1、单元素养检测(三)(第3章)(90分钟100分)一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意。1.(2020沧州高二检测)晶胞是能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学结构特征的最小单元。下列有关晶胞的说法正确的是()A.晶胞中所含粒子数即为晶体的化学式B.若晶胞为平行六面体,则侧棱上的粒子为2个晶胞共用C.若晶胞为六棱柱(如图),顶点上的粒子为6个晶胞共用D.晶胞中不可能存在多个粒子【解析】选C。晶胞中的粒子数不一定为晶体的化学式,如金属铜的晶胞中,铜原子个数为4,A错;平行六面体即立方体,侧棱上的粒子为4个晶胞共用,B错;1个晶胞中一般都有多个粒子,
2、D错。2.(2020德州高二检测)下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系,与键能无关的变化规律是()A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱B.金刚石的硬度大于硅,其熔、沸点也高于硅C.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低D.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高【解析】选D。HF、HCl、HBr、HI热稳定性依次减弱是因为它们的共价键键能逐渐减小,与键能有关;金刚石的硬度大于硅,熔、沸点高于硅是因为CC键键能大于SiSi键键能;NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低是它们的离子键键能随离子半径增大逐渐减小;F2、Cl2、Br2、I2为分子晶体,熔、沸
3、点的高低由分子间作用力决定,与键能无关。3.(2020烟台高二检测)从科学家发现并证明碳有新的单质形态C60存在以后,人们又相继得到了C70、C76、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初,科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子,大大丰富了碳元素单质的家庭。下列有关说法错误的是()A.熔点比较:C60C70C900,则石墨比金刚石稳定C.C60晶体结构如图所示,每个C60分子周围与它最近且等距离的C60分子有12个D.金刚石、C60、C70、管状碳和洋葱状碳都不能与H2发生加成反应【解析】选D。C60、C70、C90均是分子晶体,相对分子质量越大,熔点越高,金刚石是共价晶体,熔点比分子晶
4、体高很多,A项正确;石墨转化成金刚石是吸热过程,说明石墨能量低,故石墨比金刚石稳定,B项正确;由C60的晶体结构,可知每个C60分子周围与它最近且等距离的C60分子有12个,C项正确;C60的结构中存在碳碳双键,可与H2发生加成反应,D项错误。4.(2020宁德高二检测)下表是某些物质的熔点:物质NaClNa2OAlF3AlCl3BCl3CO2SiO2熔点/8011 1321 040190-107-78.51 723根据上述表述,下列判断中错误的是()A.铝的化合物的晶体中有离子晶体B.同族元素中的氧化物可形成不同类型的晶体C.表中只有BCl3和干冰是分子晶体D.不同元素的氯化物可形成相同类型
5、的晶体【解析】选C。由表中所给熔点数据可知,BCl3的熔点最低,为分子晶体;SiO2的熔点最高,为共价晶体;AlCl3的熔点较低,为分子晶体;AlF3的熔点较高,为离子晶体。5.(2020南平高二检测)碘是人体的必需微量元素之一,碘单质主要用于制药物、染料、碘酒、试纸和碘化合物等。如图为碘晶体晶胞结构。有关说法中正确的是()A.碘分子的排列有2种不同的取向,2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构B.用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子C.碘晶体为无限延伸的空间结构,是共价晶体D.碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力【解析】选A。在立方体的顶面上,有5个I2,4个方向相同,结合其
