学年高中化学 第三章 晶体结构与性质练习新人教版选修3共4套18页Word文件下载.docx

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晶体各向异性的主要表现是（　　）

①硬度　②导热性　③导电性　④光学性质

A．①③　　　　　　　B．②④

C．①②③D．①②③④

晶体的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性，表现在硬度，导热性、导电性、光学性质等方面。

D

5．话筒是我们熟悉的物质，在话筒中有一种材料的结构如图所示，它的主要成分是钛酸钡，根据晶体的结构示意图可知它的化学式是（　　）

A．BaTi8O12B．BaTiO6

C．BaTi2O4D．BaTiO3

观察钛酸钡的示意图可知，Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞，且只有1个；

Ti处于立方体的8个顶点，O处于立方体的12条棱的中点，故晶体中三种原子的个数比为Ba∶Ti∶O＝1∶（8×

）∶（12×

）＝1∶1∶3。

6.石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是（　　）

A．10个B．18个

C．24个D．14个

根据题图知，每个碳原子被3个六元环占有，利用均摊法知，每个7六元环占有碳原子个数为

×

6×

7＝14。

7.

如图是CsCl晶体的一个晶胞，相邻的两个Cs＋的核间距为acm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的相对分子质量用M表示，则CsCl晶体的密度为（　　）

A.

B.

C.

D.

由均摊法求得CsCl晶胞含有1个CsCl粒子，其质量是M/NA，再由相邻的两个Cs＋的核间距为acm，求出该晶胞的体积是a3，所以晶胞的密度是

，晶体的密度和晶胞的密度是一样的。

8.

某离子晶体的晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。

（1）晶体中每个Y同时吸引着______个X，每个X同时吸引着______个Y，该晶体的化学式为________。

（2）晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有________个。

（3）晶体中距离最近的两个X与一个Y形成的夹角∠XYX为________（填角的度数）。

晶胞中的粒子分为4种：

①体心上的粒子完全属于该晶胞；

②面心上的粒子

属于该晶胞；

③棱上的粒子

④顶点上的粒子

属于该晶胞。

本题粒子Y位于体心，粒子X位于顶点，所以该晶体的化学式为Y2X（或XY2）。

观察图，4个X和1个Y构成了一个正四面体，故∠XYX＝109°

28′。

（1）4　8　Y2X或XY2　

（2）12　（3）109°

28′

9．有一种蓝色的晶体，它的结构特征是Fe2＋和Fe3＋分别占据立方体互不相邻的顶点，立方体的每条棱上均有一个CN－。

（1）根据晶体结构的特点，推出这种蓝色晶体的化学式（用简单整数表示）________。

（2）此化学式带何种电荷________，如果Rn＋或Rn－与其结合成电中性粒子，此粒子的化学式为________________________________________。

Fe2＋、Fe3＋占据立方体的互不相邻的顶点，则每个立方体上有4个Fe2＋、4个Fe3＋。

根据晶体的空间结构特点，每个顶点上的粒子有1/8属于该立方体，则该立方体中有1/2个Fe2＋、1/2个Fe3＋，CN－位于立方体的棱上，棱上的粒子有1/4属于该立方体，该立方体中有3个CN－，所以该晶体的化学式为[FeFe（CN）6]－，此化学式带负电荷，若结合Rn＋形成中性粒子，此粒子化学式为R[FeFe（CN）6]n。

（1）[FeFe（CN）6]－

（2）负电荷　R[FeFe（CN）6]n

10.如图是超导化合物——钙钛矿晶体中最小重复单元（晶胞）的结构。

请回答：

（1）该化合物的化学式为________。

（2）在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有________个。

（3）设该化合物的相对分子质量为M，密度为ag/cm3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中钙离子与钛离子之间的最短距离为________。

