2025-2026学年人教版化学选择性必修2单元检测：第3章 晶体结构与性质（含答案）
文档属性
| 名称 | 2025-2026学年人教版化学选择性必修2单元检测：第3章 晶体结构与性质（含答案） |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 430.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-01-12 00:00:00 | ||
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文档简介
第3章 晶体结构与性质
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.下列说法错误的是( )。
A.气态和液态物质都是由分子构成的
B.超分子的重要特征是分子识别和自组装
C.大多数晶体都是四种典型晶体之间的过渡晶体
D.石墨晶体中既有共价键和范德华力又有类似金属的导电性,属于混合型晶体
2.下列气体中,能与血红蛋白中的Fe2+以配位键结合而引起中毒的是( )。
A.O2 B.CO
C.Cl2 D.N2
3.C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是( )。
A.具有自范性
B.与C60互为同素异形体
C.含有sp3杂化的碳原子
D.化学性质与金刚石有差异
4.下列数据是对应物质的熔点:
物质 BCl3 Al2O3 Na2O NaCl
熔点/℃ -107 2 073 920 801
物质 AlF3 AlCl3 干冰 SiO2
熔点/℃ 1 291 190 -57 1 723
下列判断中错误的是( )。
A.铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体
B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D.Al2O3可能是偏向共价晶体的过渡晶体
5.下列有关晶体的说法正确的是( )。
A.分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
B.共价晶体中共价键越强,熔点越高
C.冰融化时水分子中共价键发生断裂
D.氯化钠熔化时离子键未被破坏
6.尿素(H2NCONH2)是人类最早合成的有机物,工业上生产尿素的反应为N2+3H22NH3、2NH3+CO2H2NCONH2+H2O。尿素分子在一定条件下形成六角形“超分子”(结构如图,图中原子的相对大小不表示实际的大小关系)。下列关于尿素的说法不正确的是( )。
A.尿素制备过程中涉及的无机化合物均为分子晶体
B.尿素制备过程中涉及的无机化合物的沸点由高到低的顺序是H2O>NH3>CO2
C.尿素属于分子晶体
D.“超分子”中尿素分子间不存在氢键
7.下列有关晶体的说法一定正确的是( )。
①共价晶体中只存在非极性共价键
②稀有气体形成的晶体属于分子晶体
③干冰晶体升华时,分子内共价键会发生断裂
④金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
⑤具有离子键的化合物是离子化合物
A.②⑤ B.①③
C.①④ D.④⑤
8.钙钛矿晶体的晶胞结构如图所示,下列说法不正确的是( )。
A.晶体的化学式为CaTiO3
B.其组成元素中电负性最大的是O
C.Ti的基态原子价层电子排布式为3d24s2
D.钙离子与氧离子形成化合物的晶体中微粒间作用力为共价键
9.某化合物的结构示意图如图,下列关于该化合物的叙述正确的是( )。
A.该化合物含有H、O、N、Ni四种元素
B.该化合物是配合物,中心离子的配位数是2,配体是氮元素
C.该化合物属于配合物,中心离子是N
D.该化合物中含有σ键、π键、极性键、非极性键、配位键和氢键
10.二茂铁[(C5H5)2Fe]是由1个二价铁离子和2个环戊烯基负离子构成的,它的发现可以说是有机金属化合物研究中具有里程碑意义的新领域。已知:二茂铁熔点是173 ℃(在100 ℃时开始升华),沸点是249 ℃,不溶于水,易溶于苯、乙醚等非极性溶剂。下列说法正确的是( )。
A.二茂铁属于分子晶体
B.在二茂铁结构中,C5与Fe2+之间形成的化学键类型是离子键
C.已知环戊二烯的结构式为,有5个碳原子采取sp2杂化
D.二价铁离子的基态电子排布式为[Ar]3d44s2
11.几种工业上常见的晶体晶胞或结构(氟化钙、氯化铝、氯化铵)如图所示,下列说法正确的是( )。
A.图1中阴、阳离子的配位数分别为8和4
B.熔点:图2所示物质>图1所示物质
C.图3中与体心原子等距离且最近的顶角原子有8个
D.图3中只存在离子键
12.制备[Cu(NH3)4]SO4·H2O的实验操作如下:
CuSO4溶液蓝色沉淀深蓝色透明溶液深蓝色晶体
下列说法正确的是( )。
