高考化学的晶体的结构与性质专项训练含答案

高考化学的晶体的结构与性质专项训练含答案

一、晶体的结构与性质

1．萤石(CaF2)属于立方晶体（如图），晶体中每个Ca2＋被8个F－包围，则晶体中F－的配位数为

A．2 B．4 C．6 D．8

2．GaAs 晶体的熔点很高，硬度很大，密度为ρ g•cm－3，Ga和 As的摩尔质量分别为 MGa

g•mol－1 和 MAsg•mol－1，原子半径分别为 rGa pm 和 rAs pm，阿伏加德罗常数值为 NA，其晶胞结构如图所示，下列说法错误的是

A．该晶体为共价晶体

B．该晶体中 Ga 和 As 均无孤对电子，Ga 和 As 的配位数均为 4

C．原子的体积占晶胞体积的百分率为-2733AGaAs4π10Nρ(rGa+rAs)3(M+M)

D．所有原子均满足 8 电子稳定结构

3．氮化铝（AlN）具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性能，被广泛应用于电子工业、陶瓷工业 等领域，其结构类似于金刚石。一定条件下，氮化铝可通过反应

Al2O3+N2+3C=2AlN+3CO 合成， 下述正确的是

A．氮化铝晶体属于分子晶体

B．由于 AlN 相对分子质量比立方 BN 大，所以熔沸点 AlN 比 BN 高

C．AlN 中原子 Al 杂化方式为 sp2，N 杂化方式为 sp3

D．氮化铝晶体中含有配位键

4．下列说法不正确的是

A．2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等

B．金属离子的电荷越多、半径越小，金属晶体的熔点越高

C．石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和生成，也有分子间作用力的破坏

D．DNA分子的两条长链中的碱基以氢键互补配对形成双螺旋结构，使遗传信息得以精准复制

5．下列关于氯化钠晶胞（如图）的说法正确的是（ ）

A．每个晶胞含有6个Na+和6个Cl-

B．晶体中每个Na+周围有8个Cl-，每个Cl-周围有8个Na+

C．晶体中与每个Na+最近的Na+有8个

D．将晶胞沿体对角线AB作投影，CD两原子的投影将相互重合

6．晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300 mm、重达81 kg的大直径硅单晶， 晶体硅大量用于电子产业。下列叙述正确的是（ ）

A．形成晶体硅的速率越快越好

B．晶体硅有固定的熔沸点，研碎后就变成了非晶体

C．可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃

D．晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关

7．最近我国科学家预测并据此合成了新型碳材料：T-碳。可以看作金刚石结构中的一个 碳原子被四个碳原子构成一个正四面体结构单元替代(如图所示，所有小球都代表碳原子)。下列说法正确的是( ) 金刚石 T-碳

A．T-碳与石墨、金刚石互为同分异构体

B．T-碳晶体与金刚石晶体类似，属于原子晶体

C．T-碳晶体和金刚石晶体中含有的化学键不同

D．T-碳与金刚石中的碳原子采取的杂化方式不同

8．氟在自然界中常以CaF2的形式存在。下列关于CaF2的表述正确的是（ ）

A．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电

B．F-的离子半径小于Cl-，则CaF2的熔点低于CaCl2

C．阴阳离子比为2：1的物质，均与CaF2晶体构型相同

D．Ca2+与F-间只存在静电吸引

9．元素ⅹ位于第4周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。X与Y形成的化合物的晶胞结构如图所示，下列关于该晶体的说法正确的是( )

A．1个晶胞中所含离子总数为18

B．X2+的配位数为8，Y2-的配位数为4

C．与每个X2+距离最近且相等的X2+共有12个

D．该化合物的化学式为CaS

10．KO2的晶体结构和NaCl相似，KO2可以看作是Na+的位置用K+代替，Cl-的位置用O2-代替，则关于KO2晶体结构的描述正确的是（ ）

A．如图一个超氧化钾小晶胞中含有4个KO2

B．和K+距离相同且最近的O2-构成的多面体是正六面体

C．和K+距离相同且最近的K+有8个

D．和K+距离相同且最近的O2-共有8个

11．含硅元素的化合物广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成岩石．晶体硅(熔点

1410℃)用途广泛，制取与提纯方法有多种．

(1)炼钢开始和结束阶段都可能发生反应：Si+2FeO高温2Fe+SiO2，其目的是________________．

A．得到副产品硅酸盐水泥 B．制取SiO2，提升钢的硬度

C．除去生铁中过多的Si杂质 D．除过量FeO，防止钢变脆

(2)一种由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗)2Cl460℃SiCl4蒸馏 SiCl4(纯)2H1100℃Si(纯)，在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成 1.12kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：________________．

对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)下列叙述正确的是________________

A．NaX易水解

B．SiX4是共价化合物

C．NaX的熔点一般高于SiX4

D．SiF4晶体是由共价键形成的空间网状结构

(3)粗硅经系列反应可生成硅烷(SiH4)，硅烷分解也可以生成高纯硅．硅烷的热稳定性弱于甲烷，所以Si元素的非金属性弱于C元素，用原子结构解释其原因：________________． (4)此外，还可以将粗硅转化成三氯氢硅(SiHCl3)，通过反应：SiHCl3(g)+H2(g)⇌Si(s)+3HCl(g)制得高纯硅．不同温度下，SiHCl3的平衡转化率随反应物的投料比(反应初始时，各反应物的物质的量之比)的变化关系如图所示．下列说法正确的是________________(填字母序号)．

a．该反应的平衡常数随温度升高而增大

b．横坐标表示的投料比应该是32n(SiHCl)n(H)

c．实际生产中为提高SiHCl3的利用率，可适当降低压强

(5)硅元素最高价氧化物对应的水化物是H2SiO3．室温下，0.1mol/L的硅酸钠溶液和0.1mol/L的碳酸钠溶液，碱性更强的是___________，其原因是________________．已知：H2SiO3：Ka1=2.0×10﹣10、Ka2=1.0×10﹣12，H2CO3：Ka1=4.3×10﹣7 Ka2=5.6×10 ﹣11．

