1、课时规范练19晶体结构与性质一、选择题:本题共9小题,每小题只有一个选项符合题目要求。1.物质性质的差异与分子间作用力有关的是()A.硬度:晶体硅HClC.沸点:Cl2NaCl2.(2021山东师大附中检测)B和Al为同主族元素,下列说法错误的是()A.BF3可以与F-形成配位键B.H3BO3是三元弱酸C.BF3与AlCl3形成的晶体都是分子晶体D.B与N形成的共价晶体,具有较高硬度和熔点3.下表是钠、硅的卤化物及其熔点:物质NaFNaClNaBr熔点/995801755物质SiF4SiCl4SiBr4熔点/-90.2-70.45.2下列说法中不正确的是()A.钠的卤化物都是离子晶体,硅的卤化
2、物都是分子晶体B.钠的卤化物的熔点与离子键的强弱有关C.硅的卤化物的熔点与范德华力的大小有关D.据此推测,熔点:NaINaBr,SiI4SiBr44.(2021辽宁适应性测试)我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体,晶胞结构如图。下列说法正确的是()A.11BN和10BN的化学性质无差异B.该晶体具有良好的导电性C.该晶胞中含有14个B原子,4个N原子D.N原子周围等距且最近的B原子数为45.某分子晶体晶胞结构模型如图,下列说法正确的是()A.该晶体中分子间存在范德华力B.该晶胞中分子的配位数为8C.分子晶体的晶胞均可用此模型表示D.该晶体沸点高,硬度大6.(2021湖北卷,1
3、0)某立方晶系的锑钾(Sb-K)合金可作为钾离子电池的电极材料,图a为该合金的晶胞结构图,图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是()A.该晶胞的体积为a310-36 cm3B.K和Sb原子数之比为31C.与Sb最邻近的K原子数为4D.K和Sb之间的最短距离为a pm7.几种单质的沸点如图所示。下列推断正确的是()A.D可能为共价晶体,H可能为分子晶体B.G可能为离子晶体,A可能为分子晶体C.G、H一定是分子晶体,E、F一定是金属晶体D.D可能为共价晶体,B一定是离子晶体8.(2021湖北新高考适应考改编)已知NixMg1-xO晶体属立方晶系,晶胞边长a。将Li+掺杂到该晶体中,可得到一种高性能
4、的p型太阳能电池材料,其结构单元如图所示。假定掺杂后的晶胞参数不发生变化,下列说法正确的是()A.该结构单元中氧原子数为3B.Ni和Mg间的最短距离是aC.Ni的配位数为8D.该物质的化学式为Li0.5Mg1.12Ni2.38O49.石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞结构如图所示,晶胞边长为a,M原子位于晶胞的棱上与内部。下列说法正确的是()A.C60和石墨烯是同分异构体B.C60周围等距且最近的C60的个数为8个C.该材料的化学式为M3C60D.C60与C60的最短距离是a二、非选择题:本题共3小题。10.(2021山东省实验中学检测)我国科学家成功
5、合成了甲基胺离子导向的钙钛矿类杂化材料(CH3NH3)PbI3,该物质因具有较高的光电转换效率而在太阳能电池领域具有重要的应用价值。回答下列问题。(1)C、N基态原子中,第一电离能较大的是。(2)CH3N的电子式为,C、N原子的杂化轨道类型分别为、;CH3NH3中,存在(填字母)。a.键b.键c.配位键d.氢键已知甲基的供电子能力强于氢原子,则CH3NH2、(CH3)2NH中接受质子能力较强的是。(3)(CH3NH3)PbI3的立方晶格结构如图所示,其中B代表Pb2+,则代表I-,每个晶胞中I-的数目为。原子分数坐标可用于表示晶胞内部各原子的相对位置。其中,原子分数坐标A为(0,0,0),B为
6、(),则C的原子分数坐标为。已知(CH3NH3)PbI3的晶胞参数为a pm,晶体密度为 gcm-3,设NA为阿伏加德罗常数的值,则(CH3NH3)PbI3的摩尔质量为gmol-1(用代数式表示)。11.2020年我国“奋斗者号”载人潜水器成功进行万米海试,国产新型材料“钛”牛了!该合金中含钛、铁、镍、铂等十几种元素,具有高强度、高韧性。回答下列问题:(1)基态钛原子的核外电子的空间运动状态有种。TiF4的熔点(377 )远高于TiC14(-24.12 )的原因是。(2)邻二氮菲()中氮原子可与Fe2+通过配位键形成橙红色邻二氮菲亚铁离子,利用该反应可测定Fe2+的浓度,该反应的适宜pH范围为