A.1 L 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液中所含的Cu2+数目为0.1NA
B.蓝色沉淀为离子晶体,其中只含有离子键
C.0.5 mol NH3·H2O所含的电子数目为10NA
D.制得的配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配位数为6
13.下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)( )。
A.124 g P4含P—P的个数为4NA
B.12 g石墨中含C—C的个数为3NA
C.12 g金刚石中含C—C的个数为2NA
D.60 g SiO2中含Si—O的个数为2NA
14.晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是( )。
A.图1晶体密度为 g·cm-3
B.图1中O原子的配位数为6
C.图2表示的化学式为LiMg2OClxBr1-x
D.Mg2+取代产生的空位有利于Li+传导
15.海底金属软泥是在海底覆盖着的一层红棕色沉积物,蕴藏着大量的资源,含有硅、氧化铁、锰、锌等。如图是从离子晶体Fe3O4中取出的能体现其晶体结构的一个立方体。下列有关说法正确的是( )。
A.Fe位于元素周期表ds区
B.立方体中亚铁离子处于氧离子围成的正八面体中心
C.两个氧离子的最近距离为a
D.该立方体不是Fe3O4的晶胞
16.砷化镉晶胞结构如图。图中“①”和“②”位是“真空”,晶胞参数为a pm,建立如图的原子坐标系,①号位的原子坐标参数为()。已知:砷化镉的摩尔质量为M g·mol-1,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )。
A.砷化镉中Cd与As的原子个数比为3∶2
B.两个Cd原子间最短距离为0.5a pm
C.③号位原子坐标参数为(,1,)
D.该晶胞的密度为 g·cm-3
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(14分)铂钴合金是以铂为基的含钴二元合金,在高温下,铂与钴可无限互溶,其固溶体为面心立方晶格。铂钴合金磁性极强,磁稳定性较高,耐化学腐蚀性很好,主要用于航天航空仪表、电子钟表、磁控管等。
(1)基态钴原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)二氯二吡啶合铂是由Pt2+、Cl-和吡啶结合形成的铂配合物,有顺式和反式两种同分异构体(如图)。科学研究表明,顺式分子具有抗癌活性。
①吡啶分子是大体积平面配体,其结构简式如图所示。每个吡啶分子中含有的σ键数目为 。二氯二吡啶合铂分子中所含的C、N、Cl三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 。
②二氯二吡啶合铂中存在的粒子间作用力有 (填字母)。
a.范德华力 b.氢键
c.金属键 d.非极性键
③反式二氯二吡啶合铂分子是 (填“极性分子”或“非极性分子”)。
(3)某研究小组将平面形的铂配合物分子进行层状堆砌,使每个分子中的铂原子在某一方向上排列成行,构成能导电的“分子金属”,其结构如图所示。
①“分子金属”可以导电,是因为 能沿着其中的金属原子链流动。
②“分子金属”中,铂原子是否以sp3的方式杂化 (填“是”或“否”),其理由是 。
18.(12分)青蒿素转化为双氢青蒿素,其抗疟药效可提高10倍。转化过程如图所示。
回答下列问题。
(1)青蒿素三种元素的电负性由大到小的顺序是 ,双氢青蒿素比青蒿素水溶性好,原因是 。
(2)硼氢化钠(NaBH4)的制备方法为4NaH+B(OCH3)3NaBH4+3CH3ONa。
①图甲是NaH的晶胞,若Na+间最小核间距为b nm,则晶胞棱长为 nm。
甲 乙
②图乙是NaBH4的晶胞,甲、乙两个晶胞中阳离子数目之比是 , NaBH4晶体的密度为 g·cm-3(用含a的代数式表示)。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,图乙中原子1的坐标为(0,0,0),则原子2的坐标为 。
19.(12分)(全国乙卷)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物(MgxFe2-xSiO4)。回答下列问题。
(1)基态Fe原子的价层电子排布式为 。橄榄石中,各元素电负性大小顺序为 ,铁的化合价为 。
(2)已知一些物质的熔点数据如下表。
物质 熔点/℃
NaCl 800.7
SiCl4 -68.8
GeCl4 -51.5
SnCl4 -34.1
Na与Si均为第三周期元素。NaCl熔点明显高于SiCl4,原因是 。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因: 。SiCl4的空间结构为 ,其中Si的轨道杂化形式为 。
