专题3 微粒间作用力与物质性质复习提升

本专题复习提升
易混易错练
易错点1　晶体类型判断错误
1.下列各组晶体中,所含化学键类型相同,晶体类型也相同的是(　　)
①SiO2和SO3　　　　　　②晶体硼和HCl
③CO2和SO2　　　　　　④晶体硅和金刚石
⑤固态氖和固态氮　　　　　　⑥硫黄和碘
A.①②③　B.④⑤⑥　C.③④⑥　D.①③⑤
2.下列说法正确的是(　　)
物质 氯化钠 氯化铝
沸点/K 1413 455.7
A.氯化钠、氯化铝沸点相差极大,如表所示,是因为它们的晶体类型不同
B.NaCl晶体中存在共价键
C.水从液态变成气态,O—H键断裂
D.处于同一主族的C和Si的最高价氧化物晶体类型相同,熔、沸点相差不大
易错点2　晶体熔、沸点高低判断错误
3.下列有关晶体的叙述中,正确的是(　　)
A.熔点I2>Cl2;沸点PH3>NH3
B.熔点SiO2>CO2;沸点C(CH3)4>CH3>CH3CH2CH2CH2CH3
C.共价晶体的构成粒子是分子,故共价晶体都不导电
D.金属晶体的导电、导热性均与自由电子密切相关
4.下列关于物质熔、沸点的比较不正确的是(　　)
A.Si、SiC、金刚石的熔点依次升高
B.SiCl4、MgBr2、氮化硼的熔点依次升高
C.F2、Cl2、Br2、I2的沸点依次升高
D.AsH3、PH3、NH3的沸点依次升高
易错点3　晶体结构判断及其相关计算错误
5.超氧化钾被称为“化学氧自救剂”,主要用于煤矿井下急救。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞(结构与NaCl晶胞相似)。则下列有关说法正确的是(　　)
A.晶体中与K+最近且距离相等的K+有6个
B.超氧化钾的化学式为KO2,每个晶胞含有1个K+和1个
C.超氧化钾晶体与金刚石均为共价晶体
D.若K+与最近的间距离为dcm,NA代表阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为g/cm3
6.Fe3O4晶体中,O2-围成正四面体空隙和正八面体空隙,Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,Fe2+和另一半Fe3+填充在正八面体空隙中,下列有关说法错误的是(　　)
A.若1、3、6、7号O2-围成的正四面体空隙填充有Fe3+,则8、9、12、14号O2-围成的正四面体空隙也填充有Fe3+
B.晶体中正四面体空隙数与正八面体空隙数之比为2∶1
C.若由1、3、6、7号O2-围成的正四面体空隙填充有Fe3+,设立方体的棱长为1,11号O2-坐标为(0,0,0),则该Fe3+的坐标为()
D.若该立方体棱长为dnm,则该晶体的密度为g·cm-3
思想方法练
以微粒观的思想分析晶体的结构
方法概述
　　我们需要以氯化钠、金刚石、干冰等典型晶体为载体,以微粒观的思想分析晶胞结构,解决堆积方式、配位数、晶胞相关计算等问题,晶体结构知识能考查学生的观察能力、思维能力和空间想象能力,在分析这类题目时,可通过对晶体结构的观察,利用均摊法来解决晶胞中所含的微粒数、晶体的化学式等问题。
1.下列说法不正确的是(　　)
A.金刚石晶体为空间网状结构,由共价键形成的碳环中,最小的环上有6个碳原子
B.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-有8个
C.氯化钠晶体中,每个Na+周围紧邻且等距离的Na+有6个
D.1个干冰晶胞中含有4个CO2分子
2.铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。储氢时,H2在晶胞的体心和棱心位置,且最近的两个氢分子之间的距离为anm,设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　)
