1、单元质量检测(三)晶体结构与性质一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)1晶体与非晶体的本质区别是()A晶体有规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形B晶体内粒子有序排列，而非晶体内粒子无序排列C晶体有固定熔、沸点，而非晶体没有固定熔、沸点D晶体的硬度大，而非晶体的硬度小答案：B2氮氧化铝(AlON)属于原子晶体，是一种超强透明材料，下列叙述错误的是()AAlON和SiO2所含化学键的类型相同B电解熔融AlON可得到AlCAlON中N元素的化合价为1DAlON和SiO2的晶体类型相同解析：AlON和SiO2均属于原子晶体，均只含有共价键，A、D项正确；AlON属于原子晶体，熔融时
2、不导电，B项错误；AlON中O为2价，Al为3价，所以N元素的化合价为1，C项正确。答案：B3下列式子中，能真实表示物质分子组成的是()AH2SO4 BNH4Cl CSiO2 DC解析：只有分子晶体的化学式才表示真实的分子组成。答案：A4用烧热的钢针去接触涂有薄薄一层石蜡的云母片的反面，熔化了的石蜡呈椭圆形，这是因为()A云母是热的不良导体，传热不均匀B石蜡是热的不良导体，传热不均匀C石蜡具有各向异性，不同方向导热性能不同D云母具有各向异性，不同方向导热性能不同解析：云母是晶体，具有各向异性，在不同方向的导热性能不同，使得熔化的石蜡成椭圆形。 答案：D5下列有关金属的说法不正确的是()A金属的
3、导电性、导热性、延展性、金属光泽都与自由电子有关B六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高C钠晶胞结构如图，钠晶胞中每个钠原子的配位数为6D温度升高，金属的导电性将变小解析：钠晶胞中每个钠原子的配位数为8，故C错误。答案：C6已知氯化铝易溶于苯和乙醚，其熔点为190 ，则下列结论不正确的是()A氯化铝是电解质B固态氯化铝是分子晶体C固态氯化铝是离子晶体D氯化铝为非极性分子解析：由相似相溶原理可推知AlCl3为非极性分子，属于分子晶体。答案：C7观察下列模型并结合有关信息进行判断，下列说法错误的是()HCNS8SF6B12结构单元结构模型示意图备注易溶于CS2熔点1873 KAHCN的结构
4、式为HCN，分子中“CN”键含有1个键和2个键B固态硫S8属于原子晶体，分子中S原子采用sp3杂化CSF6是由极性键构成的非极性分子，分子构型为八面体型D单质硼属于原子晶体解析：由比例模型可以看出分子中有1个碳原子、1个氮原子和1个氢原子，原子半径：CNH，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，分子中“CN”键含有1个键和2个键，故A项正确；固态S是由S8构成的，根据其溶解性可知，该晶体中存在的微粒是分子，属于分子晶体，故B项错误；SF6空间构型为对称结构，分子的极性抵消，正负电荷的重心重合，电荷分布均匀，SF6为非极性分子，根据图示，分子构型为
5、八面体型，故C项正确；根据B12 的熔点1 873 K，该晶体熔点较高，属于原子晶体，故D项正确。答案：B8在解释下列物质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键的强弱无关的是()A钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大B金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点CKF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低DCF4、SiF4、GeF4、SnF4的熔点和沸点逐渐升高解析：钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大，这是因为它们中的金属键逐渐增强，与化学键的强弱有关；金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点，这是因为CC键的键长比SiSi键的键长短，CC键的键能
6、比SiSi键的键能大，也与化学键的强弱有关；KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低，这是因为它们中的离子键的强度逐渐减弱，与化学键的强弱有关；CF4、SiF4、GeF4、SnF4的熔点和沸点逐渐升高，这是因为分子间作用力随相对分子质量的增大而增大，与化学键的强弱无关。答案：D9下面二维平面晶体所表示的化学式为AX3是()A只有 B只有C和 D和解析：用均摊法计算：图中每个实心球周围有6个空心球围成正六边形，但每个空心球为3个正六边形共有，因此实心球与空心球的个数比为1:1:2。图中，每个实心球周围有6个空心球围成正六边形，但每个空心球为2个正六边形共有，因此实心球与空心球的个数比为1:1:3
7、。与类似。图中，每个实心球周围有6个空心球围成正六边形，其中的4个被2个正六边形共有，因此实心球与空心球的个数比为1:1:4。答案：C10下列有关离子晶体的数据大小比较，不正确的是()A熔点：NaFMgF2AlF3B晶格能：NaFNaClNaBrC阴离子的配位数：CsClNaClCaF2D硬度：MgOCaOBaO解析：由于r(Na)r(Mg2)r(Al3)，且Na、Mg2、Al3所带电荷数依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强，晶格能依次增大，故熔点依次升高，A不正确。r(F)r(Cl)r(Br)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小，B正确。在CsCl、NaCl、C
