高三化学晶体结构与性质试题答案及解析

高三化学晶体结构与性质试题答案及解析

1. （12分）已知：硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠（H2N－CH2－COONa）即可得到配合物A。其结构如下图：

（1）Cu元素基态原子的外围电子排布式为

。

（2）元素C、N、O的第一电离能由大到小排列顺序为 。

（3）配合物A中碳原子的轨道杂化类型为 。

（4）1mol氨基乙酸钠（H2N－CH2－COONa）含有键的数目为 。

（5）氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳。写出二氧化碳的一种等电子体： （写化学式）。

（6）已知：硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体，其结构如图，

则该化合物的化学式是 。

【答案】（1）3d104s1；（2）N>O>C；（3）sp2、sp3；（4）8NA；（5）N2O（或SCN-、N3-等）；（6）Cu2O。

【解析】（1）29号元素Cu在基态原子的外围电子排布式为3d104s1；（2）一般情况下同一周期的元素，原子序数越大，元素的第一电离能也越大，但是由于N元素的原子的最外层的电子处于该轨道的半充满的稳定状态，所以电子比原子序数大1 的O元素还大。所以元素C、N、O的第一电离能由大到小排列顺序为N>O>C；在硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠（H2N－CH2－COONa）即可得到配合物A，配合物A中碳原子就是H2N－CH2－COONa中的C原子，其轨道杂化类型为sp2、sp3；（4）1mol氨基乙酸钠（H2N－CH2－COONa）含有键的数目为8NA；（5）等电子体是微粒中含有的原子个数相同，最外层电子数也相同的物质。与二氧化碳等电子体的微粒是N2O（或SCN-、N3-等）；（6）根据物质的晶体结构可知：在一个晶胞中含Cu：4；含有O：8×1/8+1=2,n(Cu)：n(O)=4:2=2:1，所以化学式是Cu2O。

【考点】考查元素原子的价电子排布式、元素电离能的比较、原子的杂化类型、等电子体、晶体的化学式的确定的知识。

2. （15分） 【化学 ― 选修 3 物质结构与性质】

氮的化合物在无机化工领域有着重要的地位。请回答下列问题：

（1）基态氮原子的价电子排布图为 。

（2）氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成：已知其阴离子构型为平面正三角形，则其阳离子的构型为 形，阳离子中氮的杂化方式为 。

（3）某氮铝化合物X具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，广泛用于陶瓷工业等领域。工业上用氮气、氧化铝和碳在一定条件下反应生成CO和X (X的晶体结构如图所示），工业制备

X 的化学方程式为 。

（4）X晶体中包含的化学键类型为 （填字母标号）。

A．离子键 B．共价键 C．配位键 D．金属键 （5）已知氮化硼与X晶体类型相同，且氮化硼的熔点比X高，其原因 是 。 （6）若X的密度为ρg/cm3，则晶体中最近的两个Al 原子的距离为 cm （阿伏加德罗常数用

NA表示，不必化简）。

【答案】（1）；（2）直线，sp；（3）Al2O3+N2+3C2AlN+3CO；（4）BC；（5）氮化硼与氮化铝均为原子晶体，且硼原子半径小于铝原子半径，B—N键键能大于Al—N键键能；

（6）

【解析】（1）7号元素N的基态氮原子的价电子排布图为；（2）氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成：已知其阴离子构型为平面正三角形，则其阳离子的构型为直线形；阳离子中氮的杂化方式为sp杂化；（3）某氮铝化合物X具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，广泛用于陶瓷工业等领域。工业上用氮气、氧化铝和碳在一定条件下反应生成CO和X (X的晶体结构如图所示），工业制备 X 的化学方程式为Al2O3+N2+3C2AlN+3CO；（4）根据X晶体结构示意图可知：在X中包含的化学键类型为共价键、配位键，因此选项是B、C． （5）已知氮化硼与X晶体类型相同，且氮化硼的熔点比X高，其原因是氮化硼与氮化铝均为原子晶体，且硼原子半径小于铝原子半径，B—N键键能大于Al—N键键能，断裂共价键消耗的能量高；（6）若X的密度为ρg/cm3，在晶体中最近的两个Al 原子的距离为晶胞的面对角线的一半，在每个晶胞中含有Al:8×1/8+6×1/3=4;含有N：4个，即在一个晶胞中含有4个AlN，根据密度计算公式ρ=可得V=m÷ρ=．所以晶胞的边长L=．则晶体中最近的两个Al 原子的距离为a=．

【考点】考查物质结构、原子的杂化方式、物质制取方程式的书写、晶体中原子之间的距离、物质熔点的比较的知识。

3. 关于晶体的下列说法正确的是

A．任何晶体中，若含有阳离子就一定有阴离子。

B．原子晶体中只含有共价键。

C．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。

D．离子晶体中只含有离子键，不含有共价键。

【答案】B

【解析】A. 在金属晶体中，含有阳离子但是无阴离子，错误；B. 原子晶体中只含有共价键。正确；C. 原子晶体的熔点可能比金属晶体的高，也可能比金属晶体低，错误；D.离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键，错误。

【考点】考查关于晶体的组成和结构的知识。

4. 下面的排序不正确的是

A．晶体熔点由低到高：CF4Mg>Al

C．硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅 D．晶格能由大到小: NaF> NaCl> NaBr>NaI