7、29,试解释选择该pH范围的原因。(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,称作原子的分数坐标。氯铂酸钾(K2PtCl6,式量为486)的立方晶胞结构如图所示。该晶胞中部分PtC、K+的分数坐标为PtC(0,0,0)、(0.25,0.75,0.25)、(0.75,0.25,0.25),其中A、B分别代表K+的位置。找出距离PtC(0,0,0)最近的K+(用分数坐标表示)。用NA表示阿伏加德罗常数的值,若实验测得氯铂酸钾的密度为d gcm-3,则A、B两个K+的距离为 pm(列出计算式即可)。12.(2021湖南各地模拟节选)(1)钙钛矿(CaTiO3)是自然界中的一种常
8、见矿物,其晶胞结构如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,计算一个晶胞的质量为 g。假设O2-采用面心立方最密堆积,Ti4+与O2-相切,则=。(2)砷与铟(In)形成的化合物(X)具有优良的光电性能,广泛应用于光纤通信用激光器,其立方晶胞结构如图所示,晶胞边长a=666.67 pm,则其密度为 gcm-3(边长a可用 pm近似计算,设NA=6.01023 mol-1)(3)锑酸亚铁晶胞如图所示,其晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm,=90,则:锑酸亚铁的化学式为。晶体的密度为 gcm-3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。参考答案课时规范练19晶体结构与性质1.C解析金刚石和晶体硅均是共价
9、晶体,共价晶体中,共价键的键长越短,熔点越高,金刚石的硬度大于硅,A错误;非金属性FClBrI,则HF、HCl、HBr、HI热稳定性依次减弱,B错误;组成与结构相似的分子晶体,相对分子质量越大的,分子间作用力越强,沸点越高,则F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高,与分子间作用力有关,C正确;离子半径越小、离子所带电荷越多,离子键越强,熔点越高,所以熔点:MgONaCl,与离子键强弱有关,D错误。2.B解析BF3中硼原子有2p空轨道,可与F-形成含配位键的配离子BF4-,A正确;H3BO3的电离方程式为H3BO3+H2OB(OH)4-+H+,则是一元弱酸,B错误;BF3与AlCl3都是共
10、价化合物,二者形成的晶体都是分子晶体,C正确;B和N形成BN,属于共价晶体,具有较高的硬度和熔点,D正确。3.D解析由表中物质的熔点可知,钠的卤化物的熔点较高,都是离子晶体,其熔点与离子键的强弱有关;硅的卤化物的熔点较低,都是分子晶体,其熔点与范德华力的大小有关,A、B、C均正确。根据熔点变化规律,熔点:NaBrNaI,SiI4SiBr4,D错误。4.D解析11B和10B互为同位素,形成的化合物11BN和10BN在化学性质上无差异,但物理性质有差异,A错误;该晶体结构中无自由移动的电子,不具有导电性,B错误;由题图可知,该晶胞含4个N,4个B,C错误;由晶胞示意图可知,N周围等距且最近的B原子
11、数为4,D正确。5.A解析该分子晶体为二氧化碳晶体,分子间存在范德华力,A正确;二氧化碳晶体配位数为12,B错误;分子晶体晶胞类型较多,还有简单立方堆积等,C错误;分子晶体的沸点低、硬度小,D错误。6.B解析晶胞参数为apm=a10-10cm,则晶胞的体积为(a10-10cm)3=a310-30cm3,A错误;该晶胞中K原子个数为12+9=12,Sb原子个数为8+6=4,则K和Sb原子个数之比为31,B正确;以面心Sb为研究对象,与Sb最邻近的K原子处于Sb周围8个小立方体的体心,故最邻近的K的个数为8,C错误;分析图b,K与Sb之间的最短距离为体对角线的,体对角线为pm,则K与Sb之间的最短
12、距离为apm,D错误。7.A解析D的沸点约为3000,则D可能为共价晶体;H的沸点低于0,则H可能为分子晶体,A正确。G的沸点低于0,则G可能是分子晶体;A的沸点约1000,可能为离子晶体,B错误。G、H的沸点低于0,可能是分子晶体;E、F的沸点较低,可能是分子晶体或金属晶体,C错误。D的沸点约为3000,可能是共价晶体或金属晶体(如钨);B的沸点约1000,可能是离子晶体或金属晶体,D错误。8.B解析由切割法可知该结构单元中氧原子数为1+12=4,A错误;由题图可知,Ni和Mg间的最短距离为晶胞面对角线的一半,即a,B正确;由晶胞可知Ni的配位数为6,C错误;1个晶胞中Li的个数=10.5=
