【优化设计】2015-2016学年高中化学 第三章 晶体结构与性质单元测评A 新人教版选修3.doc

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1、第三章 晶体结构与性质单元测评A (时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括13小题,每小题4分,共52分。每小题只有一个选项符合题意)1.在常温常压下呈气态的化合物,降温使其固化得到的晶体属于()A.分子晶体B.原子晶体C.离子晶体D.何种晶体无法判断解析:因该化合物在常温常压下呈气态,故降温使其固化得到的晶体应属于分子晶体。答案:A2.下表中列出了有关晶体的说明,错误的是()选项ABCD晶体名称碘化钾干冰石墨碘组成晶体微粒名称阴、阳离子分子原子分子晶体内存在的作用力离子键范德华力共价键范德华力解析:石墨是混合晶体,晶体内存在共价键、金属键和范德华力。答案:C3.下列晶体分类中正确

2、的一组是()离子晶体原子晶体分子晶体ANaOHArSO2BH2SO4石墨SCCH3COONa水晶DBa(OH)2金刚石玻璃解析:从构成晶体的粒子和微粒间的相互作用力去判断晶体的类型。NaOH、CH3COONa、Ba(OH)2都是阴、阳离子间通过离子键相互结合成的离子晶体,纯H2SO4中无H+,是分子晶体。Ar分子间以范德华力相互结合为分子晶体,石墨是混合晶体,水晶(SiO2)与金刚石是典型的原子晶体。硫的化学式用S表示,实际上是S8,气体时为S2,是以范德华力结合成的分子晶体。玻璃没有固定的熔点,加热时逐渐软化,为非晶体。答案:C4.下列有关晶体的说法中正确的是()A.氯化钾溶于水时离子键未被

3、破坏B.金属晶体中金属键越强,熔点越高C.冰融化时分子中共价键发生断裂D.分子间作用力越大,分子越稳定解析:氯化钾溶于水时离子键被破坏,A项错误;冰融化时破坏的是分子间作用力而共价键没有发生断裂,C项错误;分子间作用力越大,分子晶体的熔点越高,D项错误。答案:B5.下列性质适合于离子晶体的是()A.熔点-218 ,难溶于水B.熔点3 900 ,硬度很大,不导电C.难溶于水,固体时导电,升温时导电能力减弱D.难溶于水,熔点高,固体不导电,熔化时导电解析:离子晶体液态时能导电,难溶于非极性溶剂,熔点较高、质硬而脆,固体不导电,故A、C两项均不符合离子晶体的特点;B项中熔点达3 900 ,硬度很大,

4、不导电,应是原子晶体,故只有D项符合题意。答案:D6.科学家发现钇钡铜氧化合物在90 K时即具超导性,该化合物的晶胞结构如图所示:该化合物以Y2O3、BaCO3和CuO为原料,经研磨烧结而成,其原料配比为()A.111B.146C.123D.223解析:晶胞中钡原子个数为2,铜原子个数为8+8=3,钇原子个数为1,则Y2O3、BaCO3、CuO之比为123=146。答案:B7.玻璃是常见的非晶体,在生产生活中有着广泛的用途,下图是玻璃的结构示意图,有关玻璃的说法错误的是()石英玻璃的结构模型A.玻璃内部微粒排列是无序的B.玻璃熔化时吸热,温度不断上升C.光纤和玻璃的主要成分都可看成是SiO2,

5、二者都是非晶体D.利用X-射线衍射实验可以鉴别玻璃和水晶解析:根据玻璃的结构示意图知,构成玻璃的粒子的排列是无序的,所以玻璃是非晶体,因此没有固定的熔点,A对、B对;区分晶体与非晶体的最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验,D对。答案:C8.下列有关金属晶体和离子晶体的叙述中,不正确的是()A.金属钠形成的晶体中,每个原子周围与其距离最近的原子有8个B.金属镁形成的晶体中,每个原子周围与其距离最近的原子有6个C.在NaCl晶体中,每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个D.在CsCl晶体中,每个Cs+周围与其距离最近的Cl-有8个解析:金属钠为体心立方堆积,每个原子周围与其距离最近的原子有

