生反应的离子方程式：；
（2）从两个角度分析，一是阴极生成了碱，氯气溶于水，与碱反应；二是从离子浓度对放电顺序的影响角度分析，一段时间后，增大，减小，放电能力可能出现，阳极产生，阴极仍然产生，导致V(阴极)>V(阳极)。
（3）实验结果：。由此可知，假设2成立，比较实验Ⅰ和Ⅱ，利用控制变量分析，Ⅰ和Ⅱ中含铁粒子总浓度相同，Ⅰ中产生蓝色沉淀较快，而Ⅱ较慢，说明只部分电离，2Fe3+ + Fe = 3Fe2+，K+ + Fe2++ [Fe(CN)6]3 = KFe [Fe(CN)6] ↓ (蓝色)。若完全电离，则；若不电离，则Ⅱ中不产生蓝色沉淀。
（4）检验铁是否被腐蚀，必须排除铁极干扰，必须取出铁极附近溶液进行实验，设计实验方案为：取少量铁极附近溶液于试管中，向其中滴加溶液，若没有现象，则锌保护了铁，若产生蓝色沉淀，则锌没有保护铁。
（5）①三键由1个σ键和2个π键形成，1个含有1个键，能形成1个配位键(也是键)。含键。
②铁离子带正电荷数大于亚铁离子，核对3d电子的吸引力大于亚铁离子，故分裂能较大。
17．(1)浓硫酸
(2)
(3)BC
(4)
(5)、
(6)
【分析】铜和浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化硫，生成气体通过浓硫酸溶于除去酸雾，用品红溶液验证其漂白性，用酸性高锰酸钾检验二氧化硫的还原性，尾气有毒需要使用碱液吸收；
【详解】（1）试管中X溶液可除去“白雾”中含有的硫酸酸雾，可以使用浓硫酸吸收产生的酸雾；
（2）二氧化硫具有还原性，与酸性溶液发生氧化还原反应生成硫酸根离子和锰离子，反应的离子方程式；
（3）二氧化硫污染空气，可以使用碱性物质吸收，BCD都可以吸收二氧化硫，且C中导致漏斗可以增加吸收面积，故可以选择BC；
（4）已知：工业用铜丝表面覆盖有一层聚氯乙烯薄膜，聚氯乙烯在加热条件下易分解放出气体，则HCl溶于水电离出氯离子和铜离子形成；呈蓝色，离子呈黄绿色，二者存在转化：；则初始墨绿色溶液为蓝色和黄绿色的混合溶液颜色；墨绿色溶液倒入盛有蒸馏水的烧杯中，溶液由墨绿色变为蓝色，是因为溶液被稀释平衡逆向移动，使得溶液变蓝色，故开始时混合液呈墨绿色是由和引起的。
（5）已知，不溶于稀盐酸，能溶于浓盐酸，能溶于稀盐酸和氨水；由①可知，沉淀主要成分有硫化铜、硫化亚铜、氧化亚铜和硫；②中试管a：沉淀不溶解试管，b：沉淀完全溶解，则说明可能含有；
（6）③中由反应生成的沉淀溶于氨水，所得溶液由浅蓝色变为深蓝色可知，沉淀中含有氧化亚铜，空气中氧气具有氧化性，溶液由浅蓝色变为深蓝色发生的反应为二氨合亚铜离子被空气中氧气氧化且和氨水反应生成四氨合铜离子、氢氧根离子和水，反应的离子方程式为：。
18．(1)C
(2)通过观察气泡控制SO2流速(或除去SO2中H2SO4形成的酸雾或其他合理答案)
(3)1
(4)Ag2SO3+4NH3·H2O2[Ag(NH3)2]+ +SO+4H2O(或Ag2SO3+2NH3·H2O2Ag+SO+2NH+H2O)
(5)存在
(6)溶液中存在[Ag(SO3)2]3-Ag++2SO，加入浓盐酸，c(SO)降低，平衡向正方向移动，使c(Ag+)·c(Cl-)＞Ksp(AgCl)
(7)向盐酸酸化的BaCl2溶液中通入SO2，无白色沉淀生成，放置空气中一段时间，若溶液变浑浊，则上述猜想正确，否则不正确(或其他合理答案)
(8)2Fe3++SO+H2O2Fe2++SO+2H+
【分析】70%浓硫酸与亚硫酸钠粉末反应制备SO2，生成气体通过饱和NaHSO3溶液进行除杂，得到纯净二氧化硫气体通入硝酸银溶液中观察实验现象，二氧化硫气体有毒，尾气通入碱液中吸收处理。
