2025人教版高中化学选择性必修2强化练习题--第三章 晶体结构与性质（含解析）
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| 名称 | 2025人教版高中化学选择性必修2强化练习题--第三章 晶体结构与性质（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 796.9KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-12-24 09:12:38 | ||
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文档简介
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2025人教版高中化学选择性必修2
第三章 晶体结构与性质
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时75分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Cu 64 Se 79。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.在20世纪90年代末,科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等一些球碳分子。21世纪初,科学家又发现了管状碳分子,大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是( )
A.金刚石和石墨的熔点比球碳分子、管状碳分子的熔点高
B.球碳分子、管状碳分子和石墨互为同位素
C.球碳分子、管状碳分子都能与O2发生反应
D.金刚石属于共价晶体,球碳分子、管状碳分子属于分子晶体
2.下列晶体的化学式中错误的是( )
3.下列各组物质的熔点均与所含化学键强弱无关的是( )
A.金属钠与干冰 B.纯碱与冰醋酸
C.金刚砂与石墨 D.硫黄与碘
4.泽维尔研究发现,当用激光脉冲照射NaI使Na+和I-的核间距为1.0~1.5 nm时,呈离子键;当两核靠近,相距0.28 nm时,呈共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是( )
A.NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物
B.离子晶体可能含有共价键
C.NaI晶体中既有离子键,又有共价键
D.共价键和离子键没有绝对的界限
5.某同学分别向0.1 mol·L-1 NaCl溶液、5 mol·L-1 NaCl溶液中滴加2滴0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,均有白色沉淀产生,振荡后,前者沉淀不消失、后者沉淀消失。查阅水溶液中银氯配合物离子及AgCl的分布曲线(以银的百分含量计)如图所示,下列说法不正确的是( )
A.AgCl在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同
B.银氯配合物离子中Ag+是中心离子,Cl-是配体
C.上述实验中,白色沉淀消失的离子方程式是Ag++4Cl- AgC
D.推测浓盐酸中滴加2滴0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,产生白色沉淀,振荡后沉淀消失
6.单质硫和H2在低温、高压下可形成新型超导材料,其晶胞如图所示。下列说法错误的是( )
A.S位于元素周期表p区
B.该物质的化学式为H3S
C.S位于H构成的四面体空隙中
D.该晶体不属于分子晶体
7.Fe3+形成的某种配离子结构如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.Fe3+和Fe2+核外未成对电子数之比为5∶4
B.该配离子中Fe3+的配位数为6
C.该配离子中含有的化学键有离子键、共价键和配位键
D.Fe3+可以用KSCN溶液鉴别,也是因为反应生成了配离子
8.某晶体的晶胞结构如图所示,黑球、白球均为C60。下列说法正确的是( )
A.C60的配位数为6 B.该晶体属于分子晶体
C.其硬度取决于共价键 D.1个晶胞中含有60个碳原子
9.已知两种短周期元素X、Y的原子价层电子排布式分别为3s1、nsnnp2n。这两种元素组成的一种晶体的晶胞结构如图所示,晶胞参数为a nm。下列叙述错误的是( )
A.该晶体的化学式为Na2O
B.Y离子的配位数为4
C.该晶体为离子晶体
D.该晶体的密度为×1021g/cm3
10.我国科研工作者利用冷冻透射电子显微镜同步辐射等技术,在还原氧化石墨烯膜上直接观察到了自然环境下生成的某二维晶体,其结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.该二维晶体的化学式为CaCl2 B.Ca—Cl—Ca的键角为60°
C.Can+和Cl-的配位数均为3 D.该晶体可由钙在氯气中燃烧制得
