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2019-2020年高考化學專題復習導練測 第十二章 第三講 晶體結構與性質
一、選擇題
1.下列性質中,可以較充分說明某晶體是離子晶體的是( )
A.具有較高的熔點
B.固態(tài)不導電,水溶液能導電
C.可溶于水
D.固態(tài)不導電,熔融狀態(tài)能導電
解析 A選項,原子晶體熔點也較高;B選項,有些分子晶體,如HCl的水溶液也能導電;C選項,有些分子晶體也溶于水;D選項,分子晶體在液態(tài)時不導電,離子晶體在熔融時可導電。
答案 D
2.下列關于晶體的說法,一定正確的是 ( )。
CaTiO3的晶體結構模型(圖中Ca2+、O2-、
Ti4+分別位于立方體的體心、面心和頂角)
A.分子晶體中都存在共價鍵
B.如上圖,CaTiO3晶體中每個Ti4+和12個O2-相緊鄰
C.SiO2晶體中每個硅原子與兩個氧原子以共價鍵相結合
D.金屬晶體的熔點都比分子晶體的熔點高
解析 稀有氣體為單原子分子,晶體中不存在共價鍵。據(jù)圖可知CaTiO3晶體中,Ti4+位于晶胞的頂角,O2-位于晶胞的面心,故Ti4+的O2-配位數(shù)為12。SiO2晶體中每個硅原子與四個氧原子相連。汞常溫下為液態(tài),其熔點比一般分子晶體還低。
答案 B
3.下面的排序不正確的是 ( )。
A.晶體熔點的高低:>
B.硬度由大到小:金剛石>碳化硅>晶體硅
C.熔點由高到低:Na>Mg>Al
D.晶格能由大到?。篘aF>NaCl>NaBr>NaI
解析 A項形成分子間氫鍵的熔、沸點要大于形成分子內氫鍵的物質,正確;B項均為原子晶體,原子半徑越小,鍵長越短共價鍵越牢固,硬度越大,鍵長有:C—C
Mg>Na,C不正確;晶格能越大,則離子鍵越強,離子所帶電荷相同時離子鍵的強弱與離子半徑有關,半徑越小,則離子鍵越強,D項正確。
答案 C
4.現(xiàn)有四種晶體的晶胞,其離子排列方式如下圖所示,其中化學式不屬MN型的是 ( )。
解析 由均攤法可得A、C、D晶胞的M與N的個數(shù)比為1∶1,而B晶胞中M與N的個數(shù)比為1∶3,故B項不屬于MN型。
答案 B
5.鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好,介電常數(shù)高,在小型變壓器、話筒和擴音器中都有應用。鈦酸鋇晶體的晶胞結構示意圖如圖所示,它的化學式是 ( )。
A.BaTi8O12 B.BaTi4O6
C.BaTi2O4 D.BaTiO3
解析 由晶胞結構示意圖可知,Ba在立方體的中心,完全屬于該晶胞;Ti處于立方體的8個頂點,每個Ti有屬于該晶胞;O處于立方體的12條棱的中點,每個O有屬于該晶胞。即晶體中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)=1∶∶=1∶1∶3。
答案 D
6.下列現(xiàn)象與氫鍵有關的是( )
①NH3的熔、沸點比ⅤA族其他元素氫化物的高?、谛》肿拥拇肌Ⅳ人峥梢院退匀我獗然ト堋、郾拿芏缺纫簯B(tài)水的密度小?、苣蛩氐娜?、沸點比醋酸的高 ⑤鄰羥基苯甲酸的熔、沸點比對羥基苯甲酸的低?、匏肿痈邷叵潞芊€(wěn)定
A.①②③④⑤⑥ B.①②③④⑤
C.①②③④ D.①②③
解析:水分子高溫下很穩(wěn)定是因為分子中O—H鍵的鍵能大。
答案:B
7.已知NaCl的摩爾質量為58.5 gmol-1,其晶體密度為d gcm-3,若圖中鈉離子與最接近的氯離子的核間距離為a cm,那么阿伏加德羅常數(shù)的值可表示為 ( )。
A.117a3d B.58.5/(2a3d)
C.234/(a3d) D.58.5/(4a3d)
解析 a3dNA=58.5,NA=。
答案 B
二、非選擇題
8.已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素,它們的核電荷數(shù)A<B<C<D<E<F。其中A原子核外有三個未成對電子;化合物B2E為離子晶體,E原子核外的M層中只有兩對成對電子;C元素是地殼中含量最高的金屬元素;D單質的晶體類型在同周期的單質中沒有相同的;F原子最外層電子數(shù)與B的相同,其余各層均充滿電子。請根據(jù)以上信息,回答下列問題(答題時,A、B、C、D、E、F用所對應的元素符號表示):
(1)A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序為________(用元素符號表示)。
(2)B的氯化物的熔點比D的氯化物的熔點________(填“高”或“低”),理由是____________________。
(3)A的氫化物分子中的中心原子采取________雜化,E的低價氧化物分子的空間構型是________。
(4)F的核外電子排布式是________,F(xiàn)的高價離子與A的簡單氫化物形成的配離子的化學式為____________。
(5)A、F形成某種化合物的晶胞結構如圖所示(其中A顯-3價),則其化學式為________(每個球均表示1個原子)。
(6)A、C形成的化合物具有高沸點和高硬度,是一種新型無機非金屬材料,則其化學式為________,其晶體中所含的化學鍵類型為________。
解析 本題的突破口為E原子核外的M層只有兩對成對電子,則E是硫,再結合題意可知B是Na;A原子核外有三個未成對電子,則為第2周期ⅤA族的氮元素;鋁是地殼中含量最多的金屬元素,則C為Al;在第3周期單質形成的晶體中硅的晶體類型與其他的均不相同,則D為Si;F原子的最外層電子數(shù)也是一個,則為第4周期ⅠA族或ⅠB族,但是因內層均已充滿電子,故為銅。
