高考化学总复习第十二章物质结构与性质课时作业38晶体结构与性质新人教版

1 课时作业38 晶体结构与性质

一、选择题

1．下列对各组物质性质的比较中，正确的是( )

A．硬度：Li>Na>K

B．熔点：金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅

C．第一电离能：Na

D．空间利用率：六方密堆积

解析：碱金属元素中，其硬度随着原子序数的增大而减小，所以硬度Li>Na>K，故A正确；原子晶体中，键长越长其键能越小，则晶体的熔点越低，键能大小顺序是：C—C键、C—Si键、Si—Si键，所以熔点高低顺序是：金刚石>碳化硅>晶体硅，故B错误；同一周期，元素第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素，第一电离能：Mg>Al>Na，故C错误；空间利用率：六方密堆积74%、面心立方74%、体心立方68%，所以空间利用率：六方密堆积＝面心立方>体心立方，故D错误。

答案：A

2．现有四种晶体，其离子排列方式如图所示，其中化学式正确的是(

)

解析：A.A离子个数是1，B离子个数＝1/8×8＝1，所以其化学式为AB，故A错误；B.E离子个数＝1/8×4＝1/2，F离子个数＝1/8×4＝1/2，E、F离子个数比为1∶1，所以其化学式为EF，故B错误；C.X离子个数是1，Y离子个数＝1/2×6＝3，Z离子个数＝1/8×8＝1，所以其化学式为XY3Z，故C正确；D.A离子个数＝1/8×8＋1/2×6＝4，B离子个数＝12×1/4＋1＝4，A、B离子个数比1∶1，所以其化学式为AB，故D错误。

答案：C

3．氮化硼是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组2 物质熔化时，所克服的粒子间的作用力与氮化硅所克服的粒子间的作用力都相同的是( )

A．石膏和金刚石 B．晶体硅和水晶

C．冰和干冰 D．铝和蒽

解析：氮化硼属于原子晶体，熔化时所克服的微粒间的作用力为共价键。石膏为离子晶体，金刚石为原子晶体，A项错误；晶体硅和水晶都是原子晶体，熔化克服共价键，B项正确；冰和干冰都是分子晶体，C项错误；铝为金属晶体，蒽为分子晶体，D项错误。

答案：B

4．以NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是(

)

A．18 g冰(图1)中含O—H键数目为2NA

B．28 g晶体硅(图2)中含有Si—Si键数目为2NA

C．44 g干冰(图3)中含有NA个晶胞结构单元

D．石墨烯(图4)是碳原子单层片状新材料，12 g石墨烯中含C—C键数目为1.5NA

解析：1个水分子中含有2个O—H键，18 g冰的物质的量为1 mol，含O—H键数目为2NA，A项正确；28 g晶体硅中含有1 mol Si原子，每个硅原子与其他4个Si形成4个Si—Si键，每个硅原子形成的共价键为：12×4＝2，则1 mol单质硅含有2 mol Si—Si键，B项正确；1个晶胞结构单元含有4个二氧化碳分子，44 g干冰中含有晶胞结构单元个数小于NA个，C项错误；在石墨烯中，每个碳原子形成3个共价键，所以每个碳原子实际占化学键为1.5个，12 g石墨烯即1 mol所含碳碳键数目为1.5NA，D项正确。

答案：C

5．下列说法中，正确的是( )

A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂

B．原子晶体中，共价键越强，熔点越高 3 C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔沸点一定越高

D．分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定

解析：A项，冰为分子晶体，融化时破坏的是分子间作用力，错误。B项，原子晶体熔点的高低取决于共价键的强弱，共价键越强，熔点越高，正确。分子晶体熔沸点高低取决于分子间作用力和氢键的大小，而共价键的强弱决定了分子的稳定性大小，C、D项错误。

答案：B

6．下列说法正确的是( )

A．区分晶体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行X－射线衍射

B．1 mol金刚石中的C—C键数是2NA,1 mol SiO2晶体中的Si—O键数也是2NA

C．水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂

D．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定

解析：A.晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列，X－射线衍射可以看到微观结构；B.金刚石中1个C原子与另外4个C原子形成C—C单键，这个C原子对每个单键的贡献只有12，所以1 mol C原子形成的C—C键为4×12＝2(mol)，而二氧化硅晶体中1个Si原子分别与4个O原子形成4个Si—O单键，则1 mol SiO2晶体中Si—O键为4 mol；C.水晶是原子晶体，熔化时共价键断裂，而分子晶体干冰熔化时，分子间作用力被削弱而共价键不断裂；D.分子的稳定性取决于化学键的强弱。

答案：A

7．下列有关说法正确的是( )

①原子晶体中只存在非极性共价键

②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子

③金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低

④干冰升华时，分子内共价键会发生断裂

⑤晶格能由大到小顺序：NaF>NaCl>NaBr>NaI

⑥分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高

⑦分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定

A．①②③⑥ B．①②④

C．③⑤⑥⑦ D．③⑤

解析：原子晶体中有的只含有非极性共价键，如金刚石、晶体硅；也有含极性键的，如SiO2、BN等，①错误。在晶体中有阳离子不一定有阴离子，如：金属晶体中存在金属阳离子和自由电子，②错误；晶体中熔点高低一般顺序是：原子晶体>离子晶体>分子晶体；在原子晶体中，原子半径越大熔点越低；在离子晶体中，离子半径越大，熔点越低，电荷越多，熔点越高；在分子晶体中，物质的熔点与相对分子质量成正比(含有氢键的物质除外)，所以这4 几种物质的熔点高低顺序是按金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的顺序依次降低，③正确；干冰升华是物理性质中状态的改变，变化的是分子间的距离，分子内的共价键没有断裂，④错误；F－、Cl－、Br－、I－的离子半径逐渐增大，所以晶格能由大到小顺序：NaF>NaCl>NaBr>NaI，⑤正确；分子晶体熔、沸点的高低取决于分子间作用力和氢键的大小，而共价键的强弱决定了分子的稳定性，共价键越强物质越稳定，⑥错误；分子稳定性与分子内共价键的强弱有关，与分子间作用力无关，⑦错误。