8、aF2晶体中，阴离子的配位数分别为8、6、4，C正确。r(Mg2)r(Ca2)r(Ba2)，故MgO、CaO、BaO中离子键依次减弱，晶格能依次减小，硬度依次减小，D正确。答案：A11下列有关说法不正确的是()A水合铜离子的模型如图，1个水合铜离子中有4个配位键BCaF2晶体的晶胞如图，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2CH原子的电子云图如图，H原子核外大多数电子在原子核附近运动D金属Cu中Cu原子堆积模型如图，为面心立方最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12解析：水合铜离子中铜离子的配位数为4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，故A项正确；根据均摊法可知，在CaF2晶体的
9、晶胞中，每个CaF2晶胞平均占有Ca2个数为864，故B项正确；电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子一说，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多，故C项错误；在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，在其周围的原子有与之同一层上有六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，对于铜原子也是如此，故D项正确。答案：C12在20世纪90年代末期，科学家发现并证明碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了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
10、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CC60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(每个小球表示一个C60分子)D金刚石、C60、C70之间的转化为氧化还原反应解析：C60、C70、C90均是分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高，金刚石是原子晶体，熔点比分子晶体高得多，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；金刚石、C60、C70之间的转化反应，化合价未变
11、，不属于氧化还原反应，D项错误。答案：D13朱经武(PaulChu)教授等发现钇钡铜氧化合物在90 K时即具有超导性，该化合物的部分结构如图所示：该化合物以Y2O3、BaCO3和CuO为原料，经研磨烧结而成，其原料配比(物质的量之比)为()A1:1:1 B1:4:6C1:2:3 D2:2:3解析：晶胞中钡原子个数为2，铜原子个数为883，钇原子个数为1，则Y2O3、BaCO3、CuO之比为:2:31:4:6。答案：B14X、Y都是A族(Be除外)的元素，已知它们的碳酸盐的热分解温度：T(XCO3)T(YCO3)，则下列判断不正确的是()A晶格能：XCO3YCO3B阳离子半径：X2Y2C金属性：
12、XYD氧化物的熔点：XOY2，则晶格能XOYO，故熔点XOYO，D项正确。答案：A15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晶胞中Fe与Mg的配位数均为4D该晶胞的质量是g(NA表示阿伏加德罗常数的值)解析：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。晶胞中Fe的配位数为8，Mg的配位数为4，C错误。答案：C16有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法
13、正确的是(假设金属的摩尔质量为M gmol1，金属原子半径为r cm，用NA表示阿伏加德罗常数的值)()A金属Mg采用堆积方式B和中原子的配位数均为8C对于采用堆积方式的金属，实验测得W g该金属的体积为V cm3，则阿伏加德罗常数NA的表达式为D中空间利用率的表达式为：100%解析：为体心立方堆积，Mg、Zn、Ti为六方最密堆积，为六方最密堆积，即金属Mg采用的堆积方式，故A错误；为体心立方堆积，配位数为8，为六方最密堆积，其配位数为12，故B错误；为体心立方堆积，金属原子半径与正方体边长的关系，如图根据晶胞的模型，晶胞中含有金属原子的个数为81/812，因此该晶胞的质量为 molM g/m
