第三章《晶体结构与性质》单元测试卷
一、单选题(共15小题)
1.有下列离子晶体的空间结构示意图.图中●和化学式中M分别代表阳离子,图中○和化学式中N分别代表阴离子,则化学式为MN2的晶体结构为( )
2.干冰熔点很低是由于( )
A.
CO2是非极性分子
B.
C==O键的键能很小
C.
CO2化学性质不活泼
D.
CO2分子间的作用力较弱
3.下表是某些原子晶体的熔点和硬度,分析表中的数据,判断下列叙述正确的是( )
①构成原子晶体的原子种类越多,晶体的熔点越高
②构成原子晶体的原子间的共价键的键能越大,晶体的熔点越高
③构成原子晶体的原子半径越大,晶体的硬度越大
④构成原子晶体的原子半径越小,晶体的硬度越大
A.
①②
B.
③④
C.
①③
D.
②④
4.原子序数小于18的8种连号元素,它们的单质的熔点随原子序数增大而变化的趋势如图所示,图中X元素应位于( )
A.
第ⅢA族
B.
第ⅣA族
C.
第ⅤA族
D.
第ⅥA族
5.某固体仅由一种元素组成,其密度为5.0
g·cm-3,用X?射线研究该固体的结构时得知:在边长1×10-7cm的正方体中含有20个原子,则此元素的相对原子质量最接近下列数据中的( )
A.
32
B.
120
C.
150
D.
180
6.如图所示为冰晶石(化学式为Na3AlF6)的晶胞.图中●位于大立方体顶点和面心,○位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心.则下列说法正确的是( )
A.
冰晶石的名称是六氟合铝(Ⅲ)化钠
B.
该物质中存在离子键和共价键
C.
大立方体的体心处△代表的是Al3+
D.
该物质是电解冶炼铝的还原剂
7.下列关于物质熔、沸点高低的比较正确的是( )
A.
H2>N2>O2
B.
NH3>AsH3>PH3
C.
Cl2>Br2>I2
D.
C(CH3)4>(CH3)2CHCH2CH3>CH3CH2CH2CH2CH3
8.水的沸点是100℃,硫化氢的分子结构跟水相似,但它的沸点却很低,是—60.7°C,引起这种差异的主要原因是(
)
A.
范德华力
B.
共价键
C.
氢键
D.
相对分子质量
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
10.二氧化硅晶体是立体的网状结构,其结构如图所示。关于二氧化硅的下列说法中,不正确的是(
)
A.
晶体中Si、O原子个数比为1∶2
B.
晶体中最小原子环上的原子数为8
C.
晶体中最小原子环上的原子数为12
D.
晶体中Si、O原子最外层都满足8电子稳定结构
11.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,如图(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
12.下列晶体中,熔点最高的是( )
A.
KF
B.
MgO
C.
CaO
D.
NaCl
13.下列叙述正确的是( )
A.
金属晶体的一个晶胞中所含的原子数:钾型=镁型<铜型
B.
在卤族元素(F、Cl、Br、I)的氢化物中,HF的沸点最低
C.
CaH2、Na2O2晶体的阴、阳离子个数比分别为2∶1、1∶1
D.
晶体熔点:金刚石>食盐>干冰>冰
14.F2和Xe在一定条件下可生成XeF2、XeF4和XeF6三种氟化氙,它们都是极强的氧化剂(其氧化性依次递增),都极易水解,其中:6XeF4+12H2O═2XeO3+4Xe↑+24HF+3O2↑下列推测正确的是( )
A.
XeF2分子中各原子均达到八电子结构
B.
某种氟化氙的晶体结构单元如右图,可推知其化学式为XeF6
C.
XeF4按已知方式水解,每生成4molXe,转移16mol电子
D.
XeF2加入水中,在水分子作用下将重新生成Xe和F2
15.下列有关原子晶体的叙述错误的是( )
A.
原子晶体中,只存在共价键
B.
原子晶体具有空间网状结构
C.
原子晶体中不存在独立的分子
D.
原子晶体熔化时不破坏共价键
二、计算题(共3小题)
16.1986年,在瑞士苏黎世工作的两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体,使超导工作取得突破性进展,为此两位科学家获得了1987年的诺贝尔物理学奖,实验测定表明,其晶胞结构如图所示。
(1)根据所示晶胞结构,推算晶体中Y、Cu、Ba和O的原子个数比,确定其化学式。
(2)根据(1)所推出的化合物的组成,计算其中Cu原子的平均化合价(该化合物中各元素的化合价为、、和)。试计算化合物中两种价态的Cu原子个数比。
17.(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.