12．有下列八种物质：①氯化钙、②金刚石、③硫、④氢氧化钠、⑤二氧化硅、⑥干冰，回答有关这六种物质的问题。(用编号回答)

(1)将这八种物质按不同晶体类型分成四组，并填写下表：

晶体类型 离子晶体 原子晶体 分子晶体

各组中物质的编号 _______ _____ ______

(2)属于共价化合物的是 __________；含有共价键的离子化合物是_______；

(3)其中硬度最大的物质是_______；熔点最低的物质是 ___________。

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、晶体的结构与性质

1．B

【解析】

【详解】

根据晶胞结构图可知，每个晶胞中含有大黑实心球的个数为8，而小球的个数为8×18+6×12=4，结合CaF2的化学式可知，大黑实心球表示F-，小球表示Ca2+，由图可以看出每个F-周围最近距离的Ca2+一共是4个，即晶体中F－的配位数为4，故答案为B。

2．C

【解析】

【分析】

【详解】

A. GaAs晶体的熔点很高，硬度很大，为空间立体网状结构，属于共价晶体，故A正确；

B. 由晶胞结构可知，Ga的配位数为4，晶胞中Ga原子数目为4，As原子数目为118+6=482，晶胞中As、Ga原子数目之比为1：1，故As配位数也是4，Ga与周围4个As原子形成正四面体结构，As与周围4个Ga原子也形成正四面体结构，原子均形成4个键，Ga原子价电子数为3，与As形成4个共价键，说明As原子提供1对孤电子对给Ga形成配位键，As原子最外层5个电子全部成键，均没有孤对电子，故B正确；

C. 晶胞中原子总体积为33-303GaAs44π(r+r)10cm3，晶胞质量为GaAsAM+M4gN，晶胞的体积为3GaAsAM+M(4)cmN，原子的体积占晶胞体积的百分率为33-30333-30GaAsAGaAs3GaAsGaAsA44π(r+r)10cm4πN(r+r)103=100%M+M3M+M(4)cmN（） ；故C错误；

D. 每个As、Ga原子都形成4个共价键，均没有孤对电子，所有原子均满足8电子稳定结构，故D正确；

故答案选：C。

3．D

【解析】

【分析】

【详解】

A．氮化铝（AlN）结构类似于金刚石，金刚石为原子晶体，则氮化铝（AlN）也为原子晶体，不是分子晶体，故A错误；

B．熔沸点与原子间的共价键的键能有关，原子半径越小，键能越大，熔沸点越高，所以熔沸点 AlN 比 BN 要低，故B错误；

C．结构与金刚石结构类似，金刚石中的碳为 3sp 杂化，则Al原子和 N 原子也为3sp杂化，故C错误；

D．结构与金刚石结构类似，金刚石中的碳形成4个共价键；Al原子最外层只有3个电子，可以提供空轨道，N原子提供孤对电子而形成配位键，故D正确；

故选D。

【点睛】 氮化铝晶体与金刚石类似，均是正四面体结构，每个铝原子与4个氮原子相连，是由原子构成的原子晶体。

4．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．2p和3p轨道形状均为哑铃形，但是原子轨道离原子核越远，能量越高，2p轨道能量低于3p，A选项错误；

B．金属离子的电荷数越多，半径越小，则金属离子与自由电子之间的金属键越强，其金属晶体的硬度越大，熔沸点越高，B选项正确；

C．石墨属于层状结构晶体，每层石墨原子间为共价键，层与层之间为分子间作用力，金刚石只含有共价键，因而石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和生成，也有分子间作用力的破坏，C选项正确；

D．DNA分子的两条长链中的碱基以氢键互补配对形成双螺旋结构，DNA复制时，在有关酶的作用下，两条链的配对碱基之间的氢键断裂，碱基暴露出来，形成了两条模板链，以半保留的方式进行复制，使遗传信息得以精准复制，D选项正确；

答案选A。

5．D

【解析】

【分析】

【详解】

A．每个晶胞含有8×18+6×12=4个Na+，12×14+1=4个Cl-，故A错误；

B．晶体中每个Na+周围有上下左右前后6个Cl-，同理每个Cl-周围有6个Na+，故B错误；

C．NaCl晶体为立方面心，与每个Na+距离相等且最近的Na+可看作顶点和面心位置，个数为3×12×8=12，故C错误；

D．将晶胞分成8个小正方体，CD为右上方小正方体的体对角线，与AB 平行，若作投影，则相互重合，故D正确；

故选D。

【点睛】

难点D，注意理解题目的含义，沿体对角线AB作投影。

6．C

【解析】

【分析】

【详解】

A．晶体的形成都要有一定的形成条件，如温度、压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率越快越好，速率太快可能导致晶体质量下降，故A错误；

B．晶体硅有固定的熔点，研碎后仍为原子晶体，故B错误；