6、8个,故A项正确;金属镁为六方最密堆积,每个原子周围与其距离最近的原子有12个,故B项错误;据NaCl、ZnS的晶胞结构可知,NaCl晶体中每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个,CsCl晶体中每个Cs+周围与其距离最近的Cl-有8个,故C、D项正确。答案:B9.下列说法中正确的是() 所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理同一周期的主族元素从左到右,元素的第一电离能、电负性都是逐渐增大的所有的化学键和氢键都具有相同的特征:方向性和饱和性所有的配合物都存在配位键,所有含配位键的化合物都是配合物所有含极性键的分子都是极性分子所有离子晶体中都含有离子键所有金属晶体的熔点都高于分子晶体的熔点A

7、.B.C.D.解析:中并不是所有原子的核外电子排布都遵循构造原理,因为全充满、半充满或全空状态的轨道能量较低,原子较稳定。对于同一周期的主族元素而言,元素的第一电离能在总体上呈现增大的趋势,但如第A族元素处于半充满状态,较稳定,第一电离能大于同周期的第A族元素。中如金属键不存在方向性和饱和性。配合物中都存在配位键,但存在配位键的化合物不一定是配合物,如NH4Cl。含有极性键的分子如果立体结构对称,就是非极性分子,如CO2、CH4等。含有离子键的晶体就是离子晶体,因此所有离子晶体中都含有离子键,正确。金属晶体的熔点不一定高于分子晶体,如常温下汞为液态,而分子晶体硫则为固态。答案:B10.下列说法

8、正确的是()A.同周期的A族元素的金属性比A族元素的金属性强B.第三周期元素的阴离子半径从左到右逐渐增大C.A族的气态氢化物一定比A族的稳定性强D.原子晶体的熔点一定比离子晶体的高解析:同周期元素,从左到右金属性逐渐减弱,A项正确;同周期元素原子半径从左到右逐渐减小,阴离子半径也符合该规律,B项错误;第A族NH3的稳定性大于第A族的H2S,C项错误;原子晶体的熔点不一定比离子晶体的高,如氧化镁为离子晶体,其熔点高达2 800 ,而SiO2的熔点只有1 600 ,D项错误。答案:A11.金属晶体的堆积方式、空间利用率和配位数关系正确的是()A.钋Po简单立方堆积52%6B.钠Na体心立方堆积74

9、%12C.锌Zn六方最密堆积68%8D.银Ag面心立方最密堆积74%8答案:A12.下表是几种物质的晶格能数据:物质NaFMgF2AlF3MgOCaOSrOBaO9232 9575 4923 7913 401E1 918由此表中数据不能得出的结论是()A.同一周期的金属元素与某一种非金属元素形成的化合物,从左到右晶格能增大B.E的数值介于3 401 kJmol-1与1 918 kJmol-1之间C.晶格能的大小与成键离子核间距的大小、离子所带电荷的高低有关D.当MgO、CaO能电离成金属离子与O2-时,MgO所需要的温度低于CaO解析:Na、Mg、Al属于同一周期,与氟形成的化合物晶格能数据增

10、大,A项正确;Mg、Ca、Sr、Ba属于同一主族,由表中数据知,从上到下氧化物晶格能减小,B项正确;三种氟化物中,从钠到铝,离子半径是减小的,成键离子核间距也是减小的,从表中后四种氧化物晶格能大小变化看,核间距越小,晶格能越大,因此晶格能的差异是由离子所带电荷不同和离子核间距大小造成的,C项正确;由电离生成的离子有O2-知,它们的电离是在熔化状态下进行的,MgO的晶格能大,熔点比CaO的高,D项错误。答案:D13.由短周期元素组成的某离子化合物中,一个阳离子和一个阴离子核外电子数之和为20。下列说法中正确的是()A.晶体中阳离子和阴离子的个数不一定相等B.晶体中一定只有离子键没有共价键C.所含

11、元素一定不在同一周期也不在第一周期D.晶体中阳离子半径一定大于阴离子半径解析:在短周期中符合题设条件的物质有:NaF、Na2O、MgO、NaOH、NH4F等,故A项正确;NaOH、NH4F含共价键,B项不正确;所含元素可在同一周期,也可在第一周期,如NH4F,故C项不正确;NaF、Na2O、MgO等其阳离子半径都比阴离子半径小,故D项不正确。答案:A二、非选择题(本题包括4小题,共48分)14.(10分)原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期,其中A原子核只有一个质子;B原子核外电子有6种不同的运动状态,B与C可形成正四面体形分子,D原子外围电子排布为3d104s1。请