18.用晶体的X—射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数,对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为361
pm。又知铜的密度为9.00
g·cm-3,该铜晶胞的体积是 cm3,晶胞的质量是 g,阿伏加德罗常数为 。[列式计算,已知Ar(Cu)=63.6]
三、填空题(共3小题)
19.金属晶体的原子堆积方式常有以下四种,请认真观察模型,回答下列问题:
(1)四种堆积模型的堆积名称依次是____________、______________、______________、______________。
(2)图甲方式的堆积,空间利用率为__________,只有金属________(填元素符号)采用这种堆积方式。
(3)图乙与图丙两种堆积方式中金属原子的配位数__________(填“相同”或“不相同”),图乙的空间利用率为__________。
(4)采取图丁堆积方式的金属通常有________________(任写三种金属元素的符号),每个晶胞中所含有的原子数为________。
20.N与B、Al、Ga均可以形成晶体,回答下列问题。
(1)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到BF3和BN。
①基态B原子的电子排布式为________________________________,
B和N相比,电负性较大的是 ,BN中B元素的化合价为 。
②在BF3分子中,F—B—F的键角是 ,B原子的杂化轨道类型为 ,BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,BF的立体构型为 。
(2)Al2O3在一定条件下可制得AlN,其晶体结构如图所示,该晶体中Al的配位数是 。
(3)下图是氮化镓的晶胞模型:
氮化镓中镓原子的杂化方式为 ,氮原子的配位数为 。
21.铝的下列用途主要是由它的哪些性质决定的?
(1)家用铝锅:_______________________________________________________________;
(2)作浓硝酸的容器:__________________________________________________________;
(3)作导线:__________________________________________________________________;
(4)作包装铝箔:_______________________________________________________________;
(5)焊接铁轨:_________________________________________________________________;
(6)冶炼钒、铬、锰:_____________________________________________________________。
答案解析
1.【答案】B
2.【答案】D
【解析】干冰熔化时破坏的是分子间作用力。
3.【答案】D
【解析】原子晶体的熔、沸点和硬度等物理性质取决于晶体内的共价键,构成原子晶体的原子半径越小,键长越短,键能越大,对应原子晶体的熔、沸点越高,硬度越大。
4.【答案】B
【解析】X的熔点在8种元素中最高,说明X为原子晶体,短周期中,常见的原子序数大于或等于7的元素形成的原子晶体为晶体硅,即X位于第ⅣA族。
5.【答案】C
【解析】M=Vm·ρ=×6.02×1023mol-1×5.0
g·cm-3≈150
g·mol-1,故Mr=150。
6.【答案】B
【解析】A,Na3AlF6中[AlF6]3﹣,为六氟合铝(Ⅲ)酸根离子,故冰晶石的名称是六氟合铝(Ⅲ)酸钠,故A错误;
B,六氟合铝(Ⅲ)酸根离子中含有共价键,故该物质中存在离子键和共价键,故B正确;
C,大立方体的体心处△代表的是Na+,故C错误;
D,该物质中铝元素的化合价为+3,已经为最高价,具有氧化性,为氧化剂,故D错误;
7.【答案】B
【解析】组成和结构相似的分子晶体的熔、沸点随相对分子质量的增大而升高,即熔、沸点:H2AsH3>PH3,B项正确;相对分子质量相同的烷烃,其支链越多,熔、沸点越低,即熔、沸点:C(CH3)4<(CH3)2CHCH2CH38.【答案】C
【解析】水分子之间存在氢键,氢键是一种较强的分子间作用力,氢键的存在使水的沸点比硫化氢的高。
9.【答案】A
10.【答案】B
【解析】硅原子占有与其成键的每一个氧原子的,完全占有的氧原子数为4×=2,则晶体中Si、O原子个数比为1∶2,A项说法正确。观察结构示意图,可知晶体中最小原子环上的原子数为12,B项说法错误,C项说法正确。晶体中,每个Si原子形成四个共价键后借入4个电子而实现了8电子稳定结构,每个氧原子形成2个共价键后借入2个电子而实现了8电子稳定结构,D项说法正确。答案:B
