人教版高中化学选修3第三章《 晶体结构与性质》单元测试题（解析版）

第三章《 晶体结构与性质》单元测试题
一、单选题(每小题只有一个正确答案)
1.短周期非金属元素X和Y能形成XY2型化合物，下列有关XY2的判断不正确的是(　　)
A． XY2一定是分子晶体
B． XY2的电子式可能是:: :X: ::
C． XY2水溶液不可能呈碱性
D． X可能是ⅣA，ⅤA或ⅥA族元素。
2.金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积，下图(a)、(b)、(c)分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为(　　)

A． 3∶2∶1
B． 11∶8∶4
C． 9∶8∶4
D． 21∶14∶9
3.金属键具有的性质是（　　）
A． 饱和性
B． 方向性
C． 无饱和性和方向性
D． 既有饱和性又有方向性
4.下列关于晶体的叙述中错误的是（　　）
A． 金刚石中由共价键形成的最小的碳原子环上有六个碳原子　
B． NaCl晶胞中共有4个Na+和4个Cl﹣　
C． 在CsCl晶体中每个Cs+周围紧邻的有8个Cl﹣，而和每个Cs+等距离紧邻的也有8个Cs+　
D． 在面心立方最密堆积的金属晶体中，每个金属原子周围紧邻的有12个金属原子
5.如图所示，食盐晶体由钠离子和氯离子构成。已知食盐的M＝58.5 g·mol－1，食盐的密度是2.2 g·cm－3，阿伏加德罗常数为6.0×1023mol－1，在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离最接近下列哪个数据(　　)

A． 3.0×10－8cm
B． 3.5×10－8cm
C． 4.0×10－8cm
D． 5.0×10－8cm
6.下列叙述中正确的是(　　)
A． 有阳离子的晶体一定有阴离子
B． 有阳离子的晶体一定是化合物
C． 由单质组成的晶体如果固态时能导电也不一定是金属晶体
D． 金属晶体都具有较高的熔点和银白色的金属光泽
7.结合课本上干冰晶体图分析每个CO2分子周围距离相等且最近的CO2分子数目为( )

A． 6
B． 8
C． 10
D． 12
8.已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法正确的是(　　)
A． C3N4晶体是分子晶体
B． C3N4晶体中C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要长
C． C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子连接3个C原子
D． C3N4晶体中微粒间通过离子键结合
9.某晶体中含有A，B，C三种元素，其排列方式如图所示，晶体中A，B，C的原子个数之比依次为（　　）

A． 1∶3∶1
B． 2∶3∶1
C． 8∶6∶1
D． 4∶3∶1
10.如图是氯化铯晶体的晶胞(晶体中的最小重复单元)，已知晶体中两个最近的Cs＋离子核间距离为a cm，氯化铯的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体的密度是(　　)

A．g·cm－3
B．g·cm－3
C．g·cm－3
D．g·cm－3
11.将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅（Si3N4）固体，氮化硅是一种新型的耐高温、耐磨材料，在工业上有广泛的应用。则氮化硅所属的晶体类型是( )
A． 原子晶体　　
B． 分子晶体
C． 混合晶体　　
D． 无法确定
12.最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为(　　)

A． Mg2CNi3
B． MgC2Ni
C． MgCNi2
D． MgCNi3
13.两种金属A和B，已知A，B常温下为固态，且A，B属于质软的轻金属，由A，B熔合而成的合金不可能具有的性质有(　　)
A． 导电、导热、延展性较纯A或纯B金属强
B． 常温下为液态
C． 硬度较大，可制造飞机
D． 有固定的熔点和沸点
14.由短周期元素构成的某离子化合物中，一个阳离子和一个阴离子核外电子数之和为20。下列说法中正确的是(　　)
A． 晶体中阳离子和阴离子的个数不一定相等
B． 晶体中一定只有离子键没有共价键
C． 所含元素一定不在同一周期也不在第一周期
D． 晶体中阳离子半径一定大于阴离子半径
15.下列说法正确的是(　　)
A． 分子晶体中一定存在分子间作用力，不一定存在共价键
B． 分子中含两个氢原子的酸一定是二元酸
C． 含有共价键的晶体一定是分子晶体
D． 元素的非金属性越强，其单质的活泼性一定越强
二、填空题
16.如图所示，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na＋或Cl－所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。

