2022新高考化学一轮复习训练56晶体结构与性质含解析.pdf

-1-专练 56 晶体结构与性质 一、单项选择题 12021高三专项测试关于晶体的下列说法正确的是()A化学键都具有饱和性和方向性 B晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子 C氢键具有方向性和饱和性，也属于一种化学键 D金属键由于无法描述其键长、键角，故不属于化学键 2下列关于晶体的说法中，不正确的是()晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性 含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 共价键可决定分子晶体的熔、沸点 MgO 的晶格能远比 NaCl 大，这是因为前者离子所带的电荷数多，离子半径小 晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列 晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定 干冰晶体中，一个 CO2分子周围有 12 个 CO2分子紧邻；CsCl 和 NaCl 晶体中阴、阳离子的配位数都为 6 AB CD 32021枣庄月考下表所列物质晶体的类型全部正确的一组是()原子晶体 离子晶体 分子晶体 A 氮化硅 磷酸 单质硫 B 单晶硅 氯化铝 白磷 C 金刚石 烧碱 冰 D 铁 尿素 冰醋酸 4.下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是()A熔点：NaFMgF2AlF3 B晶格能：NaFNaClNaBr C阴离子的配位数：CsClNaClCaF2 D硬度：MgOCaOBaO 52021随州二中月考下列性质适合于离子晶体的是()A熔点 1070，易溶于水，水溶液能导电 B熔点 10.31，液态不导电，水溶液能导电 -2-C能溶于 CS2，熔点 112.8，沸点 444.6 D熔点 97.81，质软，导电，密度 0.97gcm3 6据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的分子式为 C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含 C60，也有 Si60结构。下列叙述正确的是()A该物质有很高的熔点、很大的硬度 B该物质形成的晶体属于分子晶体 C该物质的相对分子质量为 1200 D该物质分子中 Si60被包裹在 C60里面 7已知 C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于 C3N4晶体的说法错误的是()A该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石更牢固 B该晶体中每个碳原子连接 4 个氮原子、每个氮原子连接 3 个碳原子 C该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足 8 电子结构 D该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构 82021郑州模拟下列有关说法不正确的是()A水合铜离子的模型如图 1 所示，1 个水合铜离子中有 4 个配位键 BCaF2晶体的晶胞如图 2 所示，每个 CaF2晶胞平均占有 4 个 Ca2 CH 原子的电子云图如图 3 所示，H 原子核外大多数电子在原子核附近运动 D金属 Cu 中 Cu 原子堆积模型如图 4，为最密堆积，每个 Cu 原子的配位数均为 12 9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()10有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是()A为简单立方堆积，为六方最密堆积，为体心立方堆积，为面心立方最密堆积 -3-B每个晶胞含有的原子数分别为1 个、2 个、2 个、4 个 C晶胞中原子的配位数分别为6、8、8、12 D空间利用率的大小关系为”“”或“”)LiF，原因是_ _。(3)锂离子电池的正极材料主要有层状结构的LiMO2、尖晶石结构的LiM2O4以及橄榄石型的LiMPO4(MFe、Mn、Ni、Co 等元素)。橄榄石型 LiFePO4正极材料中，Fe2的价层电子排布式为_，PO34的空间构型为_。层状 LiCoO2的结构如图所示，Li和 Co3各自位于立方紧密堆积氧层中交替的八面体位置。钴原子的配位数为_；设阿伏加德罗常数的值为NA，则LiCoO2的密度是_gcm3(列出计算表达式)。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如，图中原子1 的坐标为(0,0,0)，则原子 2 和原子 3 的坐标分别为_、_。-5-16 2021河北卷KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大 KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。