11.实验室用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+的离子方程式为Fe2++K++[Fe(CN)6]3- KFe[Fe(CN)6]↓。下列有关说法正确的是( )
A.K3[Fe(CN)6]中铁离子的配位数为3
B.1 mol [Fe(CN)6]3-中含12 mol σ键
C.形成配位键时,CN-中氮原子提供孤电子对
D.Fe2+失去1个电子比Mn2+失去一个电子更难
12.在碱性溶液中,Cu2+可以与缩二脲形成紫色配离子,其结构如图所示。
下列说法错误的是( )
A.该配离子与水分子形成氢键的原子只有N和O
B.该配离子中铜离子的配位数是4
C.基态Cu原子的价层电子排布式是3d104s1
D.该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H
13.冠醚能与阳离子,尤其是与碱金属离子作用,并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用。18-冠-6与钾离子作用(如图1)但不与锂离子或钠离子作用。图2是由四种原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z “组合”成的超分子(实线代表共价键,其他重复的W、X未标注),W、X、Z分别位于不同周期,Z的原子半径在同周期主族元素中最大。下列说法中错误的是( )
A.X的氢化物的沸点一定低于Y的氢化物
B.Z与Y可形成不止一种离子化合物
C.18-冠-6与K+作用,不与Li+或Na+作用,说明超分子有“分子识别”的特性
D.图2为15-冠-5与钠离子“组合”形成的超分子
14.科学家研究利用CaF2晶体释放出的Ca2+和F-脱除硅烷,拓展了金属氟化物材料的生物医学功能。CaF2晶体的晶胞结构如图,下列说法错误的是( )
A.F、Si、Ca元素电负性依次减小,原子半径依次增大
B.OF2与SiO2中含有的化学键类型和氧原子杂化方式均相同
C.图中A处原子坐标参数为(0,0,0),则B处原子坐标参数为(,,)
D.脱除硅烷反应速率依赖于晶体提供自由氟离子的能力,脱硅能力BaF215.已知Cu2-xSe晶胞结构如图所示,该立方晶胞参数为a nm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是( )
A.该晶体为金属晶体
B.该晶胞中Se2-与Cu2+或Cu+之间的最短距离为a nm
C.该晶胞中Cu2+和Cu+的个数比为x∶(1-x)
D.晶体密度为×1021 g/cm3
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16.(16分)超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支,还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo将2个C60分子、2个p-甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。
(1)Mo处于元素周期表第五周期第ⅥB族,核外电子排布与Cr相似,它的基态原子价层电子排布式是 ;核外未成对电子数是 。
(2)该超分子中存在的化学键类型有 (填字母)。
A.σ键 B.π键 C.离子键 D.氢键
(3)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是 (填元素符号),p-甲酸丁酯吡啶中C原子的杂化方式有 。
(4)从电负性角度解释CF3COOH的酸性强于CH3COOH的原因:
。
(5)C60与金刚石互为同素异形体,从结构与性质之间的关系解释C60的熔点远低于金刚石的原因是
。
17.(11分)根据晶体结构知识,回答下列问题:
(1)如图所示为二维平面晶体示意图,可用化学式AX3表示的是 。(填字母)
a b
(2)Al晶体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。
甲 乙
若已知Al的原子半径为d cm,NA表示阿伏加德罗常数的值,Al的摩尔质量为M g·mol-1,则:
①晶胞中Al原子的配位数为 。
②该晶体的密度为 g·cm-3。
(3)如图为氟化钙晶胞,试回答下列问题:
每个F-周围有 个Ca2+与之紧邻,每个F-周围与其距离最近的F-的数目是 。
18.(12分)过渡金属钒(V)、钴(Co)和镍(Ni)都是重要的合金元素,它们的配合物在药物合成方面有重要应用。回答下列问题:
(1)基态V原子核外未成对电子的个数是 。
(2)一种钒的配合物分子结构如图所示,该配合物中钒元素的化合价是 ,分子中除钒外的其他元素电负性由大到小的顺序是 ,N原子的杂化方式是 。
(3)AsCl3也可与钒离子形成配合物,当氯原子被烷基取代后,配位能力增强,其原因是 。
19.(16分)回答下列问题。
(1)As2Se3是一种非晶态半导体,也称玻璃半导体。区分晶体与非晶体的最可靠的科学方法是 。