答案 (1)Na<Al<Si<N (2)高 NaCl為離子晶體,而SiCl4為分子晶體 (3)sp3 V形 (4)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 [Cu(NH3)4]2+ (5)Cu3N (6)AlN 共價鍵
9.下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分別代表一種化學元素。
(1)請寫出元素d的基態(tài)原子電子排布式________________________________________________________________________。
(2)b元素的氧化物中b與氧元素之間的共價鍵類型是________。其中b原子的雜化方式是________。
(3)a單質晶體中原子的堆積方式如下圖甲所示,其晶胞特征如下圖乙所示,原子之間相互位置關系的平面圖如下圖丙所示。
若已知a的原子半徑為d,NA代表阿伏加德羅常數(shù),a的相對原子質量為Mr,則一個晶胞中a原子的數(shù)目為________,該晶體的密度為________(用字母表示)。
解析 (1)根據(jù)洪特規(guī)則的特例,d軌道半充滿時更穩(wěn)定,其Cr原子電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2。
(2)SiO2硅氧之間的共價鍵是“頭對頭”的方式,所以是σ鍵,其中Si的雜化方式是sp3雜化。
(3)由分攤法計算:8+6=4;該晶胞的質量m=4,該晶胞的體積V=3=16d3,晶胞密度ρ==。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1 (2)σ鍵或極性共價鍵 sp3雜化 (3)4
10.金屬鎳及其化合物在合金材料以及催化劑等方面應用廣泛。請回答下列問題:
(1)Ni原子的核外電子排布式為_____________________________;
(2)NiO、FeO的晶體結構類型均與氯化鈉的相同,Ni2+和Fe2+的離子半徑分別為69 pm和78 pm,則熔點NiO________FeO(填“<”或“>”);
(3)NiO晶胞中Ni和O的配位數(shù)分別為________、________;
(4)金屬鎳與鑭(La)形成的合金是一種良好的儲氫材料,其晶胞結構示意圖如圖所示。該合金的化學式為________。
解析 (1)核外電子排布式與價電子排布式要區(qū)別開。
(2)NiO、FeO都屬于離子晶體,熔點高低受離子鍵強弱影響,離子半徑越小,離子鍵越強,熔點越高。(3)因為NiO晶體結構類型與NaCl相同,而NaCl晶體中Na+、Cl-的配位數(shù)都是6,所以,NiO晶體Ni2+、O2-的配位數(shù)也是6。(4)根據(jù)晶胞結構可計算,一個合金晶胞中,La:8=1,Ni:1+8=5。所以該合金的化學式為LaNi5。
答案 (1)[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2
(2)> (3)6 6 (4)LaNi5
11.可以由下列反應合成三聚氰胺:CaO+3CCaC2+CO↑,CaC2+N2CaCN2+C,CaCN2+2H2O===NH2CN+Ca(OH)2,NH2CN與水反應生成尿素[CO(NH2)2],尿素合成三聚氰胺。
(1)寫出與Ca在同一周期且最外層電子數(shù)相同、內層排滿電子的基態(tài)原子的電子排布式:_____________________________________________。
CaCN2中陰離子為CN,與CN互為等電子體的分子有N2O和________(填化學式),由此可以推知CN的空間構型為________。
(2)尿素分子中C原子采取________雜化。尿素分子的結構簡式是________。
(3)三聚氰胺()俗稱“蛋白精”。動物攝入三聚氰胺和三聚氰酸()后,三聚氰酸與三聚氰胺分子相互之間通過________結合,在腎臟內易形成結石。
(4)CaO晶胞如圖所示,CaO晶體中Ca2+的配位數(shù)為________。CaO晶體和NaCl晶體的晶格能分別為:CaO 3 401 kJmol-1、NaCl 786 kJmol-1。導致兩者晶格能差異的主要原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析 (1)Ca的最外層是2個電子,與它同一周期的元素在第四周期,內層排滿電子則K到M層分別為2、8、18個電子,則它的基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2;與CN互為等電子體,必須符合原子數(shù)相等,價電子總數(shù)相等,故可以是CO2,因為CO2是直線形分子,則CN的空間構型是直線形。(2)尿素分子的結構簡式為,分子中的C原子采用sp2雜化方式,碳氧之間的共價鍵有1個σ鍵、1個π鍵。(3)三聚氰酸與三聚氰胺分子之間通過分子間氫鍵相互結合而形成結石。(4)由晶胞圖可看出,1個Ca2+周圍有6個O2-,則晶體中Ca2+的配位數(shù)為6;CaO晶體的晶格能遠大于NaCl晶體的晶格能的原因是CaO晶體中Ca2+、O2-的帶電量大于NaCl晶體中Na+、Cl-的帶電量。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2 CO2 直線形 (2)sp2 (3)分子間氫鍵
(4)6 CaO晶體中Ca2+、O2-的帶電量大于NaCl晶體中Na+、Cl-的帶電量
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