A.铁镁合金晶胞中Fe原子数为4
B.Mg与Fe之间的最近核间距为anm
C.在铁镁合金晶体中,与铁原子等距离且最近的铁原子有12个
D.储氢后的晶体密度为g·cm-3
3.金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构,摩氏硬度为9,熔点为2600℃,其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.金刚砂的化学式为SiC
B.金刚砂和金刚石中C的配位数相同
C.C—Si键的长度为apm,则晶胞棱长为2apm
D.C位于Si构成的四面体空隙中
4.二氧化硅是制造玻璃、光导纤维、电子部件等的重要材料。二氧化硅有晶态和无定形态两种形态,投影结构如图所示。下列说法错误的是　(　　)
A.水晶的投影结构如图1所示
B.图2代表的固体为晶态二氧化硅
C.可根据熔点区别不同结构的二氧化硅
D.二氧化硅晶态和无定形态的本质区别是微粒是否按一定规律周期性有序排列
5.氮化硼是一种重要的无机非金属材料,在工业生产中有着重要的作用。常见的三种氮化硼晶体结构如图:
下列叙述错误的是(　　)
A.h-BN晶体中存在大π键
B.c-BN晶体中由B、N构成的最小环为六元环
C.w-BN晶体中B的配位数为12
D.w-BN晶体的密度可表示为×1021g·cm-3(NA为阿伏加德罗常数的值)
6.硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料,其晶胞结构如图甲所示。图乙为该晶胞沿z轴方向在xy平面的投影,已知晶胞边长为apm,a点的原子分数坐标为(0,0,0)。下列说法正确的是(　　)
　甲　乙
A.基态Se核外有34种不同空间运动状态的电子
B.d的原子分数坐标为()
C.两个Se原子的最短距离为pm
D.该晶体的密度为g·cm-3
7.在离子晶体中,当0.414<<0.732时,AB型化合物往往采用和NaCl晶体相同的晶体结构(如图1)。已知=0.573,但在室温下,AgI的晶体结构如图2所示,称为六方碘化银。下列说法不正确的是(　　)
图1
图2
A.一个NaCl晶胞中含有4个Na+
B.NaCl晶体中阳离子位于阴离子堆积形成的正四面体空隙中
C.AgI晶体结构不同于NaCl的原因可能是Ag+和I-之间的化学键不是纯粹的离子键
D.AgI晶体中I-的配位数为4
8.海水中含有大量卤族元素。NaCl的晶胞结构示意图(晶胞棱长为anm)如下所示。
(1)在NaCl晶体中,Na+位于Cl-所围成的　　　　　　(填立体构型)的中心,该多面体的棱长是　　　　nm。
(2)Na+的配位数是　　　　　。
9.我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂,其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。Zr4+在晶体中的配位数是　　　　,晶胞参数为apm、apm、cpm,该晶体密度为　　　　　　g·cm-3(写出表达式,Zr的相对原子质量为91)。在ZrO2中掺杂少量ZnO后形成的催化剂化学式可表示为ZnxZr1-xOy,则y=　　　　(用x表示)。
答案与分层梯度式解析
本专题复习提升
易混易错练
1.C　固体SO3是分子晶体,二氧化硅是共价晶体,SiO2、SO3都只含共价键,故①不符合题意;固体HCl是分子晶体,晶体硼是共价晶体,二者都只含共价键,故②不符合题意;CO2和SO2固体都是分子晶体,二者都只含极性共价键,故③符合题意;晶体硅和金刚石都是共价晶体,二者都只含非极性共价键,故④符合题意;固态氖和固态氮都是分子晶体,氖中不含化学键,氮中含共价键,故⑤不符合题意;硫黄和碘都是分子晶体,二者都只含非极性共价键,故⑥符合题意。
易错分析　晶体类型判断错误导致错选