(2)钴的一种化合物的立方晶胞结构如图所示,已知A点的原子坐标参数为(0,0,0),B点的原子坐标参数为(,0,),则C点的原子坐标参数为 ,Co2+周围等距离且最近的O2-数目为 ,该物质的化学式为 。
(3)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。CsSiB3O7属正交晶系(长方体形)。晶胞参数为a pm、b pm、c pm。如图为沿y轴投影的晶胞中所有Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为 。CsSiB3O7的摩尔质量为M g·mol-1,设NA为阿伏加德罗常数的值,则CsSiB3O7晶体的密度为 g·cm-3(用代数式表示)。点(0.5,0.8,0)与点(1.0,0.7,1.0)之间的距离为 pm。
答案与解析
1.B 金刚石属于共价晶体,石墨属于混合型晶体,球碳分子、管状碳分子属于分子晶体,金刚石和石墨的熔点比球碳分子、管状碳分子高,A、D正确;球碳分子、管状碳分子和石墨互为同素异形体,都能和O2反应,C正确、B错误。
2.A A项,晶胞中A的个数是1,B的个数为8×=1,化学式为AB,错误;B项,晶胞中C的个数是1,D的个数为4×=,化学式为C2D,正确;C项,晶胞中E和F的个数均为4×=,化学式为EF,正确;D项,晶胞中X的个数为1,Y的个数为6×=3,Z的个数为8×=1,化学式为XZY3,正确。
3.D 干冰、冰醋酸、硫黄与碘均属于分子晶体,其熔点的高低与分子间作用力的大小有关,与所含化学键无关,D符合题意;金刚砂的成分是SiC,属于共价晶体,纯碱是离子晶体,Na是金属晶体,三者的熔点高低取决于化学键的强弱,A、B、C不符合题意。
4.D 由题中信息可知,当核间距改变时,化学键的种类会发生改变,这说明离子键和共价键没有绝对的界限。
5.C 由题图可知,AgCl能与过量的Cl-反应生成配离子,则AgCl在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,A正确;题图配离子中,Ag+是中心离子,Cl-是配体,B正确;由题图可知,AgCl消失发生反应的离子方程式为AgCl+3Cl- AgC,C错误;向浓盐酸中滴加2滴0.1 mol·L-1硝酸银溶液,浓盐酸中c(Cl-)大,溶液中产生白色沉淀,振荡后沉淀会消失,D正确。
6.C S的价层电子排布式为3s23p4,位于元素周期表p区,A正确;晶胞中S的个数为8×+1=2,H的个数为12×+6×=6,该物质的化学式为H3S,B正确;S位于H构成的八面体空隙中,C错误;该晶体是一种新型超导材料,不属于分子晶体,D正确。
7.C Fe3+和Fe2+的价层电子排布式分别为3d5和3d6,Fe3+和Fe2+核外未成对电子数之比为5∶4,A正确;由配离子结构可知,配离子中Fe3+与6个氧原子形成配位键,配位数为6,B正确;由配离子结构可知,配离子中不含离子键,C错误;Fe3+可以与SCN-形成红色的配离子,可用KSCN溶液鉴别,D正确。
8.B 以顶点C60为研究对象,与其距离最近且相等的C60有=12个,C60的配位数为12,A错误;该晶体是由C60组成的分子晶体,其硬度取决于分子间作用力,B正确、C错误;1个晶胞中含有8×+6×=4个C60,则含240个碳原子,D错误。
9.B 短周期元素X原子价层电子排布式为3s1,则X为Na元素;短周期元素Y原子价层电子排布式为nsnnp2n,n=2,则Y是O元素。离子半径Na+10.C 由俯视图可知,一个Can+周围有3个Cl-,同样一个Cl-周围有3个Can+,则该二维晶体的化学式为CaCl,A错误;结合俯视图和侧视图可知,3个Ca与3个Cl构成的为非平面六边形,Ca—Cl—Ca的键角不是60°,B错误;由A项分析可知,Can+、Cl-周围最近的异电性离子数均为3,故配位数均为3,C正确;钙在氯气中燃烧生成CaCl2,不能得到该晶体,D错误。
11.B K3[Fe(CN)6]中铁离子的配位数为6,A错误;1个CN-含1个σ键,1个CN-与Fe3+形成1个配位键,配位键也是σ键,所以1 mol [Fe(CN)6]3-中含12 mol σ键,B正确;氮原子半径小于碳原子,氮原子核对孤电子对吸引力大于碳原子核,则形成配位键时CN-中碳原子提供孤电子对,C错误;Mn2+价层电子排布式为3d5,由Mn2+变为Mn3+,3d能级由较稳定的3d5半充满状态变为不稳定的3d4状态,Fe2+价层电子排布式为3d6,Fe2+变为Fe3+,3d能级由较不稳定的3d6状态变为较稳定的3d5半充满状态,所以Fe2+失去1个电子比Mn2+失去一个电子更容易,D错误。
12.A 根据配离子的结构可知,该配离子中的N和O可与水分子中的H形成氢键,而水分子中的O也可与配离子中的H形成氢键,A错误;由题图可知,铜离子的配位数为4,B正确;基态铜原子的价层电子排布式是3d104s1,C正确;该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H,D正确。