NaCl晶胞
(1)请将其中代表Na＋的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成NaCl晶体的结构示意图。
(2)在晶体中，每个Na＋的周围与它最接近且距离相等的Na＋共有________个。
(3)晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。在NaCl晶胞中正六面体的顶角上、面上、棱上的Na＋或Cl－为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Cl－的个数等于________，即________(填计算式)；Na＋的个数等于________，即________(填计算式)。
(4)设NaCl的摩尔质量为M g/mol，食盐晶体的密度为ρ g/cm3，阿伏加德罗常数为NA，食盐晶体中两个距离最近的钠离子间的距离为________cm。
17.用于金属焊接的某种焊条，其药皮由大理石、水泥、硅铁等配制而成。
（1）Al的原子结构示意图为_____________________；Al与NaOH溶液反应的离子方程式为_______________________________________________。
(2)30Si的原子的中子数为_________；SiO2晶体类型为__________________。
（3）Al3+与Yn－的电子数相同，Y所在族的各元素的氢化物的水溶液均显酸性，则该族氢化物中沸点最低的是________。
（4）焊接过程中，药皮在高温下产生了熔渣和使金属不被氧化的气体，该气体是__________。
（5）经处理后的熔渣36.0g（仅含Fe2O3、Al2O3、SiO2），加入足量稀盐酸，分离得到11.0g固体；滤液中加入过量NaOH溶液，分离得到21.4g固体；则此熔渣中Al2O3的质量分数为__________________。
18.(1)金属导电是靠________，该粒子在外加电场作用下发生定向移动形成电流，金属导电能力随温度升高而________；电解质溶液导电是靠________，电解质溶液导电能力随温度升高而________。
(2)金属晶体中金属原子的价电子数越________，原子半径越________，金属阳离子与自由电子之间的静电作用就越强，金属键就越________，因此，金属晶体的熔、沸点就越________，硬度就越________。如Na、Mg、Al的熔点由高到低的顺序为____________________，硬度由大到小的顺序为________________。
19.(1)科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯与钾的化合物，该物质在低温时是一种超导体，其晶胞如图所示，该物质中K原子和C60分子的个数比为________。

(2)继C60后，科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象：熔点Si60>N60>C60，而破坏分子所需要的能量N60>C60>Si60，其原因是__________________________________________________。
20.德国和美国科学家首次制出了由20个碳原子组成的空心笼分子C20，该笼状结构是由许多正五边形构成的(如左图所示)。请回答：

(1)C20分子中共有________个正五边形，共有________条棱边。C20晶体属于________。(填晶体类型)
(2)科学界拟合成一种“二重构造”的球形分子(C60Si60)，即把“足球型”的C60置于“足球型”的Si60内，并把硅原子与碳原子以共价键结合。合成“二重构造”球形分子C60Si60的化学反应类似于________(填序号)。
A．由乙烯制聚乙烯
B．乙酸与乙醇制乙酸乙酯
C．乙醇制乙醛
D．乙烯与丙烯合成乙丙树脂
三、推断题
21.有A，B，C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl 4种元素的一种或几种形成，对这3种晶体进行实验，结果如下表：

(1)晶体的化学式分别为：A________、B________、C________。
(2)晶体的类型分别是：A________、B________、C________。
(3)晶体中微粒间的作用力分别是：A________________、B________________、
C________________。
22.在1－18号元素中，部分连号元素单质的熔点情况如下图所示，试回答 ：