6、他面考虑可知A项正确;每个晶胞中有4个碘分子,B项错误;此晶体是分子晶体,C项错误;碘原子间只存在非极性共价键,范德华力存在于分子与分子之间,D项错误。6.(2020临沂高二检测)正硼酸(H3BO3)是一种层状结构白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是()A.正硼酸晶体属于共价晶体B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关C.B原子杂化轨道的类型为sp3 D.含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键【解析】选D。正硼酸分子为层状结构,分子间以氢键结合,故为分子晶体,A项错误;分子的稳定性由分子内的共价键决定,与氢键无关,B项错误;B原子杂化轨道的类型为sp2
7、,C项错误;从题图看,每个正硼酸分子形成六个氢键,每个氢键为两个正硼酸分子所共有,故1 mol H3BO3晶体中有3 mol氢键,D项正确。7.(2020泰安高二检测)已知熔点最高的物质并不是金属钨,应该是铪合金。下列各组物质中,按熔点由低到高排列的是()A.O2、I2、HgB.CO2、Al2O3、KClC.Na、K、RbD.H2S、H2Se、H2Te【解析】选D。A项可联系三种物质在常温下的状态判断,O2为气体,I2为固体,Hg为液体,熔点应为O2HgA,Cl-O2-且后者电荷数高于前者,可知Al2O3的熔点应高于KCl;C项碱金属的熔、沸点随核电荷数增大而降低;D项中三种物质为氧族元素的气
8、态氢化物,它们的相对分子质量依次增大,范德华力依次增大,熔点依次升高。8.(2020烟台高二检测)观察下列模型并结合有关信息,判断有关说法正确的是()硼晶体结构SF6分子S8分子NaCl结构模型示意图备注熔点2 573 K易溶于CS2A.单质硼属于共价晶体,其结构单元B12中含有30个BB键,含20个正三角形B.SF6是由极性键构成的极性分子C.固态S8属于共价晶体D.NaCl晶体中每个Na+周围距离最近的Na+有6个【解析】选A。单质硼属于共价晶体,由图知,每个B原子具有5个共价键,12个B原子共含有125=30个共价键,含有的正三角形数目=30(3)=20,故A正确;SF6立体构型为对称结
9、构,分子极性抵消,正负电荷的中心重合,电荷分布均匀,SF6为非极性分子,故B错误;S8属于分子晶体,故C错误;氯化钠为离子化合物,NaCl晶胞中每个Na+周围最近且等距离的Na+有12个,故D错误。9.(2020德州高二检测)硅酸盐与二氧化硅一样,都以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以表示成,其中表示氧原子,黑点表示硅原子。硅氧四面体通过不同方式的连接可以组成不同的多聚硅酸根离子。如图所示为某无限长单链的多聚硅酸根离子的结构,试确定该阴离子中硅原子与氧原子的个数之比为()A.12B.13C.14D.25【解析】选B。由无限长单链的多聚硅酸根离子的结构图可知,重复结构单元为,表示氧原子,
10、中心黑点表示硅原子,则结构单元中硅原子个数为1,氧原子个数为2+2=3,所以该阴离子中硅原子与氧原子的个数之比为13。10.(2020信阳高二检测)铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe,白球代表Mg)。则下列说法不正确的是()A.铁镁合金的化学式为Mg2FeB.晶体中存在的化学键类型为金属键C.晶格能:氧化钙氧化镁D.该晶胞的质量是 g(NA表示阿伏加德罗常数的值)【解析】选C。依据均摊规则,晶胞中共有4个铁原子,8个镁原子,故化学式为Mg2Fe,一个晶胞中含有4个“Mg2Fe”,其质量为(104) g= g。在元素周期表中,镁元素在钙元素的上一周
11、期,故Mg2+半径比Ca2+半径小,氧化镁的晶格能较氧化钙大,故C项错误。二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。11.调查发现,饮用水中的氟化钠是导致氟骨症的主要原因,氟中毒累及牙齿称氟斑牙。对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物分子(SiX4),下列叙述正确的是()A.SiX4呈空间网状结构,硬度大B.NaX的熔点一般高于SiX4C.NaX的水溶液一般呈中性或弱碱性D.SiX4由原子构成,熔化时破坏共价键【解析】选B、C。硅的卤化物(SiX4)属于分子晶体,不是空间网状结构,其硬度较小,A错误;钠的卤