12、回答下列问题:(1)这四种元素中电负性最大的是(填元素符号),第一电离能最小的是(填元素符号)。(2)C所在的主族元素气态氢化物中,沸点最低的是(填化学式)。(3)B元素可形成多种单质,其中“只有一层原子厚”的物质,被公认为目前世界上已知的最薄、最坚硬、传导电子速度最快的新型材料,该材料晶体结构如图所示,其原子的杂化类型为。(4)D的醋酸盐晶体局部结构如图,该晶体中含有的化学键是(填选项序号)。极性键非极性键配位键金属键(5)某学生所做的有关D元素的实验流程如下:D单质棕色的烟绿色溶液蓝色沉淀蓝色溶液黑色沉淀已知D的硫化物为黑色难溶性物质,请书写第反应的离子方程式:。解析:氢的原子序数为1,A

13、为氢元素;原子核外电子的运动状态互不相同,故B为碳元素;CCl4为正四面体结构,C是氯元素;D是铜元素。(1)氯是这几种元素中电负性最大的元素。铜为金属,容易失去电子,第一电离能最小。(2)第A族中,因HF分子间可以形成氢键,导致其沸点最高,其他氢化物沸点随着相对分子质量的增大而增大,故HCl的沸点最低。(3)该单质为层状正六边形结构,故碳原子采取sp2杂化。(4)(CH3COO)2Cu中CH3COO-离子中存在非极性键、极性键,CH3COO-与Cu2+之间存在配位键。(5)结合图示和Cu2+能够形成Cu(NH3)42+,其转化关系为CuCuCl2CuCl2溶液Cu(OH)2Cu(NH3)4C

14、l2CuS沉淀。则离子方程式为Cu(NH3)42+H2S+2H2OCuS+2N+2NH3H2O。答案:(1)ClCu(2)HCl(3)sp2(4)(5)Cu(NH3)42+H2S+2H2OCuS+2N+2NH3H2O15.(11分)(1)在元素周期表第三周期中,性质最活泼的金属所形成晶体的堆积模型是,配位数为。(2)根据VSEPR模型,H2O的立体结构为形,中心原子的杂化轨道类型是;含有8个质子、10个中子的原子的化学符号为;周期表中电负性最大的元素为;最外层电子排布为4s24p1的原子的核电荷数为。(3)下列7种物质:白磷(P4);水晶;氯化铵;氢氧化钙;氟化钠;过氧化钠;石墨,上述固态下都

15、为晶体。回答下列问题(填写序号):不含金属离子的离子晶体是;既含范德华力,又有非极性键的晶体是;熔化时既要克服范德华力,又要破坏化学键的是。(4)下图中AD是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型,请填写相应物质的名称:B.;D.。解析:(1)钠为体心立方,其配位原子数为8。(2)H2O分子中成键电子对数为=4,故氧原子是sp3杂化;因分子中有两对孤电子对,致使其分子为V形分子。元素周期表中电负性最大的元素是F。最外层电子排布为4s24p1的原子,则其内层电子已完全填充满,故其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1,故该原子的核电荷数为31。(3)NH4Cl是离子晶体,

16、但不含金属元素。P4为分子晶体,分子间存在分子间作用力,分子内含非极性键。石墨是层状结构,层间存在分子间作用力,层内则是共价键和金属键,熔化时既破坏了层间的分子间作用力,又破坏层内的化学键。(4)根据晶胞结构可知,A、B、C、D分别为CsCl、NaCl、SiO2和金刚石。答案:(1)体心立方堆积8(2)Vsp3OF31(3)(4)氯化钠金刚石16.(12分)A族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含A族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题。(1)S单质的常见形式为S8,其环状结构如下图所示,S原子采用的轨道杂化方式是。(2)原子的第一电离能是

17、指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为。(3)Se原子序数为,其核外M层电子的排布式为。(4)H2Se的酸性比H2S(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型为,S离子的立体构型为。(5)H2SeO3的K1和K2分别为2.710-3和2.510-8,H2SeO4第一步几乎完全电离,K2为1.210-2,请根据结构与性质的关系解释:H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因:;H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因:。(6)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构

18、如下图所示,其晶胞边长为540.0 pm,密度为gcm-3(列式并计算),a位置S2-与b位置Zn2+之间的距离为pm(列式表示)。解析:(1)首先根据S8的结构和价电子特点,确定其杂化方式。S的价电子数是6,其中形成2个键,还有两对孤电子对,故杂化方式为sp3。(2)在周期表中,同主族元素从上到下得电子能力减弱,第一电离能依次减小。(3)Se在S的下一周期,其原子序数是16+18=34,电子排布式为Ar3d104s24p4。(4)HSe键的键长比HS键的键长长,所以HSe键易断裂,故H2Se酸性比H2S强。SeO3中Se的杂化方式为sp2杂化,立体构型为平面三角形。S中S的杂化方式为sp3杂