(3)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于立方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示,晶胞中含有 个Mg。该物质化学式为 ,B—B最近距离为 。
20.(14分)铍及其化合物的应用正日益被重视。
(1)最重要的含铍矿物是绿柱石,含2%铬(Cr)的绿柱石即为祖母绿。基态Cr原子价层电子的轨道表示式为 。
(2)铍与相邻主族的铝元素性质相似。下列有关铍和铝的叙述正确的有 (填字母)。
A.都属于p区主族元素
B.电负性都比镁大
C.第一电离能都比镁大
D.氯化物的水溶液pH均小于7
(3)铍、铝晶体都是由金属原子密置层在三维空间堆积而成。铍的熔点(1 551 K)比铝的熔点(930 K)高,原因是 。
(4)氯化铍在气态时存在BeCl2分子(a)和二聚分子(BeCl2)2(b),固态时则具有如下图所示的链状结构(c)。
①a属于 (填“极性”或“非极性”)分子。
②二聚分子(BeCl2)2中Be原子的杂化方式相同,且所有原子都在同一平面上。则分子中提供孤电子对形成配位键的是 ;Be原子的杂化方式为 ;二聚分子的结构式为 。
(5)BeO立方晶胞如图所示。若BeO晶体的密度为d g·cm-3,则a= 。(阿伏加德罗常数的值用NA表示,写出计算式即可)。
第3章 晶体结构与性质
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.、A
气态和液态的物质可能是由离子构成的,可能是由金属阳离子和自由电子构成的,如气态氯化钠是由阴、阳离子构成的,液态的Hg是由金属阳离子和自由电子构成的,故A项错误。超分子通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起,组成复杂的、有组织的聚集体,具有分子识别与自组装的特征,故B项正确。典型晶体很少,实际上晶体中各种作用力都存在,依成分比例不同为过渡晶体,故C项正确。石墨晶体层与层之间是分子间作用力,层内碳原子之间形成共价键,有自由移动的电子能导电,是一种混合型晶体,故D项正确。
2.B
CO能与人体血红蛋白中的Fe2+以配位键结合,CO与血红蛋白中的Fe2+结合的能力远远强于O2与血红蛋白中Fe2+结合的能力,因此CO一旦与血红蛋白中的Fe2+结合,O2就很难与血红蛋白中的Fe2+结合,人体出现缺氧现象,即引起中毒。
3.A
晶体具有自范性,非晶体没有自范性,碳玻璃为非晶态,因此碳玻璃没有自范性,故A项错误。
4.B
表中氯化铝、氯化硼和干冰的沸点都较低,是分子晶体,B项错误。
5.B
分子的稳定性与化学键的键能有关,与分子间作用力无关,A项错误。冰融化时破坏的是分子间作用力,C项错误。氯化钠熔化时离子键被破坏,D项错误。
6.D
尿素属于分子晶体;尿素制备过程中涉及的无机化合物有水、氨、二氧化碳,这三种物质均属于分子晶体,沸点由高到低的顺序是H2O>NH3>CO2,这是由于这三种物质的晶体类型相同,但H2O和NH3都存在分子间氢键,且H2O分子间的氢键作用力强于NH3;由于存在的粒子为分子,应从分子间作用力方面考虑,H与N相连,且分子内还含有极性较强的CO,可以想到分子间可形成氢键。
7.A
①共价晶体是原子之间通过共价键形成的晶体,同种元素原子之间形成非极性键,不同种元素原子之间形成极性键,如二氧化硅是共价晶体,晶体中Si—O是极性键,故①错误;②稀有气体是单原子分子,分子之间通过分子间作用力形成分子晶体,故②正确;③干冰晶体属于分子晶体,分子之间通过分子间作用力形成晶体,升华时分子间距离增大,破坏分子间作用力,没有破坏化学键,故③错误;④金属元素和非金属元素形成的化合物可能是共价化合物,如氯化铝,故④错误;⑤含有离子键的化合物是离子化合物,故⑤正确。
8.D
根据晶胞结构图,晶胞中,Ca原子数为1,Ti原子数为8×=1,O原子数为12×=3,晶体的化学式为CaTiO3,A项正确。组成元素中电负性为O>Ti>Ca,B项正确。Ti的基态原子价层电子排布式为3d24s2,C项正确。钙离子与氧离子间的作用力为离子键,D项错误。
9.D
键线式中各个点代表C原子,结合结构示意图中的N、H、O、Ni元素,所以该化合物由五种元素组成,A项错误。该化合物存在配位键N→Ni,属于配合物,中心离子形成了4个配位键,故配位数为4,N原子是配位原子,B项错误。提供空轨道的中心原子是Ni,C项错误。单键属于σ键,CN双键有1个σ键和1个π键,且是极性键,C—C属于非极性键,N→Ni属于配位键,H…O属于氢键,D项正确。
10.A
根据题给信息知,二茂铁易升华,易溶于有机溶剂,可以推断它应为分子晶体,则C5与Fe2+之间不可能形成离子键,而应为配位键,A项正确、B项错误。由环戊二烯的结构式知,仅1号碳原子形成四个单键,为sp3杂化,其余4个碳均为sp2杂化,C项错误。铁原子失去4s轨道上的2个电子即为Fe2+,Fe2+的基态电子排布式应为[Ar]3d6,D项错误。
