1、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
2、到高：CF4CCl4CBr4碳化硅晶体硅C熔点由高到低：NaMgNaBrNaClNaF5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CS2A.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HCN6锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断正确的是()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6D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
3、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Ca2C在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为12D该气态团簇分子的分子式为EF或FE8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Na2ONaAlF3AlCl3Al2O3BCl3CO2SiO2熔点/92097.81 2911902 073107571 723A.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
4、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()ATi14C13 BTiCCTi14C4 DTi4C310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 gcm3，则阿伏加德罗常数可表示为()A. mol1 B. mol1C. mol1 D. mol1二、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
5、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原子跟d原子以11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_。(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
6、最外层电子排布式为ns1，B元素的原子价电子排布为ns2np2，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力是_。(4)若D
7、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D1个CH4晶胞中含有8个CH4分子ECH4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。
8、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 kJmol1，而冰的熔化热为5.0 kJmol1，这说明_。14(10分)镍(28Ni)及其化合物在工业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
9、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NA，NiO晶体的密度是_。 (已知NiO的摩尔质量为74.7 gmol1)(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_。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
10、，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I1I2I3I4I5kJmol17381 4517 73310 54013 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”)，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
11、。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_。第三章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：A2解析：晶体中含有极性键，可能是离子晶体，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：A3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：
12、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：D4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CF4CCl4CBr4CI4，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：D5解析：由题图知，每个B原子形成的共价键数为5，12个B原子共含有的共价键数为1230，每个三角形中
13、含有的共价键数目为3，故形成的三角形数目为3020，A正确；SF6的空间构型为对称结构，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：C6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864，S2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
14、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。答案：D7解析：CaF2晶体中，Ca2占据8个顶角，6个面心，故Ca2共864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：D8解析：本题通过学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
15、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：D9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：A10解析：一个NaCl晶胞中含Na：864(个)；含Cl：1214(个)，一个NaCl晶胞的体积为V8a3cm3，由NAdV458.5 gmol1得NA mol1。答案：C11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：1s22s22
16、p63s23p63d64s2。(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3，故碳原子数和钾原子数之比是481，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
17、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。(5)i为Al，由晶胞结构可知，晶胞中Al原子的数目为864，该晶胞的质量4g，由图3丙可知，晶胞的棱长4d cm2d cm，故晶胞的体积(2d cm)316d3 cm3，所以晶体的密度g/cm3。答案：(1)1s22s22p63s23p63d64s2(2)8(3)Si2(4)正四面体sp3(5)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。(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1
18、s1，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、合金属于金属晶体。若晶胞的边长为a nm，则合金的密度为 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
19、(或AlFe2)金属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3812(个)。甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的个数为864(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。H3O价电子对数4，含有
20、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 mol2 mol氢键。冰中氢键的作用能为18.5 kJmol1，而冰的熔化热为5.0 kJmol1，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42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，
21、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a108cm，在这个小立方体中含0.5个Ni2，0.5个O2，则(a108)3 cm3 mol74.7 gmol1，gcm3。(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)gcm3(3)6:9115
22、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：684，晶胞中Ti原子个数为：1124，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12。答案：(1)Mg六方最密堆积12(2)1(3)7ONC(4)12TiN