2020高考化学：晶体结构与性质练习含答案
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2020高考化学：晶体结构与性质练习含答案
主题：晶体结构与性质
一、选择题
1、下列有关晶胞的叙述中正确的是( )
A．晶胞的结构是晶体的结构
B．不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同
C．晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞
D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成
答案 D
解析 由晶胞的定义可知A项错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体中，晶胞的大小和形状不一定相同，B项错误；晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有，不完全属于某个晶胞，C项错误；知道晶胞的组成，利用“均摊法”即可推知晶体的组成，D项正确。
2、甲烷晶胞结构如图所示，下列说法正确的是( )
A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
B．晶体中1个CH4分子周围有12个紧邻的CH4分子
C．甲烷晶体熔化时需克服共价键
D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子
答案 B 解析 题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子，并不是1个C原子，A项错误；由甲烷的一个晶胞分析可知，与位于晶胞顶点的甲烷分子距离最近且相等的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在晶胞的面心上，因此被2个晶胞所共用，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为3×8×12＝12，B项正确；甲烷晶体是分子晶体，熔化时需克服范德华力，C项错误；甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的数目为8×18＋6×12＝4，D项错误。
3、金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是( )
A．金刚石中C—C键的键角均为109°28′，所以金刚石和CH4的晶体类型相同
B．金刚石的熔点高与C—C键的键能无关
C．金刚石中碳原子个数与C—C键键数之比为1∶2
D．金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却
答案 C
解析 A项，金刚石是原子晶体，CH4是分子晶体，二者的晶体类型不同；B项，金刚石熔化过程中C—C键断裂，因C—C键的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的熔点很高；C项，金刚石中每个C都参与了4个C—C键的形成，而每个C对每条键的贡献只有一半，故碳原子个数与C—C键键数之比为4×12∶4＝1∶2；D项，金刚石的熔点高，但在打孔过程中会产生很高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。 4、下列物质的熔、沸点依次升高的是( )
A．Na、Mg、Al B．Na、Rb、Cs
C．Mg、Na、K D．铝、硅铝合金、单晶硅
答案 A
解析 本题考查金属熔、沸点高低的比较方法，金属键越强，熔沸点越高。A、B、C项中只有A项熔点升高；合金的熔点比单组分都低，D项错误。
5、1 mol气态钠离子和1 mol气态氯离子结合生成1 mol氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶体晶格能的是( )
A．Na＋(g)＋Cl－(g)===NaCl(s) ΔH
B．Na(s)＋12Cl2(g)===NaCl(s) ΔH
C．Na(s)===Na(g) ΔH
D．Na(g)―→Na＋(g)＋e－ ΔH
答案 A
6、下列关于分子晶体的说法正确的是( )
A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B．在分子晶体中一定存在共价键
C．冰和Br2都是分子晶体
D．稀有气体不能形成分子晶体
答案 C
解析 分子间作用力影响物质的熔、沸点，不影响分子的稳定性，A项错误；在分子晶体中不一定存在共价键，如稀有气体分子中没有共价键，B项错误；冰和Br2均为分子晶体，C项正确；稀有气体的构成粒子是单原子分子，可形成分子晶体，D项错误。
7、下列关于硅及硅的化合物的叙述不正确的是( )
①硅的晶体结构和金刚石相似，都是原子晶体
②硅是地壳中含量最多的非金属
③晶体硅是良好的半导体材料 ④SiO2是制造光导纤维的重要原料
⑤SiO2分子是由两个氧原子和硅原子组成的
⑥SiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸
A．①②⑥ B．①⑤⑥
C．③④⑤ D．②⑤⑥
答案 D
解析 本题考查晶体硅及二氧化硅的结构和性质。硅在地壳中含量仅次于氧，其晶体为原子晶体，其结构与金刚石相似，是良好的半导体材料；二氧化硅是原子晶体，其结构中不存在单个的“SiO2”分子，能溶于氢氟酸。
8、下列有关金属的说法正确的是( )
A．金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子
B．镁型和铜型的原子堆积方式空间利用率最高
C．金属原子在化学变化中失去的电子数越多，其还原性越强