19、化,与3个O成键,故立体构型为三角锥形。(5)第一步电离产生的H+抑制HSe和HSe的电离,使得HSe和HSe较难电离出H+。同种元素形成的不同含氧酸,若表示为(HO)mROn,则n值越大,R元素的化合价越高,正电性越高,ROH中O的电子更易向R原子偏移,OH键越易断裂,易电离产生H+。H2SeO3和H2SeO4可分别表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2,前者n值为1,后者n值为2,显然H2SeO4的酸性强于H2SeO3。(6)ZnS晶胞的体积为(540.010-10 cm)3。S2-位于晶胞的顶点和面心,Zn2+位于晶胞的内部,一个ZnS晶胞中含有S2-:8+6=4个,含有4个Zn2+

20、,即一个ZnS晶胞含有4个S2-和4个Zn2+,则晶胞的密度为=4.1 gcm-3。ZnS晶胞中,面对角线上两个相邻S2-的距离为540 pm=270 pm。每个Zn2+与周围4个S2-形成正四面体结构,两个S2-与Zn2+之间连线的夹角为10928,两个相邻S2-与Zn2+形成等腰三角形(如图所示),则ab之间的距离为 pm。答案:(1)sp3(2)OSSe(3)343s23p63d10(4)强平面三角形三角锥形(5)第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子H2SeO3和H2SeO4可分别表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2。H2SeO3中的Se为+4价,而H2SeO

21、4中的Se为+6价,正电性更高,导致SeOH中O的电子更向Se偏移,越易电离出H+(6)=4.1或13517.(15分)C60、金刚石、石墨、二氧化碳和氯化铯的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构):(1)C60、金刚石和石墨三者的关系是互为。A.同分异构体B.同素异形体C.同系物D.同位素(2)固态时,C60属于(填“原子”或“分子”)晶体,C60分子中含有双键的数目是。(3)晶体硅的结构跟金刚石相似,1 mol晶体硅中含有硅硅单键的数目约是NA。(4)石墨层状结构中,平均每个正六边形占有的碳原子数是。(5)观察CO2分子晶体结构的一部分,试说明每个CO2分子周围有个与之紧邻且等距的

22、CO2分子;该结构单元平均占有个CO2分子。(6)观察图形推测,CsCl晶体中两距离最近的Cs+间距离为a,则每个Cs+周围与其距离为a的Cs+数目为,每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+数目为,距离为,每个Cs+周围距离相等且第三近的Cs+数目为,距离为,每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为。解析:(1)所给三种物质均为只由碳元素组成的单质,故它们互为同素异形体。(2)C60中只含碳元素,且不具有向空间无限伸展的网状结构,所以为分子晶体;C60的分子中的总的价电子数为604=240,由图示可知已成键的价电子数为603,所以可形成的双键数为=30。(3)由金刚石的结构模型可知,每个碳原子都与

23、相邻的碳原子形成一个单键,故每个碳原子相当于形成(4)个单键,则1 mol硅中可形成2 mol硅硅单键。(4)石墨层状结构中每个碳原子为三个正六边形共有,即对每个六边形贡献个碳原子,所以每个正六边形占有6=2(个)碳原子。(5)题给出CO2分子晶体的一部分。取任一顶角的CO2分子,则与之距离最近且等距的是共用该顶角的三个面的面心上的CO2分子,共3个;而该顶角被8个同样晶胞共用,而面心上的分子被2个晶胞共用,这样符合题意的CO2分子有:3=12个;在此结构中,8个CO2分子处于顶角,为8个同样结构共用,6个CO2分子处于面心,为2个同样结构共用。所以,该结构单元平均占有的CO2分子数为8+6=4(个)。(6)以图中大立方体中心的Cs+为基准,与其最近的Cs+分别位于其上、下、前、后、左、右的六个方位;与其次近的Cs+分别位于通过中心Cs+的三个切面的大正方形的顶点,个数为43=12;与其第三近的Cs+分别位于大立方体的8个顶点上;每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为8。答案:(1)B(2)分子30(3)2(4)2(5)124(6)612a8a8