11.C
由图1可知,晶胞中白球个数为8×+6×=4,灰球个数为8,个数比为4∶8=1∶2,根据化学式CaF2可知,白球代表Ca2+,灰球代表F-,灰球位于相邻的4个白球所形成的正四面体的体心,因此,所示CaF2晶体中F-配位数为4,则Ca2+配位数为8,A项错误。氯化铝是共价化合物,图2代表AlCl3,是分子晶体,图1代表CaF2,是离子晶体,一般离子晶体的熔点高于分子晶体的,故CaF2的熔点高于AlCl3,B项错误。图3中与体心原子小黑球等距离且最近的顶角原子大白球有8个,C项正确。图3晶胞中大白球个数为8×=1,灰球个数为4,小黑球个数为1,根据氯化铵的化学式NH4Cl可知图3代表该物质,NH4Cl中铵根离子和氯离子间存在离子键,铵根离子内N和H原子间存在共价键,D项错误。
12.C
向硫酸铜溶液中滴加氨水得到氢氧化铜沉淀,继续滴加氨水,氢氧化铜沉淀溶解生成深蓝色的四氨合铜离子,加入乙醇,降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度得到[Cu(NH3)4]SO4·H2O深蓝色晶体。硫酸铜属于强酸弱碱盐,铜离子发生水解,所以1 L 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液中所含的Cu2+数目小于0.1NA,A项错误。蓝色沉淀为氢氧化铜,属于离子晶体,其中O和H以共价键结合,含有共价键,B项错误。1个NH3·H2O含有20个电子,所以0.5 mol NH3·H2O所含的电子数目为10NA,C项正确。配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的中心离子配位数为4,D项错误。
13.C
1个P4中含6个P—P,124 g P4中P—P物质的量为×6=6 mol,含P—P的个数为6NA,A项错误。石墨中n(C)∶n(C—C)=2∶3,12 g石墨中C—C物质的量为=1.5 mol,含C—C的个数为1.5NA,B项错误。金刚石中n(C)∶n(C—C)=1∶2,12 g金刚石中含C—C的物质的量为×2=2 mol,含C—C的个数为2NA,C项正确。SiO2中每个Si原子形成4个Si—O,60 g SiO2中含有Si—O的物质的量为×4=4 mol,含Si—O的个数为4NA,D项错误。
14.C
图2晶胞中Li的个数为1,O的个数为1,Cl和Br的个数之和也为1,结合化合价代数和为0,则该晶体的化学式为LiMgOClxBr1-x,C项错误。
15.C
Fe位于元素周期表第四周期第Ⅷ族,属于d区,A项错误。亚铁离子处于氧离子围成的正四面体中心,B项错误。晶胞参数为a,两个氧离子间的最近距离为立方体面对角线长度的一半,为a,C项正确。该立方体中Fe2+位于晶胞内,含有1个Fe2+,Fe3+位于顶角和面心,共含有4×+3×=2个Fe3+,O2-位于棱上和体心,共含有12×+1=4个O2-,是Fe3O4的晶胞,D项错误。
16.D
一个晶胞中含有6个Cd和4个As,即含有2个Cd3As2,故该晶胞的密度为 g·cm-3,D项错误。
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.
(1)
(2)①11 N>Cl>C ②ad ③非极性分子
(3)①电子 ②否 若铂原子轨道为sp3杂化,则该分子结构为四面体形,非平面形
18.
(1)O>C>H 双氢青蒿素分子中含有羟基(—OH),与水分子之间存在氢键
(2)①b ②1∶1 ()
(1)在青蒿素中含有C、H、O三种元素,元素的非金属性越强,该元素的电负性就越大,元素的非金属性O>C>H,所以元素的电负性为O>C>H,双氢青蒿素比青蒿素水溶性好,这是由于在双氢青蒿素分子中含有羟基,羟基与水分子之间可以形成氢键,增加了分子之间的吸引作用,导致物质的溶解性更好,溶解度更大。(2)①根据题干图示可知,在NaH的晶胞中Na+最小核间距为晶胞面对角线的一半,若Na+间最小核间距为b nm,设晶胞棱长为x nm,则x·=b,解得晶胞棱长x=b nm;②按照均摊法计算NaH晶胞中Na+的数目:8×+6×=4,NaBH4晶胞中Na+的数目:6×+4×=4,所以甲、乙两个晶胞中Na+的数目比为1∶1,在NaBH4晶胞中B的数目为8×+4×+1=4,根据晶体密度定义式可得晶体的密度ρ= g·cm-3= g·cm-3= g·cm-3,以晶胞参数为单位长度建立的坐标系,图乙中原子1的坐标为(0,0,0),根据晶胞中原子的相对位置,可知原子2的坐标为()。
19.
(1)3d64s2 O>Si>Fe>Mg +2
(2)NaCl是离子晶体,SiCl4是分子晶体 SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点逐渐升高。同是分子晶体,范德华力随相对分子质量增大而增大 正四面体 sp3
(3)1 MgB2 a
20.
