高中化学第3章晶体结构与性质章末测评新人教版选择性必修第二册.docx
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高中化学第3章晶体结构与性质章末测评新人教版选择性必修第二册
晶体结构与性质
一、选择题
1．下列有关共价化合物的说法：
①具有较低的熔、沸点
②不是电解质 ③固态时是分子晶体 ④都由分子构成 ⑤固态时不导电，其中一定正确的是（ ）
A．①③④B．②⑤
C．①②③④⑤D．⑤
D [共价化合物形成的晶体可能是共价晶体，如SiO2，在SiO2晶体中没有单个的“SiO2分子”，其熔、沸点很高，是非电解质，固态时不导电；共价化合物形成的晶体也可能是分子晶体，如HNO3、蔗糖，HNO3是电解质，而蔗糖是非电解质，二者固态时均不导电。
由此可以看出，共价化合物形成的晶体无论是共价晶体还是分子晶体，在固态时都不导电。
]
2．为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子晶体，某化学小组进行下列实验，其中合理、可靠的是（ ）
A．观察常温下的状态，SbCl5是淡黄色液体，SnCl4为无色液体。
结论：
SbCl5和SnCl4都是离子晶体
B．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5℃、2.8℃、－33℃。
结论：
SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子晶体
C．将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶于水中，分别滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，均产生白色沉淀。
结论：
SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子晶体
D．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的导电性，发现它们都可以导电。
结论：
SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子晶体
B [离子晶体一般熔点较高，熔融时可导电；某些分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电，若电离出Cl－，则能与HNO3酸化的AgNO3溶液反应产生白色沉淀，故A、C、D项都不符合题意。
]
3．共价键、金属键、离子键和分子间作用力是微观粒子间的不同相互作用，含有上述两种相互作用的晶体是（ ）
A．SiC晶体B．CCl4晶体
C．KCl晶体D．Na晶体
B [A项，SiC晶体为共价晶体，晶体中只存在共价键；B项，CCl4晶体是分子晶体，分子之间存在分子间作用力，在分子内部C、Cl之间以共价键结合；C项，KCl晶体为离子晶体，晶体中只存在离子键；D项，Na晶体为金属晶体，晶体中只存在金属键。
]
4．下列说法正确的是（ ）
A．晶体在受热熔化过程中一定存在化学键的断裂
B．共价晶体的原子间只存在共价键，而分子晶体内只存在范德华力
C．区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X－射线衍射实验
D．非金属元素的原子间只形成共价键，金属元素的原子与非金属元素的原子间只形成离子键
C [A项，分子晶体受热熔化时破坏的是分子间作用力而不是化学键，错误；B项，有的分子晶体中存在氢键，错误；D项，金属元素原子与非金属元素原子间也可形成共价键，如AlCl3，错误。
]
5．下表中有关晶体的说法错误的是（ ）
选项
A
B
C
D
晶体名称
碘化钾
干冰
石墨
碘
构成晶体的微粒
阴、阳离子
分子
原子
分子
微粒间的作用力
离子键
范德华力
共价键
范德华力
C [在石墨晶体内，除含有共价键外，还存在范德华力和自由移动的电子。
]
6．观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法不正确的是（ ）
物质
B结构单元（有12个B原子）
SF6分子
S8分子
HCN
空间结构示意图
备注
熔点2573K
—
易溶于CS2
—
A．单质B属于共价晶体，结构单元中含有30个B—B，含有20个正三角形
B．SF6是由极性键构成的非极性分子
C．由S8构成的固态硫属于共价晶体
D．HCN的结构式为H—C≡N
C [由题图知，每个B原子形成的共价键数目为5×
＝
，12个B原子形成的共价键数目为12×
＝30，每个正三角形中含有的共价键数目为3×
＝
，故形成的正三角形数目为30÷
＝20，A项正确；SF6的空间结构是对称的，分子的正、负电中心重合，为非极性分子，B项正确；固态硫是由S8分子构成的，该晶体中存在的微粒是分子，属于分子晶体，C项错误；HCN分子中有1个碳原子、1个氮原子和1个氢原子，原子半径大小关系为C>N>H，所以该空间充填模型中最左端的是H，中间的是C，最右边的是N，其结构式为H—C≡N，D项正确。
]
7．石墨烯是从石墨材料中剥离出来的由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。