(1)c点代表的单质可以是________，其熔点高的主要原因是________________________________________________________________________。
(2)d所属的晶体类型是___________________________________________________。
四、计算题
23.（1）中学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体． NiO（氧化镍〕晶体的结构与NaQ相同，Ni2+与最邻近O2﹣的核间距离为a10﹣8cm，计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7g．mol﹣1）．
（2）天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代．其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化．某氧化镍样品组成为NiO970，试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比．

24.用X射线研究某金属晶体，测得在边长为360 pm的立方晶胞中含有4个金属原子，此时金属的密度为9.0 g/cm3。试回答下列问题：
(1)此金属晶胞属于哪一种类型？
(2)求每个晶胞的质量。
(3)求此金属的相对原子质量。
(4)求此金属原子的原子半径(pm)。


答案解析
1.【答案】A
【解析】短周期常见由金属元素形成的XY2型化合物有很多，可结合具体例子分析，A项说法错误，XY2可能是分子晶体(CO2)，也有可能是原子晶体(SiO2)；如果是CO2或者CS2电子式可能是:: :X: ::形式，B项说法正确；根据常见XY2型化合物，XY2水溶液不可能呈碱性，C项说法正确；ⅣA、VA或ⅥA族元素都有可能为＋2或者＋4价，所以都有可能形成XY2型化合物，D项说法也正确。
2.【答案】A
【解析】位于六方体中心的微粒为该1个立方体所有，位于六方体顶点的微粒为6个六方体共有，位于六方体面上的微粒为2个六方体共有，所以晶胞(a)中所含原子。位于立方体中心的微粒为该1个立方体所有，位于立方体顶点的微粒为8个立方体共有，位于立方体棱边上的微粒为4个立方体共有，位于立方体面上的微粒为2个立方体共有，所以晶胞(b)中所含原子，晶胞(c)中所含原子。
3.【答案】C
【解析】金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，故金属键无饱和性和方向性，ABD不符合题意；
4.【答案】C
【解析】A，金刚石结构中，每个碳原子能形成4个共价键，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子，故A正确；
B，根据均摊法，氯化钠晶胞中，氯离子个数4，钠离子个数4 ，故B正确；
C，在CsCl晶体中每个Cs+周围都紧邻8个Cl﹣，每个Cs+等距离紧邻的有6个Cs+，
故C错误；
D，面心立方晶胞中，每个顶点、面心上各有一个金属原子，所以每个金属原子周围紧邻的有3×8×0.5=12 个金属原子，故D正确；
5.【答案】C
【解析】从图中可看出，顶角上的每个离子为8个小立方体所共有，因此每个小立方体实际上只能分摊得个“NaCl”。设每个小立方体的边长为a。则(2a3×2.2 g·cm－3)×6.0×1023mol－1＝58.5 g·mol－1。所以，两个距离最近的钠离子中心间的距离为4.0×10－8cm。
6.【答案】C
【解析】金属晶体就是典型的只有金属阳离子而无阴离子的一类晶体，像铁、铜、金等金属晶体内部存在金属阳离子，却是一类单质晶体，A，B都错误；石墨固态时也能导电，却不是金属晶体，C正确；金属晶体的熔点有的很高，如钨，高达3500℃以上，而有的较低，如碱金属钠，低于100℃，绝大多数金属都有银白色的金属光泽，而少数金属具有颜色，如Au呈金黄色，Cu呈紫红色，Cs略带金色，D错误。
7.【答案】D