①a属于 (填“极性”或“非极性”)分子。
②二聚分子(BeCl2)2中Be原子的杂化方式相同,且所有原子都在同一平面上。则分子中提供孤电子对形成配位键的是 ;Be原子的杂化方式为 ;二聚分子的结构式为 。
(5)BeO立方晶胞如图所示。若BeO晶体的密度为d g·cm-3,则a= 。(阿伏加德罗常数的值用NA表示,写出计算式即可)。
(1)
(2)BD
(3)Be原子半径比Al原子半径小,金属键更强
(4)①非极性 ②Cl sp2
(5)×107
每个BeO立方晶胞中Be2+数目为4,O2-数目为8×+6×=4,根据摩尔质量列等式:(a×10-7)3 cm3××NA mol-1×d g·cm-3=25 g·mol-1,则a=×107。
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.下列说法错误的是( )。
A.气态和液态物质都是由分子构成的
B.超分子的重要特征是分子识别和自组装
C.大多数晶体都是四种典型晶体之间的过渡晶体
D.石墨晶体中既有共价键和范德华力又有类似金属的导电性,属于混合型晶体
2.下列气体中,能与血红蛋白中的Fe2+以配位键结合而引起中毒的是( )。
A.O2 B.CO
C.Cl2 D.N2
3.C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是( )。
A.具有自范性
B.与C60互为同素异形体
C.含有sp3杂化的碳原子
D.化学性质与金刚石有差异
4.下列数据是对应物质的熔点:
物质 BCl3 Al2O3 Na2O NaCl
熔点/℃ -107 2 073 920 801
物质 AlF3 AlCl3 干冰 SiO2
熔点/℃ 1 291 190 -57 1 723
下列判断中错误的是( )。
A.铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体
B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D.Al2O3可能是偏向共价晶体的过渡晶体
5.下列有关晶体的说法正确的是( )。
A.分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
B.共价晶体中共价键越强,熔点越高
C.冰融化时水分子中共价键发生断裂
D.氯化钠熔化时离子键未被破坏
6.尿素(H2NCONH2)是人类最早合成的有机物,工业上生产尿素的反应为N2+3H22NH3、2NH3+CO2H2NCONH2+H2O。尿素分子在一定条件下形成六角形“超分子”(结构如图,图中原子的相对大小不表示实际的大小关系)。下列关于尿素的说法不正确的是( )。
A.尿素制备过程中涉及的无机化合物均为分子晶体
B.尿素制备过程中涉及的无机化合物的沸点由高到低的顺序是H2O>NH3>CO2
C.尿素属于分子晶体
D.“超分子”中尿素分子间不存在氢键
7.下列有关晶体的说法一定正确的是( )。
①共价晶体中只存在非极性共价键
②稀有气体形成的晶体属于分子晶体
③干冰晶体升华时,分子内共价键会发生断裂
④金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
⑤具有离子键的化合物是离子化合物
A.②⑤ B.①③
C.①④ D.④⑤
8.钙钛矿晶体的晶胞结构如图所示,下列说法不正确的是( )。
A.晶体的化学式为CaTiO3
B.其组成元素中电负性最大的是O
C.Ti的基态原子价层电子排布式为3d24s2
D.钙离子与氧离子形成化合物的晶体中微粒间作用力为共价键
9.某化合物的结构示意图如图,下列关于该化合物的叙述正确的是( )。
A.该化合物含有H、O、N、Ni四种元素
B.该化合物是配合物,中心离子的配位数是2,配体是氮元素
C.该化合物属于配合物,中心离子是N
D.该化合物中含有σ键、π键、极性键、非极性键、配位键和氢键
10.二茂铁[(C5H5)2Fe]是由1个二价铁离子和2个环戊烯基负离子构成的,它的发现可以说是有机金属化合物研究中具有里程碑意义的新领域。已知:二茂铁熔点是173 ℃(在100 ℃时开始升华),沸点是249 ℃,不溶于水,易溶于苯、乙醚等非极性溶剂。下列说法正确的是( )。
A.二茂铁属于分子晶体
B.在二茂铁结构中,C5与Fe2+之间形成的化学键类型是离子键
C.已知环戊二烯的结构式为,有5个碳原子采取sp2杂化
D.二价铁离子的基态电子排布式为[Ar]3d44s2
11.几种工业上常见的晶体晶胞或结构(氟化钙、氯化铝、氯化铵)如图所示,下列说法正确的是( )。
A.图1中阴、阳离子的配位数分别为8和4
B.熔点:图2所示物质>图1所示物质
C.图3中与体心原子等距离且最近的顶角原子有8个
D.图3中只存在离子键
12.制备[Cu(NH3)4]SO4·H2O的实验操作如下:
CuSO4溶液蓝色沉淀深蓝色透明溶液深蓝色晶体
下列说法正确的是( )。
A.1 L 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液中所含的Cu2+数目为0.1NA