其结构如图：
下列有关说法正确的是（ ）
A．石墨烯中碳原子的杂化方式为sp3杂化
B．石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子
C．从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键
D．石墨烯具有导电性
D [石墨烯是平面结构，碳原子的杂化方式为sp2杂化，故A错误；石墨烯中平均每个六元碳环含有2个碳原子，故B错误；从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力，不破坏化学键，故C错误；石墨烯具有导电性，故D正确。
]
8．下列关于晶体的说法一定正确的是（ ）
A．分子晶体中都存在共价键
B．CaTiO3晶体中每个Ti4＋与12个O2－紧邻（如图是CaTiO3的晶体结构模型）
C．SiO2晶体中每个硅原子与2个氧原子以共价键相结合
D．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
B [稀有气体形成的分子晶体中不存在共价键，A项错误；在CaTiO3晶胞中，Ti4＋位于立方体顶角，O2－位于面心，每个Ti4＋为8个立方体共用，每个O2－为2个立方体共用，故与每个Ti4＋紧邻的O2－有12个，B项正确；SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子以共价键相结合，C项错误；汞是金属晶体，但在常温常压下呈液态，其熔点比很多分子晶体的熔点低，D项错误。
]
9．下列说法中错误的是（ ）
A．CH4、NH
、SO
为正四面体结构，可推测PH
、PO
也为正四面体结构
B．1mol金刚石晶体中，平均含有2molC—C
C．水的沸点比硫化氢的高，是因为H2O分子间存在氢键，H2S分子间不能形成氢键
D．某气态团簇分子结构如图所示，该气态团簇分子的分子式为EF或FE
D [根据等电子体的概念可知A项正确；金刚石中碳原子形成空间网状的正四面体结构，B项正确；选项D中强调该物质是气态团簇分子，即是一个大分子，因此不能用均摊法计算，直接找出分子中原子个数即得化学式，该物质的化学式应为E4F4或F4E4，选项D错误。
]
10．下列叙述中正确的是（ ）
A．共价晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体中都一定存在化学键
B．同素异形体之间的转化都是物理变化
C．共价晶体的熔点不一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点不一定比金属晶体的低
D．已知12g金刚石中含有2NA个C—C，则60gSiO2中也含有2NA个Si—O
C [稀有气体的晶体中不含有化学键，A项错；3O2放电,2O3是化学变化，B项错；晶体硅的熔点比金属钨的熔点低，蔗糖的熔点比汞高，C项正确；60gSiO2中有4NA个Si—O，D项错。
]
11．Al2O3在一定条件下可制得硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，其晶胞结构如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．氮化铝属于离子晶体
B．氮化铝可用于制造切割金属的刀具
C．1个氮化铝晶胞中含有9个铝原子
D．氮化铝晶体中Al的配位数为2
B [由题给信息知，氮化铝属于共价晶体，A项错误；氮化铝的硬度、熔点都很高，可用于制造切割金属的刀具，B项正确；1个氮化铝晶胞中含有的铝原子个数为8×
＋1＝2，C项错误；氮化铝晶胞中每个Al周围距离最近且相等的N的数目为4，故Al的配位数为4，D项错误。
]
12．（双选）C3N4和Si3N4晶体结构相似，是新型的非金属高温陶瓷材料，下列说法正确的是（ ）
A．C3N4和Si3N4晶体中N的化合价均为＋3
B．C3N4和Si3N4晶体中都含有共价键
C．C3N4晶体的硬度比Si3N4晶体的硬度大
D．C3N4和Si3N4晶体均为分子晶体
BC [氮元素的电负性强于碳元素和硅元素，故C3N4和Si3N4中，氮元素显－3价，A项错误；三种元素都是非金属元素，形成的二元化合物都是共价化合物，B项正确；新型的非金属高温陶瓷材料都是共价晶体，C原子半径小于Si原子半径，则键长C—NSi—N，故C3N4晶体的硬度比Si3N4晶体的硬度大，C项正确，D项错误。
]
13．通过X射线衍射实验，测得乙酸晶体的结构如图所示。
下列说法错误的是（ ）
A．区别晶体和非晶体最可靠的科学方法是X射线衍射实验
B．乙酸晶体中，周期性排列的结构单元包含4个乙酸分子
C．建立原子坐标，可以测定乙酸分子中共价键的键长
D．建立原子坐标，可以测定乙酸分子中共价键的键能
D [X射线衍射实验是区别晶体和非晶体最可靠的科学方法，A项正确；观察题给乙酸的晶体结构，可看出乙酸晶体中周期性排列的结构单元是由4个乙酸分子组成的，即乙酸晶胞，B项正确；对该结构建立原子坐标，通过几何计算可得出原子间的距离，从而判断出晶体中哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角，C项正确；共价键的键能需要通过断键时吸收能量的大小计算出来，而非通过简单的原子坐标测定和计算出来的，D项错误。