答案：D

8．已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法中正确的是( )

A．C3N4是分子晶体

B．C3N4晶体中，C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长长

C．C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，而每个氮原子连接3个碳原子

D．C3N4晶体中微粒间通过分子间作用力相结合

解析：根据C3N4的性质可知其为原子晶体，A项错误；C—N键为极性共价键，由于原子半径r(N)

答案：C

9．下表给出几种氯化物的熔点和沸点：

NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4

熔点/℃ 801 714 190 －70

沸点/℃ 1 413 1 412 180 57.57

有关表中所列四种氯化物的性质，以下叙述正确的是( )

①氯化铝在加热时能升华

②四氯化硅在晶态时属于分子晶体

③氯化钠晶体中粒子之间以范德华力结合

④氯化镁的熔沸点比氯化钠低，主要是受堆积方式、键的极性、晶格能等影响

A．仅② B．仅③④ C．仅①②④ D．①②③④

解析：①AlCl3的熔沸点较低，则AlCl3属于分子晶体，沸点低于熔点，加热时能升华，①正确；②SiCl4的熔沸点较低，是分子晶体，②正确；③NaCl的沸点为1 413 ℃，属于离子晶体，粒子之间以离子键结合，③错误；④氯化镁的熔沸点比氯化钠低，并且都属于离子晶体，所以主要是受堆积方式、键的极性、晶格能等影响，④正确。

答案：C

5 10．已知CsCl晶体的密度为ρ g·cm－3，NA为阿伏加德罗常数，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为(

)

A．NA·a3·ρ B.NA·a3·ρ6

C.NA·a3·ρ4 D.NA·a3·ρ8

解析：该立方体中含1个Cl－，Cs＋个数＝8×18＝1，根据ρV＝MNA知，M＝ρVNA＝ρa3NA，摩尔质量在数值上等于其相对分子质量，所以其相对分子质量是ρa3NA。

答案：A

11．CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，但CaC2晶体中由于哑铃形的C2－2存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法中正确的是(

)

A．1个Ca2＋周围距离最近且等距离的C2－2数目为6

B．该晶体中的阴离子与F2是等电子体

C．6.4 g CaC2晶体中含阴离子0.1 mol

D．与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋共有12个

解析：A项，依据晶胞示意图可以看出，晶胞的一个平面的长与宽不相等，再由图中体心可知，1个Ca2＋周围距离最近的C2－2有4个，而不是6个，错误；B项，C2－2含电子数为2×6＋2＝14，F2的电子数为18，二者电子数不同，不是等电子体，错误；C项，6.4 g CaC2为0.1 mol，则含阴离子0.1 mol，正确；D项，与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋为4个，错误。

答案：C

二、非选择题

12．钛及其化合物被广泛应用于飞机、火箭、卫星、舰艇、医疗以及石油化工等领域。

(1)Ti的基态原子的核外电子排布式为_________________。 6 (2)已知TiC在碳化物中硬度最大，工业上一般在真空和高温(>1 800 ℃)条件下用C还原TiO2制取TiC：TiO2＋3C=====>1 800 ℃TiC＋2CO↑。该反应中涉及的元素按电负性由大到小的顺序排列为________；根据所给信息，可知TiC是________晶体。

(3)钛的化合物TiCl4，熔点为－24 ℃，沸点为136.4 ℃，常温下是无色液体，可溶于甲苯和氯化烃。

①固态TiCl4属于________晶体，其空间构型为正四面体，则钛原子的杂化方式为________。

②TiCl4遇水发生剧烈的非氧化还原反应，生成两种酸，反应的化学方程式为__________________________________________。

③用锌还原TiCl4的盐酸溶液，经后续处理可制得绿色的配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O。该配合物中含有化学键的类型有__________。

(4)钛的一种氧化物是优良的颜料，该氧化物的晶胞结构如图所示。

该氧化物的化学式为________；在晶胞中Ti原子的配位数为________，若晶胞边长为a nm，NA为阿伏加德罗常数的值，列式表示氧化钛晶体的密度：________g/cm3。

解析：(1)Ti的核电荷数是22，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)。(2)元素非金属性越强，电负性越大，则题述反应中涉及的元素按电负性由大到小的顺序排列为O>C>Ti；根据题给信息知TiC的硬度大，说明TiC是原子晶体。(3)①TiCl4的熔点为－24 ℃，沸点为136.4 ℃，熔沸点低是分子晶体的性质，因此固态TiCl4属于分子晶体；其空间构型为正四面体，则钛原子的杂化方式为sp3。②TiCl4遇水发生剧烈的非氧化还原反应，生成两种酸，根据原子守恒应该是盐酸和钛酸，反应的化学方程式为TiCl4＋3H2O===H2TiO3＋4HCl。③配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中含有化学键的类型有离子键和共价键(配位键属于共价键)。(4)该晶胞中所含氧原子个数为4×12＋2＝4，所含Ti原子个数为1＋8×18＝2，所以该钛的氧化物的化学式为TiO2；在晶胞中以中心钛原子为例，与该钛原子最近且等距的氧原子有6个，则Ti原子的配位数为6。若晶胞边长为a nm，NA为阿伏加德罗常数的数值，氧化钛晶体的密度为ρ＝M晶胞V晶胞NA＝2×80a×10－73·NA g/cm3。