B.蓝色沉淀为离子晶体,其中只含有离子键
C.0.5 mol NH3·H2O所含的电子数目为10NA
D.制得的配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配位数为6
13.下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)( )。
A.124 g P4含P—P的个数为4NA
B.12 g石墨中含C—C的个数为3NA
C.12 g金刚石中含C—C的个数为2NA
D.60 g SiO2中含Si—O的个数为2NA
14.晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是( )。
A.图1晶体密度为 g·cm-3
B.图1中O原子的配位数为6
C.图2表示的化学式为LiMg2OClxBr1-x
D.Mg2+取代产生的空位有利于Li+传导
15.海底金属软泥是在海底覆盖着的一层红棕色沉积物,蕴藏着大量的资源,含有硅、氧化铁、锰、锌等。如图是从离子晶体Fe3O4中取出的能体现其晶体结构的一个立方体。下列有关说法正确的是( )。
A.Fe位于元素周期表ds区
B.立方体中亚铁离子处于氧离子围成的正八面体中心
C.两个氧离子的最近距离为a
D.该立方体不是Fe3O4的晶胞
16.砷化镉晶胞结构如图。图中“①”和“②”位是“真空”,晶胞参数为a pm,建立如图的原子坐标系,①号位的原子坐标参数为()。已知:砷化镉的摩尔质量为M g·mol-1,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )。
A.砷化镉中Cd与As的原子个数比为3∶2
B.两个Cd原子间最短距离为0.5a pm
C.③号位原子坐标参数为(,1,)
D.该晶胞的密度为 g·cm-3
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(14分)铂钴合金是以铂为基的含钴二元合金,在高温下,铂与钴可无限互溶,其固溶体为面心立方晶格。铂钴合金磁性极强,磁稳定性较高,耐化学腐蚀性很好,主要用于航天航空仪表、电子钟表、磁控管等。
(1)基态钴原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)二氯二吡啶合铂是由Pt2+、Cl-和吡啶结合形成的铂配合物,有顺式和反式两种同分异构体(如图)。科学研究表明,顺式分子具有抗癌活性。
①吡啶分子是大体积平面配体,其结构简式如图所示。每个吡啶分子中含有的σ键数目为 。二氯二吡啶合铂分子中所含的C、N、Cl三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 。
②二氯二吡啶合铂中存在的粒子间作用力有 (填字母)。
a.范德华力 b.氢键
c.金属键 d.非极性键
③反式二氯二吡啶合铂分子是 (填“极性分子”或“非极性分子”)。
(3)某研究小组将平面形的铂配合物分子进行层状堆砌,使每个分子中的铂原子在某一方向上排列成行,构成能导电的“分子金属”,其结构如图所示。
①“分子金属”可以导电,是因为 能沿着其中的金属原子链流动。
②“分子金属”中,铂原子是否以sp3的方式杂化 (填“是”或“否”),其理由是 。
18.(12分)青蒿素转化为双氢青蒿素,其抗疟药效可提高10倍。转化过程如图所示。
回答下列问题。
(1)青蒿素三种元素的电负性由大到小的顺序是 ,双氢青蒿素比青蒿素水溶性好,原因是 。
(2)硼氢化钠(NaBH4)的制备方法为4NaH+B(OCH3)3NaBH4+3CH3ONa。
①图甲是NaH的晶胞,若Na+间最小核间距为b nm,则晶胞棱长为 nm。
甲 乙
②图乙是NaBH4的晶胞,甲、乙两个晶胞中阳离子数目之比是 , NaBH4晶体的密度为 g·cm-3(用含a的代数式表示)。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,图乙中原子1的坐标为(0,0,0),则原子2的坐标为 。
19.(12分)(全国乙卷)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物(MgxFe2-xSiO4)。回答下列问题。
(1)基态Fe原子的价层电子排布式为 。橄榄石中,各元素电负性大小顺序为 ,铁的化合价为 。
(2)已知一些物质的熔点数据如下表。
物质 熔点/℃
NaCl 800.7
SiCl4 -68.8
GeCl4 -51.5
SnCl4 -34.1
Na与Si均为第三周期元素。NaCl熔点明显高于SiCl4,原因是 。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因: 。SiCl4的空间结构为 ,其中Si的轨道杂化形式为 。
(3)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于立方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示,晶胞中含有 个Mg。该物质化学式为 ,B—B最近距离为 。