（1）这个晶胞对位于顶点上的每个钛原子占有的份额为1/8，所以，它单独占有的钛原子个数为8×

1/8＝1个；

它对位于棱上的每个氧原子占有的份额为1/4，所以，它单独占有的氧原子个数为12×

1/4＝3个；

它全部拥有体内的一个钙原子，所以，该晶胞中单独占有的钛原子、氧原子和钙原子的个数分别为：

1、3、1；

该化合物的化学式为CaTiO3。

（2）钛位于正方体的顶点上，则与一个钛离子距离最近的另一个钛离子与它共棱。

从立方晶胞进行堆积的图形可以看出，在横向、纵向、竖向上，满足条件的离子都是2个，所以共6个。

（3）设这种立方晶胞的边长是b，那么，钙离子与钛离子之间的距离是体对角线的一半，即

b。

因为每个立方体的体积为b3，而NA个这样的立方体堆积到一起就是1mol晶体，其质量为Mg，其体积为

＝

cm3。

所以NA·

b3＝

cm3，所以，b＝

cm，则题中所求距离为

·

cm。

（1）CaTiO3　

（2）6　（3）

cm

金属晶体

1．下列关于晶体的说法正确的是（　　）

A．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子

B．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子

C．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高

D．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低

金属晶体中只有金属阳离子和自由电子，无阴离子。

金属晶体的熔点相差比较大，金属钨的熔点（3410℃）高于晶体硅（1410℃），而金属汞的熔点（常温下呈液态）比白磷、碘等分子晶体的低。

A

2．依据“电子气”的金属键模型，下列对于金属导电性随温度变化的解释，正确的是（　　）

A．温度升高，自由电子的动能变大，以致金属导电性增强

B．温度升高，阳离子的动能变大，阻碍电子的运动，以致金属导电性减弱

C．温度升高，自由电子互相碰撞的次数增加，以致金属导电性减弱

D．温度升高，阳离子的动能变大，自由电子与阳离子的吸引力变小，以致导电性增强

温度升高时，由于阳离子吸收大量的能量，动能变大，阻碍电子的运动，故温度越高，导电性越弱。

3．按下列四种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是（　　）

A．由分子间作用力结合而成，熔点低

B．固体或熔融后易导电，熔点在1000℃左右

C．由共价键结合成网状结构，熔点高

D．固体不导电，但溶于水或熔融后能导电

A为分子晶体；

B中固体能导电，熔点在1000℃左右，不是很高，应为金属晶体；

C为原子晶体，D为离子晶体。

4．下列关于金属晶体的体心立方堆积的结构形式的叙述正确的是（　　）

A．晶胞是六棱柱

B．每个晶胞中含有2个原子

C．每个晶胞中含4个原子

D．每个晶胞中含5个原子

金属晶体的体心立方堆积的晶胞是平行六面体，体心立方堆积的堆积方式为立方体的顶点和体心各有1个原子，每个晶胞中含有8×

＋1＝2个原子。

5．某固体仅由一种元素组成，其密度为5.0g·

cm－3，用X射线研究该固体的结构时得知：

在边长为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．150D．180

20个原子的质量为5.0g·

cm－3×

（1×

10－7cm）3＝5.0×

10－21g，则1个碳原子的质量为2.5×

10－22g，则NA个原子的质量为6.02×

1023×

2.5×

10－22g＝150.5g，故摩尔质量为150.5g·

mol－1，此元素的相对原子质量最接近150。

C

6.金属钠晶体为体心立方堆积（如图），实验测得钠的密度为ρ（g·

cm－3）。

已知钠的相对原子质量为a，阿伏加德罗常数为NA（mol－1），假定金属钠原子为等直径的刚性球且处于体对角线上的三个球相切。

则钠原子的半径r（cm）为

（　　）

A.

该晶胞中实际含钠原子两个，晶胞边长为

，则ρ＝

，进一步化简后可得答案。

7．结合金属晶体的结构和性质，回答以下问题：

（1）已知下列金属晶体：

Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。

①简单立方堆积的是__________________；

②体心立方堆积的是__________________；

③六方最密堆积的是__________________；

④面心立方最密堆积是________________；

（2）根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是________（填字母）。

A．由分子间作用力形成，熔点很低

B．由共价键结合形成网状晶体，熔点很高

C．固体有良好的导电性、导热性和延展性

（3）下列关于金属晶体的叙述正确的是______（填字母）。

A．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在

B．金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失

C．钙的熔、沸点高于钾

D．温度越高，金属的导电性越好

（1）简单立方堆积的空间利用率低，金属Po采取这种方式。

体心立方堆积是上层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中，这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高，多数金属是这种堆积方式。

六方最密堆积按ABAB……的方式堆积，面心立方最密堆积按ABCABC……的方式堆积，六方最密堆积常见金属为Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆积常见金属为Cu、Ag、Au。