12、化物(NaX)为离子化合物,属于离子晶体,硅的卤化物(SiX4)为共价化合物,属于分子晶体,离子晶体的熔点大于分子晶体的熔点,即NaX的熔点一般高于SiX4,故B正确;NaX中钠的强酸盐不水解,水溶液呈中性,NaF水解呈弱碱性,C正确;硅的卤化物(SiX4)是由分子构成的,属于分子晶体,熔化时破坏分子间作用力,故D错误。12.(2020洛阳高二检测)Al2O3在一定条件下可制得硬度、熔点都很高的氮化铝晶体,其晶体结构如图所示。下列说法正确的是()A.氮化铝属于离子晶体B.氮化铝可用于制造切割金属的刀具C.1个氮化铝晶胞中含有9个铝原子D.氮化铝晶体中Al的配位数为2【解析】选B。由题给信息知,
13、氮化铝属于共价晶体,A项错误;氮化铝的硬度、熔点都很高,可用于制造切割金属的刀具,B项正确;1个氮化铝晶胞中含有的铝原子个数为8+1=2,C项错误;氮化铝晶体中Al的配位数为4,D项错误。13.(2020鄂州高二检测)冰晶石主要用作铝电解的助熔剂;也用作研磨产品的耐磨添加剂。如图所示为冰晶石(化学式为Na3AlF6)的晶胞。图中“”位于大立方体的顶点和面心,“”位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心。则下列说法正确的是()A.冰晶石的名称是六氟合铝化钠B.该物质中存在离子键和共价键C.大立方体的体心处“”代表的是AD.该物质是电解冶炼铝的还原剂【解析】选B。Na3AlF6中AlF63
14、-为六氟合铝酸根离子,故冰晶石的名称是六氟合铝酸钠,故A错误;六氟合铝酸根离子中含有共价键,该物质中存在离子键和共价键,故B正确;大立方体的体心处“”代表的是Na+,故C错误;该物质是电解冶炼铝的助熔剂,故D错误。14.(2020邵阳高二检测)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示),但CaC2晶体中哑铃形的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数目为4B.6.4 g CaC2晶体中含阴离子0.1 molC.该晶体中的阴离子与F2是等电子体D.与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+共有12个【解析】选A、B。注意该
15、晶胞中边长的差异。与每个Ca2+距离最近且距离相等的、Ca2+的数目均为4,A正确,D项错误;的价电子数为10,而F2的价电子数为14,C项错误。15.结合下列模型图判断下列说法正确的是()A.水合铜离子的模型如图1所示,1个水合铜离子中含有4个配位键B.K2O晶体的晶胞结构如图2所示,每个K2O晶胞平均占有8个O2-C.金属晶体Zn的堆积方式如图3所示,每个晶胞平均占有6个ZnD.金属晶体Cu的堆积方式如图4,为面心立方最密堆积,每个Cu原子的配位数为8【解析】选A、C。水合铜离子中铜离子的配位数为4,配体是水分子,水分子中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键,A项正确;根据均摊法可知,代
16、表的离子,数目为8+6=4,代表的离子数目为8,个数比例为12,故代表O2-,晶胞占有4个,B项错误;根据均摊法可知,金属晶体Zn的晶胞平均占有Zn数目:12+2+3=6(个),C项正确;金属晶体Cu的堆积方式为面心立方最密堆积,每个Cu原子的配位数为12,D项错误。三、非选择题:本题共5小题,共60分。16.(9分)(2020潍坊高二检测)有A、B、C三种晶体,分别由C、H、Na、Cl四种元素中的一种或几种形成,对这3种晶体进行实验,结果如下表所示。项目熔点/硬度水溶性导电性水溶液与Ag+反应A811较大易溶水溶液(或熔融)导电白色沉淀B3 500很大不溶不导电不反应C-114.2很小极易溶
17、液态不导电白色沉淀(1)三种晶体的化学式分别为A:_,B:_,C:_。(2)晶体的类型分别为A:_,B:_,C:_。 (3)晶体中粒子间的作用分别为A:_,B:_,C:_。【解析】根据A的水溶液与Ag+反应有白色沉淀,说明A的水溶液中有Cl-,再根据其导电性得A为NaCl或HCl,又因为其硬度较大,所以判断其为NaCl。由于B的熔点很高,硬度很大,不导电,不溶,可判断其应该为共价晶体,所以B为C(金刚石)。C熔点较低,硬度很小,判断其为气体,极易溶于水,水溶液与Ag+反应有白色沉淀,所以C为HCl。A为NaCl,属于离子晶体,B为C(金刚石),属于共价晶体,C为HCl,属于分子晶体。答案:(1