回答下列问题：(1)在 KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是_(填离子符号)。(2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用12表示，与之相反的用12表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为_。(3)已知有关氮、磷的单键和三键的键能(kJmol1)如下表：NN NN PP PP 193 946 197 489 从 能 量 角 度 看，氮 以 N2、而 白 磷 以 P4(结 构 式 可 表 示 为)形 式 存 在 的 原 因 是_ _。(4)已知 KH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为_，其中 P 采取_杂化方式。(5)与 PO34电子总数相同的等电子体的分子式为_。(6)磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸，如：如果有 n 个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则相应的酸根可写为_。-6-(7)分别用、表示 H2PO4和 K，KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a)所示，图(b)、图(c)分别显示的是H2PO4、K在晶胞 xz 面、yz 面上的位置：若晶胞底边的边长均为 apm、高为 cpm，阿伏加德罗常数的值为 NA，晶体的密度为_gcm3(写出表达式)。晶胞在 x 轴方向的投影图为_(填标号)。专练 56 晶体结构与性质 1B 共价键具有饱和性和方向性，A 不正确；晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子，B 正确；氢键不是化学键，C 不正确；金属键属于化学键，D 不正确。2D 晶体中原子呈周期性有序排列，且有自范性，非晶体中原子排列相对无序，无自范性，可以用衍射方法鉴别晶体和非晶体，故正确；含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体，但含有阴离子的晶体一定是离子晶体，故错误；决定分子晶体的熔、沸点的分子间作用力，共价键决定分子的稳定性，故错误；晶格能与离子半径成反比、与离子电荷成正比，镁离子、氧离子电荷都大于钠离子、氯离子，且半径都小于钠离子、氯离子，所以 MgO 的晶格能远比 NaCl 大，故正确；晶胞是晶体结构的-7-基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列，且有自范性，非晶体中原子排列相对无序，无自范性，故正确；在以没有方向性和饱和性的作用力结合形成晶体时，晶体尽量采取紧密堆积方式以使其变得比较稳定，故正确；干冰晶体中，一个 CO2分子周围有 12 个 CO2分子紧邻，CsCl 晶体中阴阳离子配位数是 8，NaCl 晶体中阴、阳离子的配位数是 6，故错误。3 C 根据构成晶体的微粒确定晶体类型，原子晶体的构成微粒是原子，分子晶体的构成微粒是分子，离子晶体的构成微粒是阴阳离子。A.磷酸的构成微粒是分子，所以磷酸属于分子晶体，A 错误；B.氯化铝属于共价化合物，构成微粒是氯化铝分子，所以属于分子晶体，B 不正确；C.金刚石的构成微粒是原子，所以属于原子晶体，烧碱的构成微粒是阴阳离子，所以属于离子晶体，冰的构成微粒是分子，所以属于分子晶体，故 C 正确；D.铁的构成微粒是金属阳离子和自由电子，所以属于金属晶体，尿素的构成微粒是分子，属于分子晶体，D 错误。4A 离子半径越小，离子所带电荷越多，离子晶体熔点越高，所以熔点：NaFMgF2AlF3，A 不正确；离子半径越小，晶格能越大，所以晶格能：NaFNaClNaBr，B 正确；CsCl、NaCl、CaF2的阴离子的配位数分别是 8、6、4,C 正确；离子半径：Ba2Ca2Mg2，所以硬度：MgOCaOBaO，D 正确。5A 离子晶体熔、沸点较高，质硬，固态时不导电，液态能导电，若易溶于水，则在水溶液中完全电离而能导电，故 A 正确。6B 该物质有分子式，则该物质是分子晶体，A 错，B 正确；相对分子质量为(1228)602400，C 错；Si 的原子半径大于 C，Si60的体积大于 C60的体积，C60被包裹在 Si60里面，D 错。7D 根据题意可知，该晶体属于原子晶体，且原子半径 N，D 错。-8-11A 偏铝酸钠在强酸溶液中反应，AlO2会转化成 Al(OH)3，然后再溶解生成铝离子，不会形成铝氧四面体，即得不到分子筛，A 推测错误；分子筛 Ma(AlO2)x(SiO2)yzH2O 中，“AlO2”显1 价，“SiO2”、“H2O”都显 0 价，设 M 的化合价为 m，则根据正、负化合价代数和为 0，mx2x(1)0，解得 m2，B 推测正确；铝硅酸盐型分子筛的热稳定性与其结构类型、结晶度、硅铝比等都有关系，则调节yx的值，可以改变分子筛骨架的热稳定性，C 推测正确；分子筛是一种具有多孔结构的水合铝硅酸盐，其中有许多笼状孔穴和通道能让直径比孔穴小的分子通过而将直径比孔穴大的分子留在外面，故可用于筛分分子，D 推测正确。