（2）A项属于分子晶体；

B项属于原子晶体；

而C项是金属的通性。

（3）常温下，Hg为液态，A错；

因为金属键无方向性，故金属键在一定范围内不因形变而消失，B正确；

钙的金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，C正确；

温度升高，金属的导电性减弱，D错。

（1）①Po　②Na、K、Fe　③Mg、Zn　④Cu、Au　

（2）C　（3）BC

8.金属钨晶体中晶胞的结构模型如图所示。

它是一种体心立方结构。

实际测得金属钨的密度为ρ，钨的相对原子质量为M，假定钨原子为等直径的刚性球，请回答下列问题：

（1）每一个晶胞分摊到________个钨原子。

（2）晶胞的边长a为________。

（3）钨的原子半径r为________（只有体对角线上的各个球才是彼此接触的）。

（4）金属钨原子形成的体心立体结构的空间利用率为________。

（1）晶胞中每个顶点的钨原子为8个晶胞所共有，体心的钨原子完全为该晶胞所有，故每一个晶胞分摊到2个钨原子。

（2）每个晶胞中含有2个钨原子，则每个晶胞的质量m＝

，又因每个晶胞的体积V＝a3，所以晶胞密度ρ＝

，a＝

。

（3）钨晶胞的体对角线上堆积着3个钨原子，则体对角线的长度为钨原子半径的4倍，即4r＝

a，r＝

（4）每个晶胞含有2个钨原子，2个钨原子的体积V′＝2×

πr3＝

，则该体心立方结构的空间利用率＝

100%＝

100%≈68%。

（1）2　

（2）

　（3）

　（4）68%

9．C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示（石墨仅表示其中的一层结构）：

（1）C60、金刚石和石墨三者互为________。

A．同分异构体　　　B．同素异形体

C．同系物D．同位素

（2）固态时，C60属于________（填“原子”或“分子”）晶体，C60分子中含有双键和单键，推测C60跟F2______________（填“能”或“不能”）发生加成反应。

（3）硅晶体的结构跟金刚石相似，1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是________NA个。

二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入一个氧原子。

二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是________________。

（4）石墨层状结构中，平均每个正六边形拥有的碳原子数是________个。

C60晶体中存在不饱和的碳碳双键，在一定条件下能与F2发生加成反应；

晶体硅的结构与金刚石相似，存在以硅原子为中心和顶点的正四面体结构单元，每个硅原子形成4个Si—Si键，但一个Si—Si键为2个硅原子共有，故一个硅原子可形成2个Si—Si键，即1mol硅原子能形成2molSi—Si键；

石墨中每个C原子形成3条C—C键，故每个C原子为3个六边形所共用，每个六边形拥有的C原子个数为6×

＝2个。

（1）B　

（2）分子　能　（3）2　6　（4）2

分子晶体与原子晶体

1．下列关于原子晶体和分子晶体的说法不正确的是（　　）

A．原子晶体硬度通常比分子晶体大

B．原子晶体的熔、沸点较高

C．分子晶体都不溶于水

D．金刚石、水晶属于原子晶体

分子晶体有的能溶于水，如H2SO4等。

2．下列事实能说明刚玉（Al2O3）是一种原子晶体的是（　　）

①Al2O3是两性氧化物　②硬度很大　③它的熔点为2045℃　④几乎不溶于水　⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石

A．①②③　　　　　B．②③④

C．④⑤D．②⑤

①指的是Al2O3的分类，⑤指的是刚玉的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种原子晶体。

3．科学家发现的C60是一种新的分子，它具有空心、类似于足球的结构。

最近科学家又确认存在着另一种分子“N60”，它与C60的结构相似，在高温或机械撞击时，其积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。

下列关于N60的说法不正确的是

A．N60是由共价键结合而成的空心球状结构

B．N60和14N都是氮的同位素

C．N60的熔、沸点不高

D．N60可能成为很好的火箭燃料

由于C60晶体为分子晶体，而N60结构与之相似，所以N60也为分子晶体，同位素是质子数相同中子数不同的同种元素的核素，N60是一种分子而非核素；

分子晶体的熔、沸点不高，故N60的熔、沸点也不会很高。

4．下列叙述中，结论（事实）和对应的解释（事实）均不正确的是（　　）

A．金刚石的熔、沸点高于晶体硅，因为C—C键的键能大于Si—Si键的键能

B．二氧化硅晶体中不存在SiO2分子，因为它含有硅氧四面体的空间网状结构

C．稀有气体的晶体属于原子晶体，因为其组成微粒是原子，不存在分子间作用力

D．立体构型为正四面体结构的分子中，化学键的键角不一定是109°

28′，有可能为60°

稀有气体的晶体属于分子晶体，存在分子间作用力，不存在共价键，C项符合题意。

5．SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行下列推测不正确的是（　　）

A．SiCl4晶体是分子晶体

B．常温、常压下SiCl4是气体

C．SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子

D．SiCl4的熔点高于CCl4

由于SiCl4具有分子结构，所以一定属于分子晶体。

影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在这两种分子中都只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力较大，熔、沸点应该比CCl4高。

CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与它结构相似，因此也应该是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。

6．美国《科学》杂志曾报道：

在40GPa的高压下，用激光加热到1800K，人们成功制得了原子晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是（　　）

A．该原子晶体中含有极性键

B．该原子晶体易汽化，可用作制冷材料

C．该原子晶体有很高的熔点、沸点

D．该原子晶体硬度大，可用作耐磨材料

CO2由固态时形成的分子晶体变为原子晶体，其成键情况也发生了变化，由原来的C===O双键变为C—O单键，但化学键依然为极性共价键，故A项正确。

由于晶体类型及分子结构发生变化，物质的熔、沸点等性质也发生了变化，CO2原子晶体具有高硬度、高熔、沸点等特点，故C、D选项正确，B项错误。

7．X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界最硬的原子晶体。

下列叙述错误的是（　　）

A．WX4是沼气的主要成分

B．固态X2Y是分子晶体

C．ZW是原子晶体

D．ZY2的水溶液俗称“水玻璃”