18、)NaClCHCl(2)离子晶体共价晶体分子晶体(3)离子键共价键分子间作用力17.(11分)(2020苏州高二检测)下图为CaF2、H3BO3(层状结构,层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体的结构示意图,请回答下列问题:(1)图1所示的CaF2晶体中与Ca2+最近且等距离的F-数为_,图3中未标号的铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为_。(2)图2所示的物质结构中最外层已达8电子结构的原子是_,H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数比为_。(3)金属铜具有很好的延展性、导电传热性,对此现象最简单的解释是用“_”理论。(4)三种晶体中熔点最低的是_,其晶体受热熔化时,克服的微粒
19、之间的相互作用力为_。【解析】(1)从图1可看出面心上的一个Ca2+连接4个F-,若将紧邻的晶胞画出,也应连4个F-,则一个Ca2+连有8个F-。铜晶体配位数为12。(2)H是两电子原子,从图2看,B原子只形成三个共价键,应为6个电子,只有氧原子为8个电子。H3BO3属于分子晶体,一个B原子连有3个O原子,3个O原子又连有3个H原子,所以一个B原子对应6个极性键。(3)“电子气”理论可以解释金属的导电、导热和延展性等物理性质。(4)熔点高低一般规律:共价晶体离子晶体分子晶体,金属晶体看具体情况,此题中H3BO3为分子晶体,熔点最低,熔化时破坏分子间作用力。答案:(1)812(2)O16(3)电
20、子气(4)H3BO3分子间作用力18.(12分)(2020临沂高二检测)Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知:Z的原子序数为29,其余的均为短周期主族元素;Y原子价电子(外围电子)排布为msnmpn;R原子核外L层电子数为奇数;Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题:(1)Z2+的核外电子排布式是_,Z单质的晶体是_晶体。 (2)在Z(NH3)42+离子中,Z2+的空轨道接受NH3分子提供的_形成配位键。 (3)Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙,下列判断正确的是_。 a.稳定性:甲乙,沸点:甲乙b.稳定性:甲乙,沸点:甲乙c.稳定性:甲乙,沸点:甲乙d.稳定
21、性:甲乙(4)Q的一种氢化物相对分子质量为26,其分子中键与键的个数之比为_。 (5)五种元素中,电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于_(填晶体类型)。 【解析】Z的原子序数为29,则Z为Cu元素,综合分析可知Q、R、X、Y分别为C、N、O、Si。NH3分子中N原子最外层有孤电子对,故NH3常与一些阳离子形成配位键。Q、Y的简单氢化物分别为CH4和SiH4,稳定性CH4SiH4,但由于SiH4的相对分子质量大于CH4的,故沸点CH4SiH4;Q的相对分子质量为26的氢化物为乙炔(CHCH),分子中有3个键,2个键;SiO2是共价晶体。答案:(1)1s22s22p63s23p63d9金
22、属(2)孤电子对(3)b(4)32(5)共价晶体19.(14分)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。回答下列问题:(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_,其沸点比NH3的_(填“高”或“低”),其判断理由是_。(2)Fe成为阳离子时首先失去_轨道电子,Sm的价电子排布式为4f66s2,Sm3+价电子排布式为_。(3)比较离子半径:F-_O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示,晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两
23、者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化学式表示为_;通过测定密度和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们关系表达式:=_gcm-3。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1中原子1的坐标为(,),则原子2和3的坐标分别为_、_。【解析】(1)As与N同族,位于第A族,其氢化物的结构与氨气相同,则AsH3分子的空间构型为三角锥形;在氨气分子间,存在氢键和范德华力,AsH3分子间只存在范德华力,所以导致沸点AsH3低于NH3。(2)Fe的核外电子排布式为Ar3d64s2,Fe成为阳离子时首先失去最外层两个电子,即4s轨道上的电子。Sm的价电子排