13、0.5,Mg的个数=20.5+1=1.125,Ni的个数=7+30.5=2.375,O的个数=4,因此该物质的化学式为Li0.5Mg1.125Ni2.375O4,D错误。9.C解析C60和石墨烯是碳元素的两种不同单质,二者互为同素异形体,A错误;在一个晶胞中距离顶点的C60最近的C60有3个,分别位于通过该顶点的三个面心上。通过该顶点可形成8个晶胞,每个面心C60被两个晶胞共用,故C60周围等距且最近的C60的个数为12,B错误;该晶胞中C60个数为8+6=4,含有M数目为12+8+1=12,N(M)N(C60)=124=31,则该材料的化学式为M3C60,C正确;由题图可知在晶胞中C60与C
14、60的最短距离是面对角线的一半,晶胞边长为a,晶胞面对角线长为a,则晶胞面对角线的一半为a,D错误。10.答案(1)N(2)H+sp3sp3ac(CH3)2NH(3)C3(,0)a3NA10-30解析(1)C、N均属于第2周期元素,N的第一电离能大于C。(2)CH3N的电子式为H+,碳原子形成4个键,则杂化类型为sp3;氮原子形成4个键,则杂化类型为sp3;由CH3N电子式可知C、H,N、H之间存在键,无键,N提供孤电子对,H+含有空轨道,可形成配位键;甲基的供电子能力强于氢原子,则(CH3)2NH中含有两个甲基接受质子能力较强。(3)题给晶格结构为两个相邻的晶胞。晶胞中A的数目为8=1,B的
15、数目为1,C的数目为6=3,B代表Pb2+,由化学式(CH3NH3)PbI3可知,Pb2+和I-个数之比为13,则C代表I-;原子分数坐标A为(0,0,0),B为(),则C的原子分数坐标为(,0);晶胞质量为 g,晶胞体积为a310-30 cm3,晶体密度为= gcm-3,则摩尔质量为a3NA10-30 gmol-1。11.答案(1)12TiF4晶体为离子晶体,TiCl4晶体为分子晶体(2)当H+浓度高时,邻二氮菲中的N原子优先与H+形成配位键,导致与Fe2+配位能力减弱;若OH-浓度较高时,OH-与Fe2+反应,会影响与邻二氮菲配位(3)(0.25,0.25,0.25)1010解析(1)基态
16、Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,电子占据12个不同原子轨道,故核外电子的空间运动状态有12种。TiF4的熔点(377)远高于TiCl4(-24.12),其原因是Ti和F的电负性相差较大,形成离子晶体,Ti和Cl的电负性相差不大,形成分子晶体。(2)当H+浓度高时,邻二氮菲中的N优先与H+形成配位键,导致与Fe2+配位能力减弱;若OH-浓度较高时,OH-与Fe2+反应,会影响与邻二氮菲配位,故该反应的适宜pH范围为29。(3)PtC(0,0,0)位于三维坐标原点,与其距离最近的K+处于晶胞的左侧、下方、靠前的位置,该K+的分数坐标为(0.25,0.25,0.2
17、5)。一个晶胞有4个PtC,8个钾离子,设晶胞棱长为acm,一个晶胞质量=g=g,晶胞的体积为a3cm3,d=,故a=,即晶胞的边长为1010pm,结合AB两个钾离子的坐标,A、B两个离子之间的距离为a=a,故两钾离子间的距离为1010pm。12.答案(1)-1(或0.414)(2)4.26(3)Fe(SbO3)2解析(1)在一个晶胞中含有Ca2+数目是1;含有Ti4+数目为8=1,含有的O2-数目为12=3,则一个晶胞中含有1个CaTiO3。设NA为阿伏加德罗常数的值,则一个晶胞的质量为g;设晶胞的边长为a,由于O2-采用面心立方最密堆积,则面对角线长度是O2-半径的4倍,则4r(O2-)=a,得r(O2-)=a,Ti4+与O2-相切,则2r(O2-)+2r(Ti4+)=a,可得r(Ti4+)=a,则有-10.414。(2)每个晶胞中含有In的数目为8+6=4,含有As的数目为4,晶胞的体积V=a3pm3(10-10)3cm3,晶体的密度=gcm-34.26gcm-3。(3)据题图可知一个晶胞中含有Sb原子的个数为8+2=4,O的个数为4+10=12,Fe的个数为8+1=2,所以锑酸亚铁的化学式为Fe(SbO3)2;晶胞的质量为g=g,晶胞的体积为abcnm3=abc10-21cm3,所以晶体的密度为gcm-3。