20.(14分)铍及其化合物的应用正日益被重视。
(1)最重要的含铍矿物是绿柱石,含2%铬(Cr)的绿柱石即为祖母绿。基态Cr原子价层电子的轨道表示式为 。
(2)铍与相邻主族的铝元素性质相似。下列有关铍和铝的叙述正确的有 (填字母)。
A.都属于p区主族元素
B.电负性都比镁大
C.第一电离能都比镁大
D.氯化物的水溶液pH均小于7
(3)铍、铝晶体都是由金属原子密置层在三维空间堆积而成。铍的熔点(1 551 K)比铝的熔点(930 K)高,原因是 。
(4)氯化铍在气态时存在BeCl2分子(a)和二聚分子(BeCl2)2(b),固态时则具有如下图所示的链状结构(c)。
①a属于 (填“极性”或“非极性”)分子。
②二聚分子(BeCl2)2中Be原子的杂化方式相同,且所有原子都在同一平面上。则分子中提供孤电子对形成配位键的是 ;Be原子的杂化方式为 ;二聚分子的结构式为 。
(5)BeO立方晶胞如图所示。若BeO晶体的密度为d g·cm-3,则a= 。(阿伏加德罗常数的值用NA表示,写出计算式即可)。
第3章 晶体结构与性质
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.、A
气态和液态的物质可能是由离子构成的,可能是由金属阳离子和自由电子构成的,如气态氯化钠是由阴、阳离子构成的,液态的Hg是由金属阳离子和自由电子构成的,故A项错误。超分子通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起,组成复杂的、有组织的聚集体,具有分子识别与自组装的特征,故B项正确。典型晶体很少,实际上晶体中各种作用力都存在,依成分比例不同为过渡晶体,故C项正确。石墨晶体层与层之间是分子间作用力,层内碳原子之间形成共价键,有自由移动的电子能导电,是一种混合型晶体,故D项正确。
2.B
CO能与人体血红蛋白中的Fe2+以配位键结合,CO与血红蛋白中的Fe2+结合的能力远远强于O2与血红蛋白中Fe2+结合的能力,因此CO一旦与血红蛋白中的Fe2+结合,O2就很难与血红蛋白中的Fe2+结合,人体出现缺氧现象,即引起中毒。
3.A
晶体具有自范性,非晶体没有自范性,碳玻璃为非晶态,因此碳玻璃没有自范性,故A项错误。
4.B
表中氯化铝、氯化硼和干冰的沸点都较低,是分子晶体,B项错误。
5.B
分子的稳定性与化学键的键能有关,与分子间作用力无关,A项错误。冰融化时破坏的是分子间作用力,C项错误。氯化钠熔化时离子键被破坏,D项错误。
6.D
尿素属于分子晶体;尿素制备过程中涉及的无机化合物有水、氨、二氧化碳,这三种物质均属于分子晶体,沸点由高到低的顺序是H2O>NH3>CO2,这是由于这三种物质的晶体类型相同,但H2O和NH3都存在分子间氢键,且H2O分子间的氢键作用力强于NH3;由于存在的粒子为分子,应从分子间作用力方面考虑,H与N相连,且分子内还含有极性较强的CO,可以想到分子间可形成氢键。
7.A
①共价晶体是原子之间通过共价键形成的晶体,同种元素原子之间形成非极性键,不同种元素原子之间形成极性键,如二氧化硅是共价晶体,晶体中Si—O是极性键,故①错误;②稀有气体是单原子分子,分子之间通过分子间作用力形成分子晶体,故②正确;③干冰晶体属于分子晶体,分子之间通过分子间作用力形成晶体,升华时分子间距离增大,破坏分子间作用力,没有破坏化学键,故③错误;④金属元素和非金属元素形成的化合物可能是共价化合物,如氯化铝,故④错误;⑤含有离子键的化合物是离子化合物,故⑤正确。
8.D
根据晶胞结构图,晶胞中,Ca原子数为1,Ti原子数为8×=1,O原子数为12×=3,晶体的化学式为CaTiO3,A项正确。组成元素中电负性为O>Ti>Ca,B项正确。Ti的基态原子价层电子排布式为3d24s2,C项正确。钙离子与氧离子间的作用力为离子键,D项错误。
9.D
键线式中各个点代表C原子,结合结构示意图中的N、H、O、Ni元素,所以该化合物由五种元素组成,A项错误。该化合物存在配位键N→Ni,属于配合物,中心离子形成了4个配位键,故配位数为4,N原子是配位原子,B项错误。提供空轨道的中心原子是Ni,C项错误。单键属于σ键,CN双键有1个σ键和1个π键,且是极性键,C—C属于非极性键,N→Ni属于配位键,H…O属于氢键,D项正确。
10.A
根据题给信息知,二茂铁易升华,易溶于有机溶剂,可以推断它应为分子晶体,则C5与Fe2+之间不可能形成离子键,而应为配位键,A项正确、B项错误。由环戊二烯的结构式知,仅1号碳原子形成四个单键,为sp3杂化,其余4个碳均为sp2杂化,C项错误。铁原子失去4s轨道上的2个电子即为Fe2+,Fe2+的基态电子排布式应为[Ar]3d6,D项错误。
11.C
由图1可知,晶胞中白球个数为8×+6×=4,灰球个数为8,个数比为4∶8=1∶2,根据化学式CaF2可知,白球代表Ca2+,灰球代表F-,灰球位于相邻的4个白球所形成的正四面体的体心,因此,所示CaF2晶体中F-配位数为4,则Ca2+配位数为8,A项错误。氯化铝是共价化合物,图2代表AlCl3,是分子晶体,图1代表CaF2,是离子晶体,一般离子晶体的熔点高于分子晶体的,故CaF2的熔点高于AlCl3,B项错误。图3中与体心原子小黑球等距离且最近的顶角原子大白球有8个,C项正确。图3晶胞中大白球个数为8×=1,灰球个数为4,小黑球个数为1,根据氯化铵的化学式NH4Cl可知图3代表该物质,NH4Cl中铵根离子和氯离子间存在离子键,铵根离子内N和H原子间存在共价键,D项错误。