【解析】干冰晶体中CO2分子间作用力只有范德华力，干冰融化只需克服范德华力，分子采取密堆积形式，一个分子周围有12个紧邻的分子，D正确；
8.【答案】C
【解析】由题给信息“具有比金刚石更大的硬度”，说明C3N4晶体是原子晶体，且晶体中C—N键比金刚石中C—C键键长要短，即键要强；由“原子间均以单键结合”可得每个C原子连接4个N原子，而每个N原子连接3个C原子。
9.【答案】A
【解析】根据均摊法，N（A）＝8×＝1，N（B）＝6×＝3，N（C）＝1，则晶体中A，B，C的原子个数之比为1∶3∶1。
10.【答案】C
【解析】处于顶点的离子同时为8个晶胞所共有，每个离子有1/8属于1个晶胞，处于晶胞内的离子全属于该晶胞，可知1个氯化铯晶胞有1个Cs＋和1个Cl－，则1 mol氯化铯的体积为NAa3cm3，故氯化铯晶体的密度为g·cm－3。
11.【答案】A
【解析】根据在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅（Si3N4）固体，说明耐高温。氮化硅是一种新型的耐高温、耐磨材料，属于原子晶体的性质，是原子晶体，选A
12.【答案】D
【解析】由计算法则知，属于该晶胞的原子个数Mg—1个、Ni—3个、C—1个。
13.【答案】D
【解析】合金为混合物，通常无固定组成，因此熔、沸点通常不固定；金属形成合金的熔点比各组成合金的金属单质低，如Na、K常温下为固体，而Na—K合金常温下为液态，轻金属Mg—Al合金的硬度比Mg、Al高。
14.【答案】A
【解析】在短周期中符合题设条件的物质有：NaF、Na2O、MgO、NaOH、NH4F等，故A正确；NaOH、NH4F含共价键，B不正确；所含元素可在同一周期，也可在第一周期，如NH4F，故C不正确；NaF、Na2O、MgO等其阳离子半径都比阴离子半径小，故D不正确。
15.【答案】A
【解析】稀有气体分子内没有化学键，A正确；分子中含有两个氢原子的酸不一定是二元酸，关键看是否能电离出两个氢离子，B错误；含有共价键的晶体不一定是分子晶体，可能是原子晶体或离子晶体，C错误；非金属性是原子得电子能力，而单质的活泼性与物质的结构有关，D错误。
16.【答案】　(1)　(2)12　(3)4　8×＋6×　4　12×＋1
(4)·
【解析】本题考查NaCl晶体的结构。
(1)NaCl晶体中Na＋和Cl－相间排列成面心立方结构。
(2)从体心Na＋看，与它最近的且距离相等的Na＋共有12个。
(3)根据立方体结构的特点，可求阴、阳离子的个数。NaCl晶胞中，含Cl－：8×＋6×＝4(个)，含Na＋：12×＋1＝4(个)。
(4)设Cl－和Na＋的最近距离为a cm，则两个最近的Na＋间的距离为a cm，有·NAmol－1＝M g·mol－1，a＝，所以两个Na＋间的最近距离为·cm。
17.【答案】（1）2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑
（2）16 原子晶体
（3）HCl
（4）CO2
（5）25%
【解析】（1）Al在周期表中位于第三周期第ⅢA族，其原子结构示意图为；单质铝既能与酸反应产生氢气，又能与强碱反应产生氢气，与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑。
（2）在原子符合的表达式中左上角表示质量数，左下角表示质子数，根据质量数＝质子数+中子数可计算出30Si的原子的中子数为：30－14＝16。SiO2晶体是由Si和O两种原子通过极性共价键形成的原子晶体。
（3）在元素周期表中只有第 ⅦA族卤素原子的氢化物的水溶液才均显酸性，因为Al3+与Yn－的电子数相同，所以Y是F元素。卤素元素形成的氢化物均属于分子晶体，其沸点随分子间作用力的增大而升高，但由于HF分子中存在氢键，因而HF的沸点最高，所以沸点最低的是HCl。
（4）由药皮的成分大理石、水泥、硅铁可知，在高温下只有大理石才分解产生CO2，因此气体只能是CO2气体。