13.A W、X、Y、Z为四种原子序数依次增大的短周期主族元素,W、X、Z分别位于不同周期,则W为H元素;Z的原子半径在同周期主族元素中最大,则Z为Na元素;X、Y都位于第二周期,X可形成4个共价键,Y可形成2个共价键,且图2为超分子,则X为C元素,Y为O元素。碳的氢化物可能是相对分子质量很大的烃,常温下可能呈固态,而Y的氢化物为H2O或H2O2,则碳的氢化物的沸点可能高于Y的氢化物,A错误;O、Na可形成离子化合物Na2O、Na2O2,B正确;冠醚能与半径大小相匹配的金属离子作用,18-冠-6与K+作用,不与Li+或Na+作用,说明超分子有“分子识别”的特性,C正确;从图2可以看出,15-冠-5与钠离子“组合”,也可形成超分子,D正确。
14.D 一般,金属元素的电负性小于非金属元素,非金属元素的非金属性越强,电负性越大,则F、Si、Ca元素电负性依次减小;一般,电子层数越多,原子半径越大,则F、Si、Ca原子半径依次增大,A正确;OF2与SiO2都是含有极性共价键的共价化合物,化合物中氧原子的价层电子对数都为4,杂化方式都为sp3,B正确;由晶胞结构可知,A处原子与B处原子的距离为体对角线长的,若A处原子坐标参数为(0,0,0),则B处原子坐标参数为(,,),C正确;三种金属氟化物都为离子晶体,晶体提供自由氟离子的能力越强,阴、阳离子间形成的离子键越弱,Ba2+、Ca2+和Mg2+的电荷数相同,离子半径依次减小,则BaF2、CaF2、MgF2三种晶体中的离子键依次增强,晶体提供自由F-的能力依次减弱,D错误。
15.B 该晶体是由阴、阳离子组成的离子晶体,A错误;该晶胞中Se2-与Cu2+或Cu+之间的最短距离为体对角线长的,即a nm,B正确;假设化学式中Cu2+为y个,则Cu+为2-x-y个,根据Cu2-xSe中各元素化合价代数和为零知2y+2-x-y=2,解得y=x,该晶胞中Cu2+和Cu+的个数比为x∶(2-2x),C错误;一个晶胞中平均含有4个Cu2-xSe,晶体密度为×1021 g/cm3,D错误。
16.答案 (除标注外,每空2分)
(1)4d55s1 6
(2)AB
(3)C sp2和sp3
(4)F的电负性强于H使F3C—的极性大于H3C—的极性,导致三氟乙酸中的羟基的极性更大,更容易电离出H+(3分)
(5)C60是分子晶体,金刚石是共价晶体,共价晶体熔化时破坏共价键所需的能量远高于分子晶体熔化时破坏分子间作用力所需的能量(3分)
解析 (1)Cr的基态原子价层电子排布式为3d54s1,而Mo与Cr同族,且在Cr的下一周期,因而基态Cr原子价层电子排布式为4d55s1,轨道表示式为 ,因而核外未成对电子数为6。
(2)观察题图可知,该超分子中含有双键,说明有σ键和π键,分子中不存在离子键,根据题给信息知Mo形成配位键,氢键不属于化学键,故选AB。
(3)CO作配体时,C作配位原子;p-甲酸丁酯吡啶中有碳原子与氧原子形成双键,说明其杂化方式为sp2,在丁基中C原子形成四个单键,为sp3杂化。
(5)根据不同类型的晶体性质不同来解释:C60是分子晶体,金刚石是共价晶体,共价晶体熔化时破坏共价键所需的能量远高于分子晶体熔化时破坏分子间作用力所需的能量。
17.答案 (除标注外,每空2分)
(1)b
(2)①12 ②(3分)
(3)4 6
解析 (1)a中每个灰球周围有6个白球,每个白球周围有3个灰球,所以化学式应为AX2,b中每个灰球周围有6个白球,每个白球周围有2个灰球,化学式应为AX3。(2)①以图甲中任一顶点的Al原子为例,距离该Al原子最近且距离相等的Al原子数为3×8÷2=12,所以Al原子的配位数为12;②根据均摊法,一个晶胞中含Al的数目为8×+6×=4,所以晶胞的质量为 g,面对角线上的三个Al原子相切,Al原子半径为d cm,则晶胞的棱长为2d cm,所以晶胞的体积为(2d cm)3=16d3 cm3,则密度为= g·cm-3。(3)据题图可知,F-位于Ca2+形成的正四面体空隙中,所以每个F-周围有4个Ca2+,而每个F-周围与其距离最近的F-的数目是6。
18.答案 (除标注外,每空2分)
(1)3
(2)+3(3分) O>N>C>H sp2
(3)烷基为推电子基团,使As原子上的电子云密度增大,更易给出电子对(3分)
解析 (1)基态V原子核外电子排布式为[Ar]3d34s2,其3d能级上电子为未成对电子,故核外未成对电子的个数是3。
(2)由题图知,V原子与3个N原子之间为配位键,孤电子对由N原子提供,不影响V元素化合价,但V与3个O原子之间为共用电子对,共用电子对偏向电负性强的O原子而使V显正价,共三对共用电子偏离V,故V显+3价;分子中除V元素外,还有C、N、O、H四种元素,根据电负性变化规律知电负性:O>N>C>H;由题图知,分子中的每个N原子形成3个σ键,价层电子对数为3,故杂化方式为sp2。
(3)配体与中心离子(或中心原子)形成配位键时,电子云密度越大,配位键越稳定,键能越大。烷基为推电子基团,使As原子上的电子云密度增大,与钒离子形成的配位键键能大,所以配位能力增强。
19.答案 (除标注外,每空2分)
(1)X射线衍射法
(2)(,,) 6 TiCoO3
(3)4 ×1030(3分) (3分)
