人教版高中化学选修3《第三章 晶体结构与性质》最新综合检测试题 Word版含解析.doc

1、 - 1 - 第三章晶体结构与性质综合测评 (时间：60 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题包括 10 小题，每小题 5 分，共 50 分) 1氮化硅(Si3N4)是一种新型的耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于( ) A原子晶体 B分子晶体 C金属晶体 D离子晶体 2某晶体中含有极性键，关于该晶体的说法错误的是( ) A不可能有很高的熔沸点 B不可能是单质 C可能是有机物 D可能是离子晶体 3下列关于晶体的说法正确的是( ) A粉末状的硝酸钾固体没有多面体外形，故为非晶体 B晶体呈现自范性的过程是非自发的过程 C玛瑙和水晶皆为晶体，二者都是熔融二氧化硅凝固所形成的 D当晶体生长

2、速率适当时才可得到规则的多面体外形 4下面的排序不正确的是( ) A晶体熔点由低到高：CF4CCl4CBr4碳化硅晶体硅 C熔点由高到低：NaMgNaBrNaClNaF 5观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法不正确的是( ) 物质 B 结构单元(有 12 个 B 原子) SF6分子 S8分子 HCN 结构模型 示意图 备注 熔点 2 573 K 易溶于 CS2 A.单质 B 属于原子晶体，结构单元中含有 30 个 BB 键，含有 20 个正三角形 BSF6是由极性键构成的非极性分子 C由 S8构成的固态硫属于原子晶体 DHCN 的结构式为 HCN 6锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下

3、列判断正确的是( ) - 2 - A该晶体属于分子晶体 B该晶胞中 Zn2 和 S2数目不相等 C阳离子的配位数为 6 D氧化锌的晶格能大于硫化锌 7有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是( ) A在 NaCl 晶体中，距 Na 最近的 Cl形成正八面体 B在 CaF2晶体中，每个晶胞平均占有 4 个 Ca2 C在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为 D该气态团簇分子的分子式为 EF 或 FE 8下列数据是对应物质的熔点表，有关的判断正确的是( ) 物质名称 Na2O Na AlF3 AlCl3 Al2O3 BCl3 CO2 SiO2 熔点/ 920 97.8 1 291 190 2

4、073 107 57 1 723 A.只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体 B在共价化合物分子中各原子都形成 8 电子结构 C同族元素的氧化物不可能形成不同类型的晶体 D金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高 9有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示，顶角和面心的原子是钛原 子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为( ) - 3 - ATi14C13 BTiC CTi14C4 DTi4C3 10如图为 NaCl 晶体的一个晶胞，测知氯化钠晶体中相邻的 Na 与 Cl的距离为 a cm， 该晶体密度为 d g cm 3，则阿伏加德罗常数可表示为( ) A.0.585 4a3d m

5、ol 1 B.58.5 8a3d mol 1 C.58.5 2a3d mol 1 D.117 a3d mol 1 二、非选择题(本题包括 5 小题，共 50 分) 11(10 分)下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。 (1)请写出元素 o 的基态原子电子排布式：_。 (2)c 元素的一种同素异形体与熔融的 n 单质形成某种化合物，其化学式可写作 cxn，其 平面图形见图 1，则 x 值为_。 (3)第三周期 8 种元素按单质熔点高低的顺序如图 2 所示，其中序号“8”代表 _(填元素符号)；其中(除 Ar 外)电负性最大的是_(填图 2 中的序号)。 (4)由 i 原

6、子跟 d 原子以相互交替结合而形成的晶体，晶体类型与晶体 j 相同。则 i 与 d 形成的晶体晶胞中，与同一个 i 原子相连的 d 原子构成的空间构型为_，d 原子的杂化类型为_。 - 4 - (5)i 单质晶体中原子的堆积方式如图 3 甲所示，其晶胞特征如图 3 乙所示，原子之间相 互位置关系的平面图如图 3 丙所示。若已知 i 的原子半径为 d cm，NA代表阿伏加德罗常数，i 的相对原子质量为 M，则该晶体的密度为_g/cm3(用字母表示) 12(10 分)A、B、C、D 分别代表四种不同的短周期元素。A 元素的原子最外层电子排 布式为 ns1，B 元素的原子价电子排布为 ns2np2，