D．金属晶体都有很高的熔点和很大的硬度
答案 B
解析 A中金属原子脱落下来的电子是自由电子，形成所谓的“电子气”，其导电的实质是电子的自由移动，A项错误；C项中金属原子失电子越容易，还原性越强；D项有些金属熔点很低，硬度很小，如Hg、Na等。
9、下列说法正确的是( )
A．含有金属元素的晶体都是金属晶体
B．金属晶体中只含有金属元素
C．具有导电性的晶体一定是金属晶体
D．可以导电的物质形成的晶体不一定是金属晶体
答案 D
解析 离子晶体中(如NaCl)可含有金属元素，但不是金属晶体，A项不正确；合金属于金属晶体，而合金可以是金属和金属也可以是金属和非金属熔合而成，B项不正确；可以导电的物质(如石墨)形成的是过渡型晶体，C项不正确；D项正确。
10、下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是( ) A．熔点：NaF>MgF2>AlF3
B．晶格能：NaF>NaCl>NaBr
C．阴离子的配位数：CsCl>NaCl>CaF2
D．硬度：MgO>CaO>BaO
答案 A
解析 由于Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径依次减小，所带电荷依次增加，所以NaF、MgF2、AlF3的晶格能依次增大，即熔点依次升高；F－、Cl－、Br－的离子半径依次增大，NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小；CsCl、NaCl、CaF2阴离子的配位数分别为8、6、4；Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋离子半径依次增大，MgO、CaO、BaO晶格能依次减小，即硬度依次减小。
二、非选择题
1、根据下列四种晶体的晶胞示意图回答问题：
(1)根据图Ⅰ分析，铜晶胞平均含有的铜原子数是________。
(2)根据图Ⅱ分析，干冰晶胞平均含有的CO2分子数是________。
(3)根据图Ⅲ分析，碘晶体中碘分子的排列有________种不同的方向。
(4)根据图Ⅳ分析，晶体M的化学式可能是________。
答案 (1)4 (2)4 (3)2 (4)AB(或BA)
解析 (1)铜晶胞平均含有的铜原子数为18×8＋12×6＝4。(2)干冰晶胞平均含有的CO2分子数为18×8＋12×6＝4。(3)根据碘晶胞中碘分子的排列方向可知，碘晶体中碘分子的排列有2种不同的方向。(4)晶体M的晶胞中，N(A)∶N(B)＝18×8∶1＝1∶1，故M的化学式可能为AB(或BA)。
2、天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子。根据上述信息，回答下列有关问题。
(1)写出天然气水合物中两种分子的极性：
CH4________；H2O________。
(2)天然气水合物的晶体类型是________。
(3)若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为________。
答案 (1)非极性 极性 (2)分子晶体
(3)CH4·8H2O
解析 (2)组成天然气水合物的CH4及H2O都是分子晶体，故天然气水合物为分子晶体。
(3)因为每个天然气水合物分子中共有46＋2＝48个水分子，6个甲烷分子，所以该天然气水合物的分子式为6CH4·48H2O，平均组成即为CH4·8H2O。
3、如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na＋或Cl－所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。
(1)请将其中代表Na＋的圆圈涂黑(不必考虑离子体积大小)，以完成NaCl晶体的晶胞结构示意图。
(2)晶体中，在每个Na＋的周围与它最近且距离相等的Na＋共有________个。
(3)在NaCl晶胞的顶点上、面上、棱上的Na＋或Cl－为该晶胞和与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Cl－的个数等于________，即__________________________(填计算式)；Na＋的个数等于__________________，即____________________________________ (填计算式)。
(4)设NaCl的摩尔质量为M g·mol－1，食盐晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA。食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为________cm。
答案 (1)如图所示(答案不唯一，合理即可)
(2)12
(3)4 12×14＋1＝4 4 8×18＋6×12＝4[答案不唯一，只要与第(1)问对应即可]
(4)2·3M2ρNA
解析 (2)从NaCl晶胞结构可以看出，与顶点Na＋最近且距离相等的Na＋在面心，每个晶胞中有3个面心Na＋与顶点Na＋最近且等距，而每个顶点Na＋为8个晶胞共有，每个面心Na＋为2个晶胞共有，则与顶点Na＋最近且等距的面心Na＋共有8×3×12＝12个。
(3)根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法是均摊法。如(1)中所得NaCl晶胞中，含Na＋个数为8×18＋6×12＝4；含Cl－个数为12×14＋1＝4。
(4)设Cl－与Na＋的最近距离为a，则两个最近的Na＋间的距离为
2a，（a＋a）3×ρ g·cm－3×NA mol－14＝M g·mol－1，即a＝3M2ρNA cm，所以Na＋间的最近距离为2·3M2ρNA cm。