　　一般,存在分子间作用力的晶体为分子晶体,只存在共价键的晶体为共价晶体,存在离子键的晶体为离子晶体;共价晶体中一定不存在分子间作用力,分子晶体中一般存在共价键,但稀有气体氖由单原子分子形成,固态氖中不存在共价键。
2.A　氯化钠属于离子晶体,氯化铝属于分子晶体,二者沸点相差极大跟它们的晶体类型不同有关,A正确;NaCl属于离子晶体,是由阴、阳离子组成的,NaCl晶体中不存在共价键,B错误;水从液态变成气态属于物理变化,不涉及O—H键断裂,C错误;CO2属于分子晶体,SiO2属于共价晶体,二者晶体类型不相同,熔、沸点相差很大,D错误。
易错分析　臆想物质的晶体类型导致错选。宏观角度应从物质性质判断;微观角度应从物质构成微粒间的作用力判断。
3.D　组成和结构相似,且不存在分子间氢键的分子晶体,一般相对分子质量越大,熔、沸点越高,所以熔点:I2>Cl2;由于NH3分子间存在氢键,故沸点NH3>PH3,A错误。SiO2是共价晶体,CO2是分子晶体,所以熔点:SiO2>CO2;碳原子数相同的烷烃,支链越多,沸点越低,因此沸点:CH3CH2CH2CH2CH3>(CH3)2CHCH2CH3>C(CH3)4,B错误。共价晶体的构成粒子是原子,共价晶体一般不导电,C错误。金属晶体的导电、导热性均与自由电子密切相关,D正确。
易错分析　易忽视NH3分子间存在氢键,而PH3分子间作用力只有范德华力,导致不能正确比较PH3、NH3的沸点高低。
4.D　Si、SiC、金刚石都是共价晶体,共价键越强熔点越高,所以熔点由高到低的顺序为金刚石>SiC>Si,A项正确;一般来说,熔点:共价晶体>离子晶体>分子晶体,则熔点:BN>MgBr2>SiCl4,B项正确;组成和结构相似的分子晶体,一般相对分子质量越大,沸点越高,所以F2、Cl2、Br2、I2的沸点依次升高,C项正确;AsH3、PH3为组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,所以沸点AsH3>PH3,NH3分子间存在氢键,其沸点大于AsH3、PH3,因而沸点:NH3>AsH3>PH3,D项错误。
5.D　晶胞中K+位于顶点和面心,对于顶点K+,距离其最近的钾离子在面心,在晶体中与K+最近且距离相等的K+有12个,A错误;晶胞中钾离子的个数为8×=4,超氧根离子位于棱上和体心,个数为12×+1=4,B错误;超氧化钾晶体是离子晶体,金刚石是由碳原子形成的共价晶体,C错误;设晶体的密度为ρg/cm3,则(2d)3ρ=,解得ρ=,D正确。
易错分析　易因不能正确判断晶胞参数而计算错误。涉及晶体密度计算时,需要首先根据均摊法计算出晶胞中原子个数,进而计算晶胞的质量。注意 dcm不是晶胞的棱长,而是K+与最近的间距离,即该晶胞棱长的一半。
6.A　根据题图O2-的排列方式得,该晶体结构中含O2-的个数为8×=4,即1个Fe3O4晶胞中含有1个“Fe3O4”(2个Fe3+,1个Fe2+,4个O2-),又根据题给信息Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,Fe2+和另一半Fe3+填充在正八面体空隙中,即Fe3O4晶胞中只有一个Fe3+位于正四面体空隙,A项错误;由题图可知,由O2-围成的正四面体空隙有8个,由O2-围成的正八面体体心落在该立方体的体心和棱心,即正八面体数目为1+12×=4,晶体中正四面体空隙数与正八面体空隙数之比为8∶4=2∶1,B项正确;根据11号O2-坐标为(0,0,0)确定该Fe3+坐标为(),C项正确;晶胞体积为(d×10-7)3cm3,该晶体的密度为g·cm-3,D项正确。
思想方法练
1.C　金刚石空间网状结构中,最小的环上有6个碳原子,A正确;氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻且等距离的Cl-有8个,B正确;氯化钠晶体中,每个Na+周围紧邻且等距的Na+有12个,C错误;CO2分子在晶胞的顶点和面心,由均摊法可得1个干冰晶胞中含8×=4个CO2分子,D正确。