7、C 元素的最外层电子数是其电子层数的 3 倍， D 元素原子的 M 层的 p 轨道中只有 1 个电子。请回答下列问题： (1)C 原子的电子排布式为_，若 A 元素的原子最外层电子排布式为 1s1， 则按原子轨道的重叠方式，A 与 C 形成的化合物中的共价键为_键。 (2)C、D 两种元素形成的晶体有 型和 型两种变体，型熔点高，硬度大，不溶 于水，耐酸碱腐蚀，且绝缘性好；型不溶于水，但易溶于强酸和强碱，工业上通常电解熔 融态该物质以制备 D 的单质。试判断 型属于_晶体，型属于_晶体。 (3)当 n2 时，B 与 C 形成的晶体属于_晶体；当 n3 时，B 与 C 形成的晶体 中微粒间的作用

8、力是_。 (4)若 D 元素与 Fe 形成某种晶体，该晶体的晶胞如图所示，则晶体的化学式是 _，属于_晶体；若其晶胞的边长为 a nm，则合金的密度为 _g/cm3。 13(10 分)在我国南海 300500 m 海底深处沉积物中存在着大量的“可燃冰”，其主 要成分为甲烷水合物。在常温、常压下它会分解成水和甲烷，因而得名。请回答下列问题： (1)甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是_(填序号)。 A甲烷晶胞中的球只代表一个 C 原子 B晶体中 1 个 CH4分子中有 12 个紧邻的 CH4分子 CCH4熔化时需克服共价键 - 5 - D1 个 CH4晶胞中含有 8 个 CH4分子 EC

9、H4是非极性分子 (2)水在不同的温度和压强条件下可以形成多种不同结构的晶体，冰晶体结构有多种。其 中冰- 的晶体结构如下图所示。 水分子的立体结构是_形，在酸性溶液中，水分子容易得到一个 H ， 形成水合氢离子(H3O )， 水分子能与 H形成配位键， 其原因是在氧原子上有_， 应用价层电子对互斥理论(或模型)推测 H3O 的形状为_。 上述冰晶体中每个水分子与周围_个水分子以氢键结合，该晶体中 1 mol 水形 成_mol 氢键。 实验测得冰中氢键的作用能为 18.5 kJ mol 1，而冰的熔化热为 5.0 kJ mol1，这说明 _ _。 14(10 分)镍(28Ni)及其化合物在工业

10、生产领域有广泛的应用。 (1)Ni 在元素周期表中的位置是_；前四周期元素中，基态原子含有未成对电子 最多的元素的价层电子排布式为_。 (2)如图所示为 NaCl 的晶胞结构，NiO(氧化镍)的晶胞结构与 NaCl 相同，Ni2 与最邻近 O2 的核间距离为 a108cm， 阿伏加德罗常数的值为 N A， NiO 晶体的密度是_。 (已 知 NiO 的摩尔质量为 74.7 g mol 1) (3)天然的晶体和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷。例如，在某种氧化镍晶体中 就存在如图所示的缺陷，一个 Ni2 空缺，另有两个 Ni2被两个 Ni3所取代，其晶体仍呈电中 性，但化合物中 Ni 和 O

11、 的个数比却发生了变化。某氧化镍样品组成为 Ni0.97O，试计算该晶体 中 Ni3 与 Ni2的个数之比为_。 - 6 - 15(10 分)氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体，由于具有令人满意的仿金效果，越来越多地成 为黄金的代替品。以 TiCl4为原料，经过一系列反应(流程如下)可以制得 Ti3N4和 TiO2。 以上流程中的 M 是短周期金属元素，M 的部分电离能如下表： 电离能 I1 I2 I3 I4 I5 kJ mol 1 738 1 451 7 733 10 540 13 630 (1)M 是_(填元素符号)， 该金属晶体的堆积模型为_(填“六方最密堆积” 或“面心立方最密堆积”)，