解析 (1)区分晶体与非晶体的最可靠的科学方法是X射线衍射法。(2)A点的原子坐标参数为(0,0,0),B点的原子坐标参数为(,0,),C点在体心,因此C的原子坐标参数为(,,);Co2+周围等距离且最近的O2-数目为6;该晶胞中Co2+有1个,O2-有6×=3个,Ti4+有8×=1个,该物质的化学式为TiCoO3。(3)晶胞体内,Cs原子位置分别为,则晶胞中Cs原子数目为1+4×+4×=4。由化学式CsSiB3O7,可知晶胞中相当于含4个“CsSiB3O7”,CsSiB3O7的摩尔质量为M g·mol-1,NA为阿伏加德罗常数的值,则CsSiB3O7晶体的密度为=×1030 g·cm-3。点(0.5,0.8,0)与点(1.0,0.7,1.0)之间的距离为 pm= pm。
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第三章 晶体结构与性质
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时75分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Cu 64 Se 79。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.在20世纪90年代末,科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等一些球碳分子。21世纪初,科学家又发现了管状碳分子,大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是( )
A.金刚石和石墨的熔点比球碳分子、管状碳分子的熔点高
B.球碳分子、管状碳分子和石墨互为同位素
C.球碳分子、管状碳分子都能与O2发生反应
D.金刚石属于共价晶体,球碳分子、管状碳分子属于分子晶体
2.下列晶体的化学式中错误的是( )
3.下列各组物质的熔点均与所含化学键强弱无关的是( )
A.金属钠与干冰 B.纯碱与冰醋酸
C.金刚砂与石墨 D.硫黄与碘
4.泽维尔研究发现,当用激光脉冲照射NaI使Na+和I-的核间距为1.0~1.5 nm时,呈离子键;当两核靠近,相距0.28 nm时,呈共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是( )
A.NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物
B.离子晶体可能含有共价键
C.NaI晶体中既有离子键,又有共价键
D.共价键和离子键没有绝对的界限
5.某同学分别向0.1 mol·L-1 NaCl溶液、5 mol·L-1 NaCl溶液中滴加2滴0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,均有白色沉淀产生,振荡后,前者沉淀不消失、后者沉淀消失。查阅水溶液中银氯配合物离子及AgCl的分布曲线(以银的百分含量计)如图所示,下列说法不正确的是( )
A.AgCl在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同
B.银氯配合物离子中Ag+是中心离子,Cl-是配体
C.上述实验中,白色沉淀消失的离子方程式是Ag++4Cl- AgC
D.推测浓盐酸中滴加2滴0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,产生白色沉淀,振荡后沉淀消失
6.单质硫和H2在低温、高压下可形成新型超导材料,其晶胞如图所示。下列说法错误的是( )
A.S位于元素周期表p区
B.该物质的化学式为H3S
C.S位于H构成的四面体空隙中
D.该晶体不属于分子晶体
7.Fe3+形成的某种配离子结构如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.Fe3+和Fe2+核外未成对电子数之比为5∶4
B.该配离子中Fe3+的配位数为6
C.该配离子中含有的化学键有离子键、共价键和配位键
D.Fe3+可以用KSCN溶液鉴别,也是因为反应生成了配离子
8.某晶体的晶胞结构如图所示,黑球、白球均为C60。下列说法正确的是( )
A.C60的配位数为6 B.该晶体属于分子晶体
C.其硬度取决于共价键 D.1个晶胞中含有60个碳原子
9.已知两种短周期元素X、Y的原子价层电子排布式分别为3s1、nsnnp2n。这两种元素组成的一种晶体的晶胞结构如图所示,晶胞参数为a nm。下列叙述错误的是( )
A.该晶体的化学式为Na2O
B.Y离子的配位数为4
C.该晶体为离子晶体
D.该晶体的密度为×1021g/cm3
10.我国科研工作者利用冷冻透射电子显微镜同步辐射等技术,在还原氧化石墨烯膜上直接观察到了自然环境下生成的某二维晶体,其结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.该二维晶体的化学式为CaCl2 B.Ca—Cl—Ca的键角为60°
C.Can+和Cl-的配位数均为3 D.该晶体可由钙在氯气中燃烧制得