24、布式为4f66s2,Sm成为阳离子Sm3+时首先失去最外层两个电子,即6s轨道上的电子,再失去4f轨道上的一个电子,所以Sm3+的价电子排布式为4f5。(3)电子层结构相同的离子,离子半径随着原子序数增大而减小,所以离子半径: F-H,而与B原子相连的H呈负电性(H-),故电负性HB,所以电负性大小顺序是NHB;与NH3BH3原子总数相等的等电子体是CH3CH3,由于NH3BH3分子中,存在H+与H-,二者之间存在静电作用力,而CH3CH3只存在H+,不存在H-,所以熔点NH3BH3CH3CH3。(4)由图可知晶胞体积为2a2b2c=8abc (pm3)=8abc10-30(cm3);而每个晶
25、胞中氨硼烷质量为 g,所以晶体的密度= gcm-3。答案:(1)B硅(或Si)(2)配位Nsp3sp2(3)NHBCH3CH3低H+与H-的静电引力(4)【补偿训练】1.(2020桐庐高二检测)方舱医院中用了大量的照明材料都使用了发光二极管(LED)。目前市售LED晶片,材质基本以GaAs(砷化镓)、AlGaInP(磷化铝镓铟)、InGaN(氮化铟镓)为主。砷化镓的晶胞结构如图。试回答:(1)比较二者的第一电离能:As_(填“”或“=”)Ga。 (2)砷化镓晶胞中所包含的砷原子(白色球)个数为_。与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为_。(3)下列说法正确的是_(填字母)。A.砷化镓晶胞结
26、构与NaCl相同B.As、Ga价层电子都有三个未成对C.电负性:AsGaD.GaP与GaAs互为等电子体(4)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700 时制得。(CH3)3Ga中镓原子的杂化方式为_。【解析】(1)As和Ga处于同一周期,而处于A族的As外围电子处于半满的较稳定结构,故As的第一电离能大于Ga。(2)根据均摊法可得,晶胞中白球的个数为81/8+61/2=4;由晶胞图可知与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为正四面体形。(3)As与Ga处于同一周期且原子序数:AsGa,同一周期从左到右,元素的电负性逐渐增大,价层电子中,砷有3个未成对,镓有1个未成对;砷化镓晶胞结构与Na
27、Cl的晶胞结构不同;GaP与GaAs原子总数和价电子总数相等,互为等电子体。答案:(1)(2)4正四面体形(3)CD(4)sp22.(2020台州高二检测)含氮、磷化合物在生活和生产中有许多重要用途,如:(CH3)3N、磷化硼(BP)、磷青铜(Cu3SnP)等。回答下列问题:(1)锡(Sn)是第五周期A族元素。基态锡原子的价电子排布式为_,据此推测,锡的最高正价是_。(2)与P同主族的元素中,电负性比P小的元素有_种 ,第一电离能比P大的有_种。(3)PH3分子的空间构型为_。PH3的键角小于NH3的原因是_。(4)化合物(CH3)3N能溶于水,试解析其原因_。(5)磷化硼是一种耐磨涂料,它可
28、用作金属的表面保护层。磷化硼晶体晶胞如图所示:已知晶胞边长a pm,阿伏加德罗常数为NA。则磷化硼晶体的密度为_gcm-3。磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图,请将表示B原子的圆圈涂黑_。【解析】(2)同主族元素,随着原子序数增大,元素的电负性逐渐减小,与P同主族的元素有N、As、Sb、Bi、Mc,比P电负性小的有As、Sb、Bi、Mc,共有4个;同主族元素,随着原子序数增大,元素的第一电离能逐渐减小,则第一电离能比P大的只有N元素一种。(3)对于PH3,价电子对数为3+=4,所以PH3的空间构型为三角锥形;由于电负性NP,成键电子对偏向N,成键电子对间斥力增大,键角增大,所以PH3的键角小
29、于NH3。(4)化合物(CH3)3N中N与水中H形成分子间氢键,增大了溶解度,并且(CH3)3N与水都是极性分子,相似相溶。(5)1个晶胞中,含有P原子数目为8+6=4个,含有B原子数目为4个,假设取NA个这样的晶胞,1 mol晶胞的质量为m=424 g,所以晶体密度为= gcm-3;根据晶胞结构分析,立方磷化硼晶胞沿着体对角线方向可以观察到六边形,中心B与P重合,六边形中形成两个倒立关系的正三角形,分别由3个B原子或者3个P原子形成,所以画图为:。答案:(1)5s25p2+4(2)41(3)三角锥形电负性NP,成键电子对离中心原子越近,成键电子对之间的排斥力越大,键角变大(4)(CH3)3N为极性分子且可与水分子间形成氢键(5)- 15 -