12、配位数为_。 (2)基态 Ti3 中未成对电子数有_个。 (3)纳米 TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米 TiO2催化的一个实例如下所示。化合物甲 的分子中采取 sp2杂化的碳原子数为_，化合物乙的分子中采取 sp3杂化的原子对应的 元素的电负性由大到小的顺序为_。 (4)有一种氮化钛晶体的晶胞与 NaCl 相似，如图所示。该晶体中与 N 原子距离相等且最 近的 N 原子有_个。该晶体的化学式为_。 - 7 - 第三章第三章 晶体结构与性质综合测评晶体结构与性质综合测评 1解析：耐高温、耐磨是原子晶体的特点，故氮化硅(Si3N4)是原子晶体。 答案：A 2解析：晶体中含有极性键，可能是离子晶

13、体，也可能是原子晶体，还可能是分子晶 体，如 KOH、SiO2、H2O；在原子晶体中，有很高的熔沸点，在分子晶体中可能是有机物。 单质是由同种元素组成的纯净物，没有极性键。 答案：A 3解析：A 项：有的固体粉末，肉眼看不到晶体外形。放到光学显微镜下才可以看到 整齐规则的晶体外形；B 项：晶体自范性的呈现是一个自发的过程；C 项：玛瑙是熔融态 SiO2 快速冷却形成的，而水晶则是热液缓慢冷却形成的；D 项：熔融态物质冷却凝固速率过快只得 到看不到规则外形的粉末或块状物，玛瑙的形成就是一个例子。 答案：D 4解析：分子晶体中，相对分子质量越大，熔沸点越高，则晶体熔点由低到高的顺序 为 CF4CC

14、l4CBr4CI4， A 正确； 键长越短， 共价键越强， 硬度越大， 键长 CCCSi碳化硅晶体硅，B 正确；金属原子半径越小，其熔点越高， 则熔点由高到低的顺序为 AlMgNa，C 正确；离子半径越小、离子键越强，则晶格能越大， F、Cl、Br、I 的离子半径依次增大，则晶格能由大到小的顺序为：NaFNaClNaBrNaI。D 错误。 答案：D 5解析：由题图知，每个 B 原子形成的共价键数为1 25 5 2，12 个 B 原子共含有的共 价键数为 125 230， 每个三角形中含有的共价键数目为 1 23 3 2， 故形成的三角形数目为 30 3 2 20，A 正确；SF6的空间构型为对

15、称结构，分子极性抵消，正负电荷的重心重合，电荷分布 均匀，为非极性分子，故 B 正确；固态硫是由 S8构成的，该晶体中存在的微粒是分子，所以 属于分子晶体，故 C 错误；HCN 分子中有 1 个碳原子、1 个氮原子和 1 个氢原子，原子半径 为碳原子氮原子氢原子。所以该比例模型中最左端的是氢原子，中间的是碳原子，最右边 的是氮原子，其结构式为 HCN，故 D 正确。 答案：C 6解析：选项 A，该晶体属于离子晶体。选项 B，从晶胞图分析，含有 Zn2 的数目为 81 86 1 24，S 2位于立方体内，S2的数目为 4，所以该晶胞中 Zn2与 S2的数目相等。选 项 C，在 ZnS 晶胞中，1

16、 个 S2 周围距离最近的 Zn2有 4 个，1 个 Zn2周围距离最近的 S2有 4 个，则 S2 的配位数为 4，Zn2的配位数也为 4。选项 D，ZnO 和 ZnS 中，O2的半径小于 S2 的半径，离子所带的电荷数相等，所以 ZnO 的晶格能大于 ZnS。 - 8 - 答案：D 7解析：CaF2晶体中，Ca2 占据 8 个顶角，6 个面心，故 Ca2共 81 86 1 24 个； 金刚石晶体中，每个 C 原子与 4 个 C 原子相连，而碳碳键为 2 个碳原子共用，C 原子与 CC 键个数比为 1:2；由于是气态团簇分子，其分子式应为 E4F4或 F4E4。 答案：D 8解析：本题通过学