2.B　由铁镁合金晶胞结构可知,铁原子处于面心和顶点位置,由均摊法计算可知,铁镁合金晶胞中含有铁原子数为8×=4,A项正确;由题干信息可计算该晶胞的棱长为anm,Mg与Fe之间的最近核间距为anm,B项错误;在该合金中与铁原子等距离且最近的铁原子有12个,C项正确;储氢后的晶体化学式为FeMg2H2,晶体密度为g·cm-3,D项正确。
方法点津　计算晶体密度的方法
3.C　金刚砂晶胞中C原子位于顶点和面心,一个该晶胞中C原子数目为8×=4,Si原子位于晶胞体内,一个该晶胞中Si的原子数目为4,金刚砂的化学式为SiC,A正确;金刚砂和金刚石中C的配位数相同,均为4,B正确;设晶胞棱长为x,则apm,C错误;C位于Si构成的四面体空隙中,D正确。
4.B　图1为晶态二氧化硅投影结构的示意图,A正确;图2结构中原子排列整体无序,其代表的固体是无定形态二氧化硅,B错误;二氧化硅晶体有固定的熔点,无定形态二氧化硅没有固定的熔点,故可根据熔点区别不同结构的二氧化硅,C正确;微粒是否按一定规律周期性有序排列,决定了二氧化硅是晶态还是无定形态,D正确。
5.C　h-BN晶体结构类似于石墨,h-BN晶体中存在大π键,A项正确;c-BN晶体结构类似于金刚石,c-BN晶体中由B、N构成的最小环为六元环,B项正确;以w-BN晶体结构中上面面心的B为研究对象,可知该B周围与其距离相等且最近的N有6个,故B的配位数为6,C项错误;一个题给w-BN晶体结构中含有B的个数为12×=3,N的个数为3,则该晶体结构的质量为g,一个该晶体结构的体积为a2b×10-21cm3,故w-BN晶体的密度可表示为×1021g·cm-3,D项正确。
6.D　基态Se的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4,电子的空间运动状态数=电子所占原子轨道数,基态Se核外有18种不同空间运动状态的电子,A错误;d原子为晶胞图中位于“右前上”的Zn,其原子分数坐标为(),B错误;由图甲可知,两个Se原子间的最短距离为面对角线长的一半,即apm,C错误;一个ZnSe晶胞中含4个Zn,4个Se,其晶体密度为g·cm-3,D正确。
7.B　由均摊法可得,在1个NaCl晶胞中,含Na+8×=4个,A正确;氯化钠晶胞中,钠离子处于氯离子形成的正八面体中心,B错误;Ag+和I-的离子半径大,成键离子受相反电荷离子的电场作用变成椭球形,离子键就向共价键过渡,它们之间的化学键具有离子键和共价键的双重特性,C正确;由图2知离I-最近且等距离的Ag+有四个,即I-的配位数为4,D正确。
8.答案　(1)正八面体　a
(2)6
解析　(1)晶体中,以Na+为中心,在它的上、下、前、后、左、右有6个等距离且最近的Cl-,Na+位于Cl-所围成的正八面体的中心,该正八面体的棱长=晶胞面对角线长的一半=anm。(2)根据晶胞结构示意图,以晶胞中体心Na+为例,晶胞面心Cl-距离其最近且距离相等,即Na+的配位数为6。
9.答案　8　　2-x
解析　配位数是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目,根据四方ZrO2晶胞图知,每个晶胞中离顶点处Zr4+最近的O2-有1个,周围有8个晶胞,故其配位数为8;利用均摊法,1个晶胞中含Zr4+数为8×=4,O2-数为8,晶胞体积为a2cpm3=a2c×10-30cm3,故其密度为g·cm-3;根据化合物中各元素正、负化合价代数和为0知,(+2)x+(+4)(1-x)+(-2)y=0,解得y=2-x。
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