【答案】B

【解析】A.这几种物质都是分子晶体，结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力就越强，晶体的熔沸点就越高，所以晶体熔点由低到高：CF4Si—C>C—C，所以硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅，正确；D.这几种物质都是离子晶体，由于阳离子相同，阴离子的半径越大，离子键结合的就越弱，晶格能就越小，离子半径：I->Br->Cl->F-，所以晶格能由大到小: NaF> NaCl> NaBr>NaI，正确。

【考点】考查晶体的结构及性质的知识。

5. 元素之间通过不同的化学键可以组成不同的晶体和化合物。有关化学键与晶体的说法正确的是

A．两种元素组成的分子中一定只有极性键

B．熔融状态时能导电的化合物一定是离子晶体

C．非金属元素组成的化合物一定是共价化合物

D．分子晶体的熔沸点随着共价键的增强而升高

【答案】B

【解析】A、可以含有非极性键，如双氧水，错误；B、共价化合物熔融不电离，正确；C、铵盐为离子化合物，错误；D、分子晶体的溶沸点与分子间作用力有关于化学键无关，错误。

【考点】考查晶体性质和构成有关问题。

6. 通常情况下，氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体结构分别如下图所示，下列关于这些晶体结构和性质的叙述不正确的是 ( )

A．同一主族的元素与另一相同元素所形成的化学式相似的物质不一定具有相同的晶体结构

B．氯化钠、氯化铯和二氧化碳的晶体都有立方的晶胞结构，它们具有相似的物理性质

C．二氧化碳晶体是分子晶体，其中不仅存在分子间作用力，而且也存在共价键

D．在二氧化硅晶体中，平均每个Si原子形成4个Si－O共价单键

【答案】B

【解析】SiO2和CO2的化学式相似，但其晶体结构不同，A项正确；二氧化碳为分子晶体，因此分子间存在分子间作用力，而分子内部碳原子和氧原子间形成共价键，氯化钠和氯化铯为离子晶体，所以物理性质不同。根据二氧化硅的结构可判断D项正确。

7. 美国LawreceLiremore国家实验室(LLNL)的V.Lota.C.S.Yoo和Cynn成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体,下列关于CO2的原子晶体说法中正确的是( )

A.CO2的原子晶体中存在范德华力,每1 mol CO2原子晶体中含有2NAπ键

B.在一定条件下,CO2原子晶体转化为CO2分子晶体是物理变化

C.熔点:金刚石>原子晶体CO2

D.在CO2的原子晶体中,每个C原子周围结合4个O原子,每个O原子与两个C原子相结合

【答案】D

【解析】原子晶体中不存在分子间作用力,A不正确;CO2原子晶体和CO2分子晶体,结构不同,性质不同,属于化学变化,B不正确;由于氧原子的半径小于碳原子的半径,所以熔点应该是原子晶体CO2>金刚石,C不正确;由题意知CO2原子晶体与SiO2结构相似,所以D正确。

8. 关于晶体的叙述中，正确的是

A．原子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高 B．分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定

C．分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高

D．某晶体溶于水后，可电离出自由移动的离子，该晶体一定是离子晶体

【答案】A

【解析】 A正确。B．分子晶体中，分子间的作用力主要影响分子的物理性质，分子的稳定性与分子内原子的化学键有关，错误； C．分子晶体中熔、沸点与分子间作用力有关，分子作用力越大，熔沸点越高，错误；D．离子晶体的判断要在熔融状态下能电离出自由移动的离子时，才是离子晶体，错误；

【考点】本题主要考查晶体性质与晶体内作用力的关系。

9. 下列有关说法正确的是( )

A．乙醇与浓硫酸170℃共热，制得的气体直接通入溴水，可检验制得的气体是否为乙烯

B．合成氨工业中，利用氨易液化，分离出N2、H2循环使用，可提高氨的产率

C．将(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶于稀硝酸，滴加KSCN溶液出现血红色，说明试样已变质

D．由ⅠA族和ⅦA族的元素形成的离子晶体，晶体的结构完全相同

【答案】B

【解析】制备乙烯时容易产生副产物气体SO2等还原气体使溴水褪色，所以应该先通过碱性洗气瓶，A错误；利用化学平衡原理，减小生成物的浓度、增大反应物的浓度可以使平衡向正反应移动，提高氨的产率，B正确；用硝酸溶解(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，容易把亚铁离子氧化为铁离子，所以滴加KSCN试剂必然显红色，不能说明变质，C错误；由ⅠA族和ⅦA族的元素形成的离子晶体的结构部完全相同，D错误；故选B。

【考点】本题考查的是有机实验、化学平衡、离子检验、晶体等基础知识。

10. 下列叙述正确的是（ ）

A．原子晶体中，共价键的键能越大，熔沸点越高

B．分子晶体中，分子间作用力越大，该分子越稳定

C．分子晶体中，共价键键能越大，熔沸点越高

D．某晶体溶于水中，可电离出自由移动的离子，该晶体一定是离子晶体

【答案】A

【解析】A、原子晶体中，原子间以极强的共价键结合。共价键越强，结合的越牢固，共价键的键能越大，断裂共价键消耗的能量就越高，熔沸点越高。正确。B、分子晶体中，分子间以分子间作用力结合。分子间作用力越大，破坏分子间作用力使物质融化或汽化消耗的能量就越高。即该晶体的熔沸点越高。错误。C、分子晶体中，共价键键能越大，分子就越稳定。错误。D、某晶体溶于水中，可电离出自由移动的离子，该晶体可能是离子晶体，也可能是分子晶体。错误。

【考点】考查物质的熔沸点与晶体类型、化学键的关系的知识。

11. 表中原子化热、晶格能、键能的单位都是kJ·mol-1