17、生思维的易混淆点考查学生思维的全面性。金属晶体中含有金属 阳离子，但不属于离子晶体，A 错误；在含有 H 原子的共价分子中，H 原子形成 2 个电子的 稳定结构， B 错误； CO2和 SiO2分别属于分子晶体和原子晶体， C 错误； Na 的熔点低于 AlCl3， D 正确。 答案：D 9解析：由题意知该物质是气态团簇分子，故题目中图示应是该物质的一个完整的分 子，由 14 个 Ti 原子和 13 个 C 原子构成。选项 A 正确。不要把图示结构理解为晶胞。 答案：A 10解析：一个 NaCl 晶胞中含 Na ：81 86 1 24(个)； 含 Cl ：121 414(个)， 一个 NaCl

18、 晶胞的体积为 V8a3cm3， 由 NA d V458.5 g mol 1 得 NA 458.5 g mol 1 d g cm 38a3 cm358.5 2a3d mol 1。 答案：C 11解析：根据元素周期表推知各字母代表元素种类。 (1)o 为 Fe，Fe 原子核外电子数为 26，根据能量最低原理可知，其核外电子排布式为： 1s22s22p63s23p63d64s2。 (2)c 为 C，n 为 K。图 1 中，可以取三个钾原子形成的小三角形为计算单位，每个小三 角形完全占有的碳原子数是 4，每个钾原子为 6 个小三角形共用，每个小三角形占有的钾原子 数为1 63 1 2，故碳原子数和钾

19、原子数之比是 1 2 ，故 x8。 (3)第三周期 8 种元素的单质中只有 Si 为原子晶体，熔沸点最高，由图 2 可知序号“8” 代表的为 Si；同周期元素(稀有气体元素除外)随原子序数增大，电负性增大，故 Cl 元素电负 性最大；图 2 中，Cl2的熔点仅高于 Ar，故序号“2”为 Cl。 (4)i 为 Al，d 为 N，j 为 Si。AlN 晶体与金刚石类似，Al 原子与 N 原子交替相连，为空 间网状结构，与同一个 Al 原子相连的 4 个 N 原子构成正四面体；N 原子参与形成 4 个共价键 (存在配位键)，采取 sp3杂化。 - 9 - (5)i 为 Al，由晶胞结构可知，晶胞中

20、Al 原子的数目为 81 86 1 24，该晶胞的质量 4 M NAg，由图 3 丙可知，晶胞的棱长4d cm 2 2 2 2d cm，故晶胞的体积(2 2d cm)3 16 2d3 cm3，所以晶体的密度 4 M NAg 16 2d3 cm3 M 4 2NA d3g/cm 3。 答案：(1)1s22s22p63s23p63d64s2 (2)8 (3)Si 2 (4)正四面体 sp3 (5) M 4 2NA d3 12解析：C 元素原子的最外层电子数是其电子层数的 3 倍，则 C 元素的核外电子总数 为 8，为氧元素；D 元素原子的 M 层的 p 轨道中只有 1 个电子，则 D 元素为 Al。

21、 (1)O 的核外电子排布式为 1s22s22p4；若 A 元素的原子最外层电子排布式为 1s1，则 A 为 H，H、O 两种元素形成的化合物 H2O 或 H2O2中的共价键均为 键。 (2)型熔点高、硬度大，不溶于水，耐酸碱腐蚀，因此符合原子晶体的特征；而 型在熔融状态时能导电，所以是离子晶体。 (3)当 n2 时，B 元素的核外电子总数为 6，为碳元素，C 与 O 形成的晶体属于分子晶 体。当 n3 时，B 元素为 Si，Si 与 O 形成的晶体中微粒间的作用力是共价键。 (4)由晶胞结构可知， 1个该晶胞中有4 个Al原子， 8个 Fe 原子， 则晶体的化学式是 Fe2Al。 金属单质、