12.C
向硫酸铜溶液中滴加氨水得到氢氧化铜沉淀,继续滴加氨水,氢氧化铜沉淀溶解生成深蓝色的四氨合铜离子,加入乙醇,降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度得到[Cu(NH3)4]SO4·H2O深蓝色晶体。硫酸铜属于强酸弱碱盐,铜离子发生水解,所以1 L 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液中所含的Cu2+数目小于0.1NA,A项错误。蓝色沉淀为氢氧化铜,属于离子晶体,其中O和H以共价键结合,含有共价键,B项错误。1个NH3·H2O含有20个电子,所以0.5 mol NH3·H2O所含的电子数目为10NA,C项正确。配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的中心离子配位数为4,D项错误。
13.C
1个P4中含6个P—P,124 g P4中P—P物质的量为×6=6 mol,含P—P的个数为6NA,A项错误。石墨中n(C)∶n(C—C)=2∶3,12 g石墨中C—C物质的量为=1.5 mol,含C—C的个数为1.5NA,B项错误。金刚石中n(C)∶n(C—C)=1∶2,12 g金刚石中含C—C的物质的量为×2=2 mol,含C—C的个数为2NA,C项正确。SiO2中每个Si原子形成4个Si—O,60 g SiO2中含有Si—O的物质的量为×4=4 mol,含Si—O的个数为4NA,D项错误。
14.C
图2晶胞中Li的个数为1,O的个数为1,Cl和Br的个数之和也为1,结合化合价代数和为0,则该晶体的化学式为LiMgOClxBr1-x,C项错误。
15.C
Fe位于元素周期表第四周期第Ⅷ族,属于d区,A项错误。亚铁离子处于氧离子围成的正四面体中心,B项错误。晶胞参数为a,两个氧离子间的最近距离为立方体面对角线长度的一半,为a,C项正确。该立方体中Fe2+位于晶胞内,含有1个Fe2+,Fe3+位于顶角和面心,共含有4×+3×=2个Fe3+,O2-位于棱上和体心,共含有12×+1=4个O2-,是Fe3O4的晶胞,D项错误。
16.D
一个晶胞中含有6个Cd和4个As,即含有2个Cd3As2,故该晶胞的密度为 g·cm-3,D项错误。
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.
(1)
(2)①11 N>Cl>C ②ad ③非极性分子
(3)①电子 ②否 若铂原子轨道为sp3杂化,则该分子结构为四面体形,非平面形
18.
(1)O>C>H 双氢青蒿素分子中含有羟基(—OH),与水分子之间存在氢键
(2)①b ②1∶1 ()
(1)在青蒿素中含有C、H、O三种元素,元素的非金属性越强,该元素的电负性就越大,元素的非金属性O>C>H,所以元素的电负性为O>C>H,双氢青蒿素比青蒿素水溶性好,这是由于在双氢青蒿素分子中含有羟基,羟基与水分子之间可以形成氢键,增加了分子之间的吸引作用,导致物质的溶解性更好,溶解度更大。(2)①根据题干图示可知,在NaH的晶胞中Na+最小核间距为晶胞面对角线的一半,若Na+间最小核间距为b nm,设晶胞棱长为x nm,则x·=b,解得晶胞棱长x=b nm;②按照均摊法计算NaH晶胞中Na+的数目:8×+6×=4,NaBH4晶胞中Na+的数目:6×+4×=4,所以甲、乙两个晶胞中Na+的数目比为1∶1,在NaBH4晶胞中B的数目为8×+4×+1=4,根据晶体密度定义式可得晶体的密度ρ= g·cm-3= g·cm-3= g·cm-3,以晶胞参数为单位长度建立的坐标系,图乙中原子1的坐标为(0,0,0),根据晶胞中原子的相对位置,可知原子2的坐标为()。
19.
(1)3d64s2 O>Si>Fe>Mg +2
(2)NaCl是离子晶体,SiCl4是分子晶体 SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点逐渐升高。同是分子晶体,范德华力随相对分子质量增大而增大 正四面体 sp3
(3)1 MgB2 a
20.
①a属于 (填“极性”或“非极性”)分子。
②二聚分子(BeCl2)2中Be原子的杂化方式相同,且所有原子都在同一平面上。则分子中提供孤电子对形成配位键的是 ;Be原子的杂化方式为 ;二聚分子的结构式为 。
(5)BeO立方晶胞如图所示。若BeO晶体的密度为d g·cm-3,则a= 。(阿伏加德罗常数的值用NA表示,写出计算式即可)。
(1)
(2)BD
(3)Be原子半径比Al原子半径小,金属键更强
(4)①非极性 ②Cl sp2
(5)×107
每个BeO立方晶胞中Be2+数目为4,O2-数目为8×+6×=4,根据摩尔质量列等式:(a×10-7)3 cm3××NA mol-1×d g·cm-3=25 g·mol-1,则a=×107。