12D 稀有气体是单原子分子，不存在共价键，故错误；金属晶体由金属阳离子和自由电子组成，无阴离子，故错误；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，相对分子质量越大，熔点越高(含有氢键的物质除外)，所以这几种物质的熔点高低顺序是金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S，故正确；离子晶体中可能有共价键，如氯化铵中氮氢键属于共价键，分子晶体中肯定没有离子键，故错误；由晶胞结构可知 CaTiO3晶体中 Ti 的配位数为 12，所以每个 Ti4和 12 个 O2紧邻，故正确；SiO2晶体中每个硅原子与 4 个氧原子以共价键相结合，故错误；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，故错误；离子晶体熔化时离子键被破坏，氯化钠是离子晶体，故正确。故正确序号为。综上所述，本题正确答案为 D。13AD 晶体晶胞中阴、阳离子的个数分别为 8186124,121414，故 A 正确；晶胞的质量为4MNAg，晶体的密度为 dgcm3，则晶胞的体积是4Mgdgcm3NA4MdNAcm3，则晶胞的边长为34MdNAcm，该晶体中两个距离最近的同种离子的核间距为晶胞面对角线的一半，为2234MdNAcm，B 错误；根据晶胞结构，阴、阳离子的配位数都是 6，C 错误；该晶胞中阴、阳离子的个数比为 1:1，可能是 NaCl 的晶胞，D正确。14B 由表中数据可知，Al2O3为离子晶体，A 正确；表中 AlCl3、BCl3和干冰是分子晶体，沸点都较低，B 错误；C 和 Si 同主族，但氧化物的晶体类型不同，分别属于分子晶体和原子晶体，C 正确；Na和 Al 不同主族，但对应的氧化物都为离子晶体，说明不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体，D 正确。15(1)1s2(2)PF5是分子晶体，LiF 是离子晶体(3)3d6 正四面体(或四面体)6 398NA32a2c1021 0，0，12 0，1，14 解析：(1)基态 Li的电子排布式为 1s2。(2)PF5是分子晶体，LiF 是离子晶体，则熔点 PF5小于 LiF。(3)铁是 26 号元素，铁原子失去 2 个电子变为 Fe2，该离子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d6，价层电子排布式为 3d6。PO34中 P 原子的价层电子对数4534224，且不含孤电子对，根据价层电-9-子对互斥理论推断其空间构型为正四面体。结合题图，以六棱柱上底面面心处的钴原子为研究对象，则钴原子的配位数为 6。LiCoO2晶胞中 Li 原子个数22132163，Co 原子个数241641123，O 原子个数44134166，晶胞体积32(a107a107c107)cm332a2c1021cm3，则 mV398NA32a2c1021gcm3，或以六棱柱为研究对象，每个六棱柱由 3 个晶胞组成。原子 1 的坐标为(0,0,0)，原子 2 处于棱心，其坐标为0，0，12，原子 3 处于棱长14处，其坐标为0，1，14。16(1)P3、K(2)32(3)3 倍的 NN 键的键能小于 NN 键的键能，而 3 倍的 PP 键的键能大于 PP 键的键能(4)sp3(5)SiF4(6)PnOn3n(7)4175a2cNA1030 B 解析：(1)H、O、P、K 四种元素各自所能形成的简单离子中 P3、K的核外电子排布相同。(2)基态磷原子的价电子排布式为 3s23p3，其中 3s 轨道中自旋磁量子数的代数和为 0,3p 轨道中 3 个电子自旋方向相同，所以代数和为32。(3)由题表中键能关系可知 3 倍的 NN 键的键能小于 NN 键的键能，而 3 倍的 PP键的键能大于 PP 键的键能，所以氮以 N2中的 NN 形式存在更稳定，磷以 P4中的 PP 键形式存在更稳定。(4)由 KH2PO2为正盐，可知 H3PO2中只含一个羟基氧，所以 H3PO2的结构式为，其中 P 的价层电子对数为 512(51322)4，则 P 的杂化方式为 sp3。(5)PO34的原子数为 5，价电子数为 32，总电子数为 50，则与 PO34电子总数相同的等电子体的分子为 SiF4。(6)每相邻两个磷酸分子脱去一个水分子，所以 n 个磷酸分子形成环状结构会脱去 n 个水分子，则形成的多磷酸的分子式中氢原子数目为 3n2nn，磷原子的数目为 n，氧原子的数目为 4nn3n，即多磷酸分子式为 HnPnO3n，故多磷酸的酸根可写成 PnOn3n。(7)由题给 KH2PO4晶体的四方晶胞图可知，每个晶胞中，K个数为 6124144(个)，H2PO4个数为 81841214(个)，则 1 个 KH2PO4晶体的四方晶胞中有 4 个 KH2PO4，晶体密度等于晶胞质量除以晶胞体积，其中晶胞体积为a2c1030cm3，晶胞的质量为4175NAg，所以晶体的密度为4175a2cNA1030gcm3。由题图(a)可知，晶胞在 x 轴方向的投影图，应为 B 选项中的图。