11.【答案】A
【解析】本题考查晶胞中微粒数的计算方法,用均摊法计算。晶胞a中所含原子=12×+2×+3=6,晶胞b中所含原子=8×+6×=4,晶胞c中所含原子=8×+1=2。
12.【答案】B
【解析】四种物质均属于离子晶体,Mg2+半径最小,O2-电荷较大,故选择B。
13.【答案】A
【解析】A项中1个晶胞内的原子数分别是2、2、4,正确;B项因HF分子间存在氢键,故HF沸点最高;D项熔点:冰>干冰;C项Na2O2中阴离子(O)与阳离子(Na+)个数比为1∶2。
14.【答案】C
15.【答案】D
【解析】A项,原子晶体中原子之间通过共价键相连;B项,原子晶体是相邻原子之间通过共价键结合而成的空间网状结构;C项,原子晶体是由原子以共价键相结合形成的,不存在独立的分子;D项,原子晶体中原子是通过共价键连接的,熔化时需要破坏共价键。
16.【答案】(1)YBa2Cu3O7????(2)价???? n(Cu2+)∶n(Cu3+)=2∶1
【解析】(1)由题图所示晶胞可知:一个晶胞中有1个Y3+,2个Ba2+。晶胞最上方、最下方分别有4个Cux+,它们分别被8个晶胞所共用;晶胞中间立方体的8个顶点各有一个Cux+,它们分别被4个晶胞共用,因此该晶胞中的Cux+为n(Cux+)=(个)。晶胞最上方、最下方平面的棱边上共有4个氧离子,分别被4个晶胞共用;又在晶胞上的立方体的竖直棱边上和晶胞下方的立方体的竖直棱边上各有4个氧离子,它们分别被4个晶胞共用;中间立方体的水平棱边上共有8个氧离子,它们分别被2个晶胞共用,因此该晶胞中的氧离子个数为n(O2-)=(个)。所以晶体中Y、Ba、Cu、O原子个数比为1∶2∶3∶7,化学式为YBa2Cu3O7。
(2)设Cu的平均化合价为x,由化合物中元素正负化合价代数为零可得:1×(+3)+2×(+2)+3×x+7×(-2)=0,x=+(价)。Cu2+与Cu3+原子个数之比为2∶1。
17.【答案】(1)NiO晶体的密度为;
(2)晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比为6:91
18.【答案】4.70×10-23 4.23×10-22 NA=≈6.01×1023mol-1
【解析】铜晶胞的体积V=(361×10-10cm)3≈4.70×10-23cm3,所以晶胞的质量为m=ρV=4.70×10-23cm3×9.00
g·cm-3=4.23×10-22g;又知铜晶体为面心立方结构,一个晶胞中含4个Cu原子,所以阿伏加德罗常数为NA=≈6.01×1023mol-1。
19.【答案】(1)简单立方堆积 六方最密堆积 面心立方最密堆积 体心立方堆积 (2)52% Po (3)相同 74%
(4)K、Na、Fe(合理即可) 2
【解析】(1)图甲的堆积方式是将非密置层的金属原子上下对齐,形成的晶胞是1个立方体,在立方体的每个顶角有1个金属原子,称为简单立方堆积。图乙和图丙都是密置层原子的堆积方式,图乙中上A层和下A层的3个原子组成的三角形方向相同,称为六方最密堆积。图丙中A层和C层的3个原子组成的三角形方向相反,称为面心立方最密堆积。图丁的堆积方式是将非密置层的上层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中,每层均照此堆积,形成的晶胞是1个立方体,在立方体的每个顶角有1个金属原子,立方体的中心含有1个金属原子,称为体心立方堆积。
(2)简单立方堆积的空间利用率最低,为52%,采取这种堆积方式的只有Po。
(3)图乙和图丙两种堆积方式中,金属原子的配位数均为12,且其空间利用率均为74%。
(4)图丁是体心立方堆积,采取这种堆积方式的金属有K、Na、Fe等。用均摊法可求得每个晶胞中含有金属原子的个数为1+8×=2。
20.【答案】(1)①1s22s22p1 N +3 ②120° sp2 正四面体形
(2)4 (3)sp3 4
21.【答案】(1)导热性好 (2)钝化 (3)导电性好 (4)延展性好 (5)强还原性,放热多 (6)强还原性
【解析】(1)金属晶体中,自由电子获得能量后,在与金属离子或金属原子的碰撞过程中实现了能量传递,把能量从温度高的区域传到温度低的区域,体现了金属的导热性。(2)铝和浓硝酸反应生成致密的氧化膜而发生钝化。(3)金属晶体由金属阳离子与自由电子构成,自由电子在外加电场的作用下可以发生定向移动而导电。(4)金属晶体是由金属阳离子和“自由电子”通过金属键形成的层状紧密堆积结构,当金属受外力作用时,金属晶体中各层会发生相对滑动,产生形变,自由电子使得各层之间始终保持金属键的作用。金属晶体原子最外层的电子少,容易失去,所以还原性强。铝和不活动金属氧化物(主要是难熔金属氧化物如Cr2O3、V2O5以及Fe2O3等)的混合物,都叫铝热剂,在反应中铝做还原剂。反应过程放大量热,可将被还原的金属熔化成液态。