【详解】（1）已知：常温下，实验室用70%浓硫酸与亚硫酸钠粉末反应制备SO2；反应为固液不加热反应，且亚硫酸钠为粉末，多孔隔板不起作用，故应该选择装置c。
（2）生成的二氧化硫气体会带出部分硫酸酸雾和三氧化硫气体，硫酸、三氧化硫会和饱和碳酸氢钠反应，故饱和NaHSO3溶液的作用是：除去SO2中H2SO4形成的酸雾或通过观察气泡控制SO2流速。
（3）已知：
步骤1：向沉淀A中加足量的浓氨水，灰白色沉淀逐渐减少，说明沉淀溶于氨水，据信息，是含银离子的沉淀与NH3·H2O反应生成稳定的络合物[Ag(NH3)2]+。
步骤2：静置一段时间，取上层清液于试管中，加入浓硝酸，产生红棕色气体，则浓硝酸转变为二氧化氮，说明上层清液含有还原剂，则含有+4价S，综上，可以推知灰白色沉淀含Ag2SO3、溶于氨水时能发生非氧化还原反应得到[Ag(NH3)2]+与SO，则Ag2SO3与浓氨水反应方程式可以为Ag2SO3+4NH3 H2O=2[Ag(NH3)2]++SO+4H2O；经检验，实验步骤1中还得到含银单质的灰黑色浊液，则+1价银转变为Ag，发生了氧化还原反应、银化合价降低1价，按得失电子守恒，每生成1 mol银转移的电子的物质的量为1mol。
（4）结合(3)可知， Ag2SO3溶于NH3·H2O还得到了Ag，则亚硫酸根离子作还原剂被氧化为SO，故还可能发生的反应为Ag2SO3+2NH3·H2O2Ag+SO+2NH+H2O。综上，灰白色沉淀A与浓氨水发生反应的离子方程式为Ag2SO3+4NH3·H2O2[Ag(NH3)2]+ +SO+4H2O或Ag2SO3+2NH3·H2O2Ag+SO+2NH+H2O。(写出一个即可)。
（5）将无色溶液B分成两份，向一份溶液中滴加浓盐酸，先产生白色沉淀，后沉淀溶解，则沉淀为氯化银、并且AgCl溶于浓盐酸生成[AgCl2]-；说明无色溶液B中存在Ag+。
向另一份溶液中加入饱和Na2SO3溶液，试管中无沉淀产生。补充实验：向0.1 mol L-1的AgNO3溶液中滴加饱和Na2SO3溶液，有白色沉淀产生，二者一比较可推知，无色溶液B中存在的Ag+浓度小，应该是银离子与亚硫酸根离子生成了难以解离的可溶性离子。
（6）经检验发现此溶液中含有[Ag(SO3)2]3-，用平衡移动原理解释向溶液B中滴加浓盐酸出现白色沉淀的原因：[Ag(SO3)2]3-Ag++2SO，加入浓盐酸发生反应：Ag++Cl-=AgCl↓，2SO+2H+= H2O+SO2↑，导致[Ag(SO3)2]3-Ag++2SO平衡正向移动，使c(Ag+)·c(Cl-)＞Ksp(AgCl)。
（7）取少量无色溶液B，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，产生白色沉淀，结合(6)可知，白色沉淀可能为氯化银、也可能为硫酸钡——由氧气氧化+4价硫转变为硫酸钡沉淀。若有同学认为是由于空气中的O2参与了反应，则设计实验为：向盐酸酸化的BaCl2溶液中通入SO2，无白色沉淀生成，放置空气中一段时间，若溶液变浑浊，则上述猜想正确，否则不正确(或其他合理答案)。
（8）通过上述实验，可以推出SO2与AgNO3溶液反应包括氧化还原反应和复分解反应。通常，Fe3+的氧化性略小于银离子，由此推知：Fe3+和SO不能大量共存的原因有两种：一种是Fe3+与SO之间的非氧化还原反应——双水解反应，另一种是Fe3+与SO之间的氧化还原反应，得到Fe2+和SO，则离子方程式为2Fe3++SO+H2O2Fe2++SO+2H+