11.实验室用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+的离子方程式为Fe2++K++[Fe(CN)6]3- KFe[Fe(CN)6]↓。下列有关说法正确的是( )
A.K3[Fe(CN)6]中铁离子的配位数为3
B.1 mol [Fe(CN)6]3-中含12 mol σ键
C.形成配位键时,CN-中氮原子提供孤电子对
D.Fe2+失去1个电子比Mn2+失去一个电子更难
12.在碱性溶液中,Cu2+可以与缩二脲形成紫色配离子,其结构如图所示。
下列说法错误的是( )
A.该配离子与水分子形成氢键的原子只有N和O
B.该配离子中铜离子的配位数是4
C.基态Cu原子的价层电子排布式是3d104s1
D.该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H
13.冠醚能与阳离子,尤其是与碱金属离子作用,并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用。18-冠-6与钾离子作用(如图1)但不与锂离子或钠离子作用。图2是由四种原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z “组合”成的超分子(实线代表共价键,其他重复的W、X未标注),W、X、Z分别位于不同周期,Z的原子半径在同周期主族元素中最大。下列说法中错误的是( )
A.X的氢化物的沸点一定低于Y的氢化物
B.Z与Y可形成不止一种离子化合物
C.18-冠-6与K+作用,不与Li+或Na+作用,说明超分子有“分子识别”的特性
D.图2为15-冠-5与钠离子“组合”形成的超分子
14.科学家研究利用CaF2晶体释放出的Ca2+和F-脱除硅烷,拓展了金属氟化物材料的生物医学功能。CaF2晶体的晶胞结构如图,下列说法错误的是( )
A.F、Si、Ca元素电负性依次减小,原子半径依次增大
B.OF2与SiO2中含有的化学键类型和氧原子杂化方式均相同
C.图中A处原子坐标参数为(0,0,0),则B处原子坐标参数为(,,)
D.脱除硅烷反应速率依赖于晶体提供自由氟离子的能力,脱硅能力BaF2
A.该晶体为金属晶体
B.该晶胞中Se2-与Cu2+或Cu+之间的最短距离为a nm
C.该晶胞中Cu2+和Cu+的个数比为x∶(1-x)
D.晶体密度为×1021 g/cm3
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16.(16分)超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支,还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo将2个C60分子、2个p-甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。
(1)Mo处于元素周期表第五周期第ⅥB族,核外电子排布与Cr相似,它的基态原子价层电子排布式是 ;核外未成对电子数是 。
(2)该超分子中存在的化学键类型有 (填字母)。
A.σ键 B.π键 C.离子键 D.氢键
(3)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是 (填元素符号),p-甲酸丁酯吡啶中C原子的杂化方式有 。
(4)从电负性角度解释CF3COOH的酸性强于CH3COOH的原因:
。
(5)C60与金刚石互为同素异形体,从结构与性质之间的关系解释C60的熔点远低于金刚石的原因是
。
17.(11分)根据晶体结构知识,回答下列问题:
(1)如图所示为二维平面晶体示意图,可用化学式AX3表示的是 。(填字母)
a b
(2)Al晶体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。
甲 乙
若已知Al的原子半径为d cm,NA表示阿伏加德罗常数的值,Al的摩尔质量为M g·mol-1,则:
①晶胞中Al原子的配位数为 。
②该晶体的密度为 g·cm-3。
(3)如图为氟化钙晶胞,试回答下列问题:
每个F-周围有 个Ca2+与之紧邻,每个F-周围与其距离最近的F-的数目是 。
18.(12分)过渡金属钒(V)、钴(Co)和镍(Ni)都是重要的合金元素,它们的配合物在药物合成方面有重要应用。回答下列问题:
(1)基态V原子核外未成对电子的个数是 。
(2)一种钒的配合物分子结构如图所示,该配合物中钒元素的化合价是 ,分子中除钒外的其他元素电负性由大到小的顺序是 ,N原子的杂化方式是 。
(3)AsCl3也可与钒离子形成配合物,当氯原子被烷基取代后,配位能力增强,其原因是 。
19.(16分)回答下列问题。
(1)As2Se3是一种非晶态半导体,也称玻璃半导体。区分晶体与非晶体的最可靠的科学方法是 。
(2)钴的一种化合物的立方晶胞结构如图所示,已知A点的原子坐标参数为(0,0,0),B点的原子坐标参数为(,0,),则C点的原子坐标参数为 ,Co2+周围等距离且最近的O2-数目为 ,该物质的化学式为 。