（5）熔渣中只有SiO2与盐酸不反应，因此11.0g是SiO2的质量。Fe2O3、Al2O3溶于盐酸分别生成FeCl3、AlCl3，当滤液中加入过量NaOH溶液时AlCl3生成NaAlO2，FeCl3生成Fe(OH)3沉淀。所以21.4g固体是Fe(OH)3的质量，其物质的量为，由铁原子守恒知Fe2O3的物质的量为0.1mol，其质量为0.1mol×160g·mol－1＝16.0g。熔渣中Al2O3的质量分数为。
18.【答案】(1)自由电子　减弱　自由移动的离子　增强(2)多　小　强　高　大　Al＞Mg＞Na　Al＞Mg＞Na
【解析】(1)金属能导电是金属中的自由电子在外加电场的作用下定向移动，且导电能力随温度升高而减弱。电解质溶液的导电过程实际上是阴、阳离子定向移动的过程，导电能力随温度升高而增强。
(2)金属键与金属原子的半径、价电子数目有关，一般情况下，金属原子半径越小，价电子数越多，金属键越强，则金属的熔、沸点越高，硬度越大。
19.【答案】(1)3∶1
(2)结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si60>N60>C60；而破坏分子需断开化学键，元素电负性越强其形成的化学键越稳定，断键时所需能量越多，故破坏分子需要的能量大小顺序为N60>C60>Si60
【解析】(1)K处于晶胞表面：12×＝6，C60处于晶胞顶点和体心：8×＋1＝2。故K原子和C60分子的个数比为：6∶2＝3∶1。
(2)熔点与分子间作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共价键。
20.【答案】(1)12　30　分子晶体 (2)AD
【解析】(1)正五边形＝＝12，棱边＝＝30
(2)由于C60和Si60相似，所以该反应类似于加聚
21.【答案】(1)NaCl　C　HCl　(2)离子晶体　原子晶体　分子晶体　(3)离子键　共价键　范德华力
【解析】根据A，B，C所述晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为原子晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键；C应为分子晶体，且易溶，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。
22.【答案】(1)金刚石　金刚石是原子晶体，晶体中存在C－C共价键，键能很大，因此熔点很高　(2)分子晶体
【解析】图中表示了11种连号元素单质熔点情况。由于c点的熔点在3 000℃以上，而相邻的d点的熔点很低，可推知c元素为碳元素，其单质可能为原子晶体。由此可知a－k依次为Be、B、C、N2、O2、F2、Ne、Na、Mg、Al、Si。c单质为金刚石，也可能是石墨(混合型晶体)，金刚石是原子晶体，碳碳键键能很大，熔点很高(石墨是混合型晶体，但在每层内，碳与碳以极强的共价键相结合，故熔点很高)。而d单质熔点在0℃以下，常温下为气体，是非金属单质，因此是分子晶体。

（2）设1mol Ni0.97O中含Ni3+xmol，Ni2+为（0.97﹣x）mol，根据晶体仍呈中性，可知 3x+2×（0.97﹣x）=2×1，
x=0.06mol Ni2+为（0.97﹣x）mol=0.91mol，即离子数之比 Ni3+：Ni2+=0.06：0.91=6：91，
答：晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比为6：91
24.【答案】(1)面心立方晶胞　(2)4.2×10－22g[ (3)63.21　(4)127.26 pm
【解析】(1)根据题意，此金属晶胞属于面心立方晶胞。
(2)根据晶胞的边长为360 pm，可得晶胞的体积为(3.6×10－8)3cm3。根据质量＝密度×体积，可得晶胞的质量＝9.0 g/cm3×(3.6×10－8) cm3≈4.2×10－22g。
(3)金属的摩尔质量＝NA×一个原子的质量＝6.02×1023×4.2×10－22÷4＝63.21 (g/mol)，相对原子质量在数值上等于该元素的摩尔质量。(4)在面心立方晶胞中，设原子的半径为r，则晶胞的边长＝，因此，金属原子的原子半径为＝×360 pm≈127.26 pm。