]
14．（双选）锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
下列判断正确的是（ ）
A．该晶体属于离子晶体
B．该晶胞中Zn2＋和S2－数目不相等
C．阳离子的配位数为6
D．氧化锌的熔点高于硫化锌
AD [A项，该晶体属于离子晶体，正确；B项，从晶胞图分析，含有Zn2＋的数目为8×
＋6×
＝4，S2－位于立方体内，S2－的数目为4，所以该晶胞中Zn2＋与S2－的数目相等，错误；C项，在ZnS晶胞中，1个S2－周围距离最近的Zn2＋有4个，1个Zn2＋周围距离最近的S2－有4个，则S2－的配位数为4，Zn2＋的配位数也为4，错误；D项，ZnO和ZnS中，O2－的半径小于S2－的半径，离子所带的电荷数相等，所以ZnO中的离子键比ZnS强，熔点高，正确。
]
二、非选择题
15．下图为几种晶体或晶胞的结构示意图。
请回答下列问题：
（1）金刚石属于__________晶体，其中每个碳原子与__________个碳原子距离最近且相等；干冰属于________________________________________晶体，每个CO2分子与__________个CO2分子紧邻。
（2）这些晶体中，微粒之间以共价键结合而形成的是__________________。
（3）冰、金刚石、MgO、干冰四种晶体的熔点由高到低的顺序为__________________。
（4）NaCl晶胞与MgO晶胞结构相同，NaCl晶体的熔点__________（填“大于”或“小于”）MgO晶体的熔点，原因是___________________________。
（5）每个铜晶胞中实际占有__________个铜原子，CaCl2晶体中Ca2＋的半径与Cl－的半径关系为__________。
[解析]
（1）金刚石晶体中，每个碳原子与相邻的4个碳原子结合，形成正四面体；干冰晶体中，每个CO2分子在三维空间里与12个CO2分子紧邻。
（2）只有共价晶体的微粒之间才是以共价键结合的。
（3）在题给晶体中，金刚石是共价晶体，熔点最高；MgO为离子晶体，离子晶体的熔点一般低于共价晶体的熔点，高于分子晶体的熔点；冰、干冰均为分子晶体，但冰中水分子之间存在氢键，故冰的熔点高于干冰的熔点。
（5）可用“均摊法”分析，1个铜晶胞中实际占有的铜原子数为8×
＋6×
＝4。
氯化钙的晶体中，Ca2＋与Cl－的电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，则r（Cl－）>r（Ca2＋）。
[答案]
（1）共价 4 分子 12
（2）金刚石晶体 （3）金刚石>MgO>冰>干冰 （4）小于 MgO晶体中离子所带的电荷数大于NaCl晶体中离子所带的电荷数，且r（Mg2＋）r（Ca2＋）
16．如图所示为CaF2、H3BO3（层状结构，层内的H3BO3分子间通过氢键结合）、金属铜三种晶体的结构示意图。
请回答下列问题：
（1）图Ⅰ所示的CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的F－数为__________，图Ⅲ中每个铜原子周围紧邻的铜原子数为__________。
（2）图Ⅱ所示的物质结构中最外层已达到8电子稳定结构的原子是__________________________（填元素符号），H3BO3晶体中硼原子个数与极性键个数之比为__________。
（3）金属铜具有很好的延展性、导电性、导热性，对此现象最简单的解释是__________理论。
（4）三种晶体中熔点最低的是__________（填化学式），其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为__________、__________。
[解析]
（1）从题图Ⅰ可以看出与Ca2＋最近且等距离的F－数为8。
顶角上的Cu与面心上的Cu距离最近，故每个铜原子周围紧邻的铜原子数为12。
（2）H的最外层达到2电子稳定结构，从题图Ⅱ可知，B只形成3个共价键，最外层为6个电子，只有O的最外层达到8电子稳定结构。
H3BO3属于分子晶体，1个B连有3个O,3个O又连有3个H，所以1个B对应6个极性键。
（3）电子气理论可以很好地解释金属的导电性、导热性和延展性等物理性质。
（4）熔点的一般规律：
共价晶体>离子晶体>分子晶体，金属晶体看具体情况，题中H3BO3为分子晶体，熔点最低，熔化时破坏范德华力和氢键。
[答案]
（1）8 12
（2）O 1∶6 （3）电子气
（4）H3BO3 范德华力 氢键
17．氮化硼（BN）晶体是一种新型无机合成材料。
用硼砂（Na2B4O7）和尿素反应可以得到氮化硼：
Na2B4O7＋2CO（NH2）2===4BN＋Na2O＋4H2O＋2CO2↑
根据要求回答下列问题：
（1）组成反应物的所有元素中，第一电离能最大的是________。
（2）尿素分子（
）中π键与σ键数目之比为________；尿素分子中处于同一平面的原子最多有________个。
（3）尿素分子一定条件下形成六角形“超分子”（结构如图）。
“超分子”中尿素分子间主要通过什么作用力结合。
答：
________（填1种）。
（4）图示“超分子”的纵轴方向有一“通道”。