(3)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。CsSiB3O7属正交晶系(长方体形)。晶胞参数为a pm、b pm、c pm。如图为沿y轴投影的晶胞中所有Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为 。CsSiB3O7的摩尔质量为M g·mol-1,设NA为阿伏加德罗常数的值,则CsSiB3O7晶体的密度为 g·cm-3(用代数式表示)。点(0.5,0.8,0)与点(1.0,0.7,1.0)之间的距离为 pm。
答案与解析
1.B 金刚石属于共价晶体,石墨属于混合型晶体,球碳分子、管状碳分子属于分子晶体,金刚石和石墨的熔点比球碳分子、管状碳分子高,A、D正确;球碳分子、管状碳分子和石墨互为同素异形体,都能和O2反应,C正确、B错误。
2.A A项,晶胞中A的个数是1,B的个数为8×=1,化学式为AB,错误;B项,晶胞中C的个数是1,D的个数为4×=,化学式为C2D,正确;C项,晶胞中E和F的个数均为4×=,化学式为EF,正确;D项,晶胞中X的个数为1,Y的个数为6×=3,Z的个数为8×=1,化学式为XZY3,正确。
3.D 干冰、冰醋酸、硫黄与碘均属于分子晶体,其熔点的高低与分子间作用力的大小有关,与所含化学键无关,D符合题意;金刚砂的成分是SiC,属于共价晶体,纯碱是离子晶体,Na是金属晶体,三者的熔点高低取决于化学键的强弱,A、B、C不符合题意。
4.D 由题中信息可知,当核间距改变时,化学键的种类会发生改变,这说明离子键和共价键没有绝对的界限。
5.C 由题图可知,AgCl能与过量的Cl-反应生成配离子,则AgCl在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,A正确;题图配离子中,Ag+是中心离子,Cl-是配体,B正确;由题图可知,AgCl消失发生反应的离子方程式为AgCl+3Cl- AgC,C错误;向浓盐酸中滴加2滴0.1 mol·L-1硝酸银溶液,浓盐酸中c(Cl-)大,溶液中产生白色沉淀,振荡后沉淀会消失,D正确。
6.C S的价层电子排布式为3s23p4,位于元素周期表p区,A正确;晶胞中S的个数为8×+1=2,H的个数为12×+6×=6,该物质的化学式为H3S,B正确;S位于H构成的八面体空隙中,C错误;该晶体是一种新型超导材料,不属于分子晶体,D正确。
7.C Fe3+和Fe2+的价层电子排布式分别为3d5和3d6,Fe3+和Fe2+核外未成对电子数之比为5∶4,A正确;由配离子结构可知,配离子中Fe3+与6个氧原子形成配位键,配位数为6,B正确;由配离子结构可知,配离子中不含离子键,C错误;Fe3+可以与SCN-形成红色的配离子,可用KSCN溶液鉴别,D正确。
8.B 以顶点C60为研究对象,与其距离最近且相等的C60有=12个,C60的配位数为12,A错误;该晶体是由C60组成的分子晶体,其硬度取决于分子间作用力,B正确、C错误;1个晶胞中含有8×+6×=4个C60,则含240个碳原子,D错误。
9.B 短周期元素X原子价层电子排布式为3s1,则X为Na元素;短周期元素Y原子价层电子排布式为nsnnp2n,n=2,则Y是O元素。离子半径Na+
11.B K3[Fe(CN)6]中铁离子的配位数为6,A错误;1个CN-含1个σ键,1个CN-与Fe3+形成1个配位键,配位键也是σ键,所以1 mol [Fe(CN)6]3-中含12 mol σ键,B正确;氮原子半径小于碳原子,氮原子核对孤电子对吸引力大于碳原子核,则形成配位键时CN-中碳原子提供孤电子对,C错误;Mn2+价层电子排布式为3d5,由Mn2+变为Mn3+,3d能级由较稳定的3d5半充满状态变为不稳定的3d4状态,Fe2+价层电子排布式为3d6,Fe2+变为Fe3+,3d能级由较不稳定的3d6状态变为较稳定的3d5半充满状态,所以Fe2+失去1个电子比Mn2+失去一个电子更容易,D错误。
12.A 根据配离子的结构可知,该配离子中的N和O可与水分子中的H形成氢键,而水分子中的O也可与配离子中的H形成氢键,A错误;由题图可知,铜离子的配位数为4,B正确;基态铜原子的价层电子排布式是3d104s1,C正确;该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H,D正确。
13.A W、X、Y、Z为四种原子序数依次增大的短周期主族元素,W、X、Z分别位于不同周期,则W为H元素;Z的原子半径在同周期主族元素中最大,则Z为Na元素;X、Y都位于第二周期,X可形成4个共价键,Y可形成2个共价键,且图2为超分子,则X为C元素,Y为O元素。碳的氢化物可能是相对分子质量很大的烃,常温下可能呈固态,而Y的氢化物为H2O或H2O2,则碳的氢化物的沸点可能高于Y的氢化物,A错误;O、Na可形成离子化合物Na2O、Na2O2,B正确;冠醚能与半径大小相匹配的金属离子作用,18-冠-6与K+作用,不与Li+或Na+作用,说明超分子有“分子识别”的特性,C正确;从图2可以看出,15-冠-5与钠离子“组合”,也可形成超分子,D正确。