22、合金属于金属晶体。若晶胞的边长为 a nm，则合金的密度为 556 NA g a10 7 cm3 5.561023 a3NA g/cm3。 答案：(1)1s22s22p4 (2)原子 离子 (3)分子 共价键(或极性共价键) (4)Fe2Al(或 AlFe2) 金属 5.561023 a3NA 13解析：(1)CH4是分子晶体，熔化时克服范德华力。晶胞中的球体代表的是一个甲烷 分子，并不是一个 C 原子。用该甲烷晶胞分析，位于顶点的某一个甲烷分子与其距离最近的 甲烷分子有 3 个而这 3 个甲烷分子在面上，因此每个都被共用 2 次，故与 1 个甲烷分子紧邻 的甲烷分子有381 212(个)。

23、甲烷晶胞属于面心立方晶胞， 该晶胞中甲烷分子的个数为8 1 8 61 24(个)。 CH4分子为正四面体结构，C 原子位于正四面体的中心，结构对称，CH4是非极性分子。 (2)水分子中 O 原子的价电子对数62 2 4，孤电子对数为 2，所以水分子为 V 形， H2O 分子能与 H 形成配位键，其原因是在 O 原子上有孤电子对，H有空轨道。H 3O 价电子 对数631 2 4，含有 1 对孤电子对，故 H3O 为三角锥形。观察图示晶体结构可知，该水 - 10 - 分子与周围 4个水分子以氢键结合， 每 2个水分子间形成 1 个氢键， 故1 mol水可形成 4 mol1 2 2 mol 氢键。冰

24、中氢键的作用能为 18.5 kJ mol 1，而冰的熔化热为 5.0 kJ mol1，说明冰熔 化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中仍存在氢键。 答案：(1)BE (2)V 孤电子对 三角锥形 4 2 冰熔化为液态水时只破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键 14解析：(1)前四周期元素中，基态原子含有未成对电子最多的元素为 Cr，其价层电 子排布式为 3d54s1。(2)NiO 的晶胞结构与 NaCl 的晶胞结构相同，可将 NiO 晶胞分割成八个等 同的小立方体，以一个小立方体为例，小立方体的边长等于 Ni2 与最邻近 O2的核间距离，为 a10 8cm， 在这个小立方体中含 0.5

25、 个 Ni2， 0.5 个 O2， 则(a108)3 cm30.5 NA mol74.7 g mol 1，3.73510 25 a3NA g cm 3。 (3)设 1 mol Ni0.97O 中含 Ni3 的物质的量为 x mol，则含 Ni2的物质的量为(0.97x) mol， 根据晶体呈电中性，则有 3x2(0.97x)21，解得 x0.06，Ni2 的物质的量为(0.97x) mol0.91 mol，Ni3 、Ni2个数之比 N(Ni3):N(Ni2)n(Ni3):n(Ni2)0.06:0.916:91。 答案：(1)第四周期族 3d54s1 (2)3.73510 25 a3NA g c

26、m 3 (3)6:91 15解析：(2)基态 Ti3 的核外电子排布为 1s22s22p63s23p63d1,3d 能级的 1 个电子为未成 对电子。 (3)化合物甲的分子中采取 sp2杂化的碳原子为：苯环上的 6 个、羰基中的 1 个，共 7 个； 采取 sp3杂化的原子价层电子对数是 4，化合物乙的分子中采取 sp3杂化的原子有 C、N、O， 同一周期，元素电负性随着原子序数增加而增大，所以三者电负性关系为：ONC。 (4)根据均摊法，可知晶胞中 N 原子个数为：61 28 1 84，晶胞中 Ti 原子个数为：1 121 44，则晶胞的化学式为 TiN；以晶胞顶点 N 原子作为研究对象，与之距离相等且最 近的 N 原子处于面心位置，每个顶点为 8 个晶胞共用，每个面为 2 个晶胞共用，故与之距离 相等且最近的 N 原子为38 2 12。 答案：(1)Mg 六方最密堆积 12 (2)1 (3)7 ONC (4)12 TiN