由题给条件可知，X为氢元素，Y为氧元素，Z为硅元素，W为碳元素。

则WX4为CH4，X2Y为H2O，其晶体为分子晶体，ZW为SiC，属于原子晶体，ZY2为SiO2，SiO2难溶于水，也不能与水反应。

如图为CO2分子晶体结构的一部分，观察图形。

试说明每个CO2分子周围有________个与之紧邻且等距的CO2分子；

该结构单元平均占有________个CO2分子。

题给CO2分子晶体的一部分，属面心立方结构。

取任一顶点的CO2分子，则与之距离最近且等距的是共用该顶点的三个面面心上的CO2分子，共3个；

而该顶点被8个同样晶胞共用，而面心上的分子被2个晶胞共用，这样符合题意的CO2分子有：

3×

8/2＝12个；

在此结构中，8个CO2分子处于顶点，为8个同样结构共用，6个CO2分子处于面心，为2个同样结构共用。

所以，该结构单元平均占有的CO2分子：

8×

＋6×

＝4（个）。

12　4

9.C60分子是形如球状的多面体，该结构的建立基于以下考虑：

①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键；

②C60分子含有五边形和六边形；

③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：

顶点数＋面数－棱边数＝2。

据上所述，可推知C60分子有12个五边形和20个六边形，C60分子所含的双键数为30。

请回答下列问题：

（1）固体C60与金刚石相比较，熔点较高者应是________，理由是_________。

（2）试估计C60跟F2在一定条件下，________（填“可能”或“不可能”）发生反应生成C60F60，并简述其理由：

___________________________。

（3）确定C60分子所含单键数为________。

（1）金刚石属原子晶体，而固体C60不是，故金刚石熔点较高。

（2）因C60分子中含30个双键，与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60。

（只要指出“C60含30个双键”即可，但答“C60含有双键”不可）（3）通过计算，确定C60分子所含单键数。

依题意，C60分子形成的化学键为

（3×

60）＝90，也可以由欧拉定理计算键数（即棱边数）：

60＋（12＋20）－2＝90，C60分子所含单键数为90－30＝60。

（1）金刚石　金刚石属于原子晶体，而C60属于分子晶体，因此金刚石的熔点高于C60

（2）可能　C60分子中含30个双键，与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60

（3）60

10．碳、氮、氟、硅、铜等元素的化合物广泛存在于自然界，回答下列问题：

（1）氮气分子中σ键和π键的比值为________；

基态铜原子的电子排布式为________。

（2）C、N、F三种元素第一电离能由大到小的顺序为________________；

三种元素分别形成的最简单氢化物中属于非极性分子的是________（填化学式）。

（3）NF3是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体，NF3分子的空间构型为________；

在NF3中，氮原子的杂化轨道类型为________。

（4）金刚砂（SiC）的硬度为9.5，其晶胞结构如图所示。

金刚砂晶体类型为________，每个碳原子周围最近的碳原子数目为________，若晶胞的边长为

acm，阿伏加德罗常数为NA，则金刚砂的密度为________g·

cm－3（不需要化简）。

（1）氮气分子中有1个σ键和2个π键，所以比值为1∶2；

铜为29号元素，基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。

（2）非金属性越强，第一电离能越大，因此C、N、F三种元素第一电离能由大到小的顺序为F>

N>

C；

三种元素分别形成的最简单氢化物分别为CH4、NH3、HF，甲烷呈正四面体形，属于非极性分子，氨气呈三角锥形，属于极性分子，HF是双原子形成的极性分子，所以属于非极性分子的是CH4。

（3）NF3的中心氮原子价电子对数为（5＋3）/2＝4，氮原子的杂化轨道类型为sp3杂化，氮原子有一对孤电子对，NF3分子的空间构型为三角锥形。

（4）金刚砂晶体中原子呈立体网状排列，晶体类型为原子晶体；

每个碳原子周围最近的碳原子数目为12；

若晶胞的边长为acm，阿伏加德罗常数为NA，每个晶胞中含有硅原子8×

1/8＋6×

1/2＝4，每个晶胞中含有碳原子为4，则金刚砂的密度为（40×

4）÷

（NA×

a3）＝

（g·

（1）1∶2　1s22s22p63s23p63d104s1

（2）F>

C　CH4　（3）三角锥形　sp3

（4）原子晶体　12　

离子晶体

1．下表所列有关晶体的说法中，有错误的是（　　）

选项

晶体名称

碘化钾

干冰

石墨

碘

构成晶体粒子名称

阴、阳离子

分子

原子

晶体内存在的作用力

离子键

范德华力

共价键