14.D 一般,金属元素的电负性小于非金属元素,非金属元素的非金属性越强,电负性越大,则F、Si、Ca元素电负性依次减小;一般,电子层数越多,原子半径越大,则F、Si、Ca原子半径依次增大,A正确;OF2与SiO2都是含有极性共价键的共价化合物,化合物中氧原子的价层电子对数都为4,杂化方式都为sp3,B正确;由晶胞结构可知,A处原子与B处原子的距离为体对角线长的,若A处原子坐标参数为(0,0,0),则B处原子坐标参数为(,,),C正确;三种金属氟化物都为离子晶体,晶体提供自由氟离子的能力越强,阴、阳离子间形成的离子键越弱,Ba2+、Ca2+和Mg2+的电荷数相同,离子半径依次减小,则BaF2、CaF2、MgF2三种晶体中的离子键依次增强,晶体提供自由F-的能力依次减弱,D错误。
15.B 该晶体是由阴、阳离子组成的离子晶体,A错误;该晶胞中Se2-与Cu2+或Cu+之间的最短距离为体对角线长的,即a nm,B正确;假设化学式中Cu2+为y个,则Cu+为2-x-y个,根据Cu2-xSe中各元素化合价代数和为零知2y+2-x-y=2,解得y=x,该晶胞中Cu2+和Cu+的个数比为x∶(2-2x),C错误;一个晶胞中平均含有4个Cu2-xSe,晶体密度为×1021 g/cm3,D错误。
16.答案 (除标注外,每空2分)
(1)4d55s1 6
(2)AB
(3)C sp2和sp3
(4)F的电负性强于H使F3C—的极性大于H3C—的极性,导致三氟乙酸中的羟基的极性更大,更容易电离出H+(3分)
(5)C60是分子晶体,金刚石是共价晶体,共价晶体熔化时破坏共价键所需的能量远高于分子晶体熔化时破坏分子间作用力所需的能量(3分)
解析 (1)Cr的基态原子价层电子排布式为3d54s1,而Mo与Cr同族,且在Cr的下一周期,因而基态Cr原子价层电子排布式为4d55s1,轨道表示式为 ,因而核外未成对电子数为6。
(2)观察题图可知,该超分子中含有双键,说明有σ键和π键,分子中不存在离子键,根据题给信息知Mo形成配位键,氢键不属于化学键,故选AB。
(3)CO作配体时,C作配位原子;p-甲酸丁酯吡啶中有碳原子与氧原子形成双键,说明其杂化方式为sp2,在丁基中C原子形成四个单键,为sp3杂化。
(5)根据不同类型的晶体性质不同来解释:C60是分子晶体,金刚石是共价晶体,共价晶体熔化时破坏共价键所需的能量远高于分子晶体熔化时破坏分子间作用力所需的能量。
17.答案 (除标注外,每空2分)
(1)b
(2)①12 ②(3分)
(3)4 6
解析 (1)a中每个灰球周围有6个白球,每个白球周围有3个灰球,所以化学式应为AX2,b中每个灰球周围有6个白球,每个白球周围有2个灰球,化学式应为AX3。(2)①以图甲中任一顶点的Al原子为例,距离该Al原子最近且距离相等的Al原子数为3×8÷2=12,所以Al原子的配位数为12;②根据均摊法,一个晶胞中含Al的数目为8×+6×=4,所以晶胞的质量为 g,面对角线上的三个Al原子相切,Al原子半径为d cm,则晶胞的棱长为2d cm,所以晶胞的体积为(2d cm)3=16d3 cm3,则密度为= g·cm-3。(3)据题图可知,F-位于Ca2+形成的正四面体空隙中,所以每个F-周围有4个Ca2+,而每个F-周围与其距离最近的F-的数目是6。
18.答案 (除标注外,每空2分)
(1)3
(2)+3(3分) O>N>C>H sp2
(3)烷基为推电子基团,使As原子上的电子云密度增大,更易给出电子对(3分)
解析 (1)基态V原子核外电子排布式为[Ar]3d34s2,其3d能级上电子为未成对电子,故核外未成对电子的个数是3。
(2)由题图知,V原子与3个N原子之间为配位键,孤电子对由N原子提供,不影响V元素化合价,但V与3个O原子之间为共用电子对,共用电子对偏向电负性强的O原子而使V显正价,共三对共用电子偏离V,故V显+3价;分子中除V元素外,还有C、N、O、H四种元素,根据电负性变化规律知电负性:O>N>C>H;由题图知,分子中的每个N原子形成3个σ键,价层电子对数为3,故杂化方式为sp2。
(3)配体与中心离子(或中心原子)形成配位键时,电子云密度越大,配位键越稳定,键能越大。烷基为推电子基团,使As原子上的电子云密度增大,与钒离子形成的配位键键能大,所以配位能力增强。
19.答案 (除标注外,每空2分)
(1)X射线衍射法
(2)(,,) 6 TiCoO3
(3)4 ×1030(3分) (3分)
解析 (1)区分晶体与非晶体的最可靠的科学方法是X射线衍射法。(2)A点的原子坐标参数为(0,0,0),B点的原子坐标参数为(,0,),C点在体心,因此C的原子坐标参数为(,,);Co2+周围等距离且最近的O2-数目为6;该晶胞中Co2+有1个,O2-有6×=3个,Ti4+有8×=1个,该物质的化学式为TiCoO3。(3)晶胞体内,Cs原子位置分别为,则晶胞中Cs原子数目为1+4×+4×=4。由化学式CsSiB3O7,可知晶胞中相当于含4个“CsSiB3O7”,CsSiB3O7的摩尔质量为M g·mol-1,NA为阿伏加德罗常数的值,则CsSiB3O7晶体的密度为=×1030 g·cm-3。点(0.5,0.8,0)与点(1.0,0.7,1.0)之间的距离为 pm= pm。
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