直链烷烃分子刚好能进入通道。
并形成“超分子”的包合物；支链烷烃因含有侧链，空间体积较大而无法进入“通道”。
利用这一性质可以实现直链烷烃和支链烷烃的分离。
①直链烷烃分子能进入通道时，通过什么作用力与“超分子”结合，从而形成“超分子”包合物？
答：
____________________________________。
②下列物质可以通过尿素“超分子”进行分离的是_______________________________________。
A．乙烷和丁烷B．丁烷和异丁烷
C．异戊烷和新戊烷D．氯化钠和氯化钾
（5）BN晶体有a、B两种类型，且a BN结构与石墨相似、B BN结构与金刚石相似。
①a BN晶体中N原子杂化方式是________；
②B BN晶体中，每个硼原子形成________个共价键。
这些共价键中，有________个为配位键。
[解析]
（1）第一电离能同周期从左到右，呈增大趋势；同主族从上到下，逐渐减小，位于周期表右上方的元素第一电离能大，又由于元素原子核外电子排布形成全空、半满和全满时，第一电离能大于相邻元素，故第一电离能N＞O。
（2）分子内只含一个双键，即只含一个π键；相邻原子之间均存在σ键，数目为7；碳氧双键及相连的原子一定共平面，即O、C、N原子一定共平面，与每个N相连的H可能共平面。
（3）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C、O双键，可以想到分子间可形成氢键。
（4）①粒子为分子，不具备形成分子间氢键的条件，只能考虑到作用力为范德华力；②不含支链的分子可通过，含有支链的分子不能通过，可得到答案；A．都不含支链，不可分离；B．丁烷不含支链，异丁烷含有支链，可以分离；C．异戊烷和新戊烷都含有支链，不可分离；D．氯化钠和氯化钾均以离子形式存在，二者相同，不可分离。
（5）①与石墨结构相似，石墨中C以sp2杂化；②结构与金刚石相似，金刚石中，C原子形成4条共价键；B原子最外层有3个电子占据3条杂化轨道，只能形成3条共价键，还有一条空轨道，形成配位键。
[答案]
（1）N
（2）1∶7 6 （3）氢键
（4）①范德华力 ②B （5）①sp2 ②4 1
18．已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数的大小顺序为A其中A原子核外有3个未成对电子；化合物B2E为离子晶体，E原子核外的M层中只有2对成对电子；C元素是地壳中含量最高的金属元素；D单质的晶体类型在同周期的单质中没有相同的；F原子的最外层电子数与B的相同，其余各层均充满电子。
请根据以上信息，回答下列问题（答题时，A、B、C、D、E、F用所对应的元素符号表示）：
（1）A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为__________________________。
（2）B的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点__________（填“高”或“低”），理由是_________________________________________________。
（3）A的简单氢化物分子的中心原子采取__________杂化，E的低价氧化物分子的空间结构是__________。
（4）基态F原子的核外电子排布式是__________，F的高价离子与A的简单氢化物形成的配离子的化学式为__________，其结构式是__________。
（5）A、F形成的某种化合物的晶胞结构如图所示（其中A显－3价），则其化学式为__________（每个球均表示1个原子）。
（6）A、C形成的化合物具有高沸点和高硬度，是一种新型无机非金属材料，则其化学式为__________，其晶体中所含的化学键类型为__________。
[解析] A、B、C、D、E、F都是前四周期的元素，它们的核电荷数的大小顺序为A（1）N、Na、Al、Si四种元素中，非金属性最强的是N，其他三种元素均位于第三周期，则第一电离能由小到大的顺序是Na（2）NaCl是离子晶体，SiCl4是分子晶体，前者的熔点高于后者。
（3）NH3的中心原子N的价层电子对数＝3＋
×（5－3×1）＝4，则N采取sp3杂化；SO2的中心原子S的价层电子对数＝2＋
×（6－2×2）＝3，则其空间结构为V形。
（4）Cu的核外电子数是29，则其核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；Cu2＋与NH3形成的配离子的化学式是[Cu（NH3）4]2＋，其结构式是
2＋。
（5）原子半径N＝1，Cu原子数是12×
＝3，则二者形成的化合物的化学式是Cu3N。
（6）N、Al形成的化合物的化学式是AlN，其晶体中的化学键是共价键。
[答案]
（1）Na（2）高 NaCl为离子晶体，而SiCl4为分子晶体 （3）sp3 V形 （4）1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 [Cu（NH3）4]2＋
（5）Cu3N （6）AlN 共价键
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