14、ol g，边长与金属半径的关系是边长 cm，即晶胞的体积为3 cm3，即有，推出阿伏加德罗常数为，故C错误；为面心立方最密堆积，边长与金属原子半径的关系是，即a cm，晶胞的体积为3 cm3，金属原子位于顶点和面心，属于晶胞的原子有81/861/24，原子的体积为4r3 cm3，因此空间利用率的表达式为100%，故D正确。答案：D二、非选择题(本题包括5小题，共52分)17(10分)如图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分：请回答下列问题：(1)代表金刚石的是_(填编号字母，下同)，其中每个碳原子与_个碳原子最接近且距离相等。金刚石
15、属于_晶体。(2)代表石墨的是_，每个正六边形占有的碳原子数平均为_个。(3)代表NaCl的是_，每个Na周围与它最接近且距离相等的Na有_个。(4)代表CsCl的是_，它属于_晶体，每个Cs与_个Cl紧邻。(5)代表干冰的是_，它属于_晶体，每个CO2分子与_个CO2分子紧邻。解析：根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl晶体是简单立方单元，每个Na与6个Cl紧邻，每个Cl又与6个Na紧邻，但观察Na与最近距离等距离的Na数时要抛开Cl，从空间结构上看是12个Na。即x轴面上、y轴面上、z轴面上各4个。CsCl晶体由Cs、Cl分别构成立方结构，但Cs组成立方的中心有一个Cl
16、，Cl组成的立方中心又镶入一个Cs，可称为“体心立方”结构，Cl周围紧邻8个Cs，Cs紧邻8个Cl。干冰也是立方体结构，但在立方体每个正方形面的中央都有一个CO2分子，称为“面心立方”。实际上各面中央的CO2分子也组成立方结构，彼此相互套入面的中心。所以每个CO2分子在三维空间里x、y、z三个面各紧邻4个CO2分子，共12个CO2分子。金刚石的基本单元是正四面体，每个碳原子紧邻4个其他碳原子。石墨的片层由正六边形结构组成，每个碳原子紧邻另外3个碳原子，即每个六边形占有1个碳原子的，所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是62个。答案：(1)D4原子(2)E2(3)A12(4)C离子8(5)B分
17、子1218(10分)下表为元素周期表的一部分。请回答下列问题：(1)上述元素中，属于s区的是_(填元素符号)。(2)写出元素的基态原子的价电子排布图_。(3)元素的第一电离能：_(选填“大于”或“小于”)。(4)元素气态氢化物的VSEPR模型为_；该分子为_分子(选填“极性”或“非极性”)。向硫酸铜溶液中逐滴加入其水溶液，可观察到的现象为_。(5)元素的单质的晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。若已知的原子半径为d cm，NA代表阿伏加德罗常数，元素的相对原子质量为M，请回答：晶胞中原子的配位数为_，该晶体的密度为_(用字母表示)。解析
18、：(1)区的名称来自于按照构造原理最后填入电子的轨道名称，因此上述元素中，属于s区的是H、Mg、Ca。(2)元素是Cr，原子序数是24，所以根据核外电子排布规律可知基态原子的价电子排布图为(3)分别是N和O，非金属性越强，第一电离能越大。但由于氮元素的2p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，第一电离能大于氧元素，则元素的第一电离能：大于。(4)元素气态氢化物是氨气，其中氮元素含有1对孤对电子，价层电子对数是4，所以其VSEPR模型为四面体形；由于实际构型是三角锥形，所以该分子为极性分子。氨气能与铜离子形成配位健，则向硫酸铜溶液中逐滴加入其水溶液，可观察到的现象为先产生蓝色沉淀，后溶解得深蓝色溶液
19、。(5)元素是Al，根据晶胞结构可知以顶点为中心，与该点距离最近的铝原子有12个，所以晶胞中原子的配位数为12；若已知的原子半径为d cm，则面对角线是4d cm，则边长是2d cm，体积是(2d cm)3。晶胞中铝原子的个数864，则该晶体的密度为 gcm3。答案：(1)H、Mg、Ca(2) (3)大于(4)四面体形极性先产生蓝色沉淀，后溶解得深蓝色溶液(5)12 g/cm319(11分)下面是一些晶体的结构示意图。(1)图甲为金刚石晶胞，则1个金刚石晶胞含有_个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r_a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率_(不要求计算结果)
20、。(2)图乙为钛酸钡晶体的晶胞结构，该晶体经X射线分析得出，重复单位为立方体，顶点位置被Ti4所占据，体心位置被Ba2所占据，棱心位置被O2所占据。写出该晶体的化学式：_。若将Ti4置于晶胞的体心，Ba2置于晶胞顶点，则O2处于立方体的_位置。在该物质的晶体中，每个Ti4周围与它距离最近且相等的Ti4有_个，它们所形成的立方体为_。Ti4的氧配位数和Ba2的氧配位数分别为_。(3)PbS是一种重要的半导体材料，具有NaCl型结构(如图丙)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得PbS的晶胞参数为a0.594 nm。已知坐标参数：A(0,0,0)，B(1/2,1/2,0)，则C的
21、坐标参数为_。PbS晶体中Pb2的配位数为_，r(S2)为_nm。(已知1.414)PbS晶体的密度为_gcm3。(列出计算式即可)解析：(1)由图可知一个金刚石晶胞中有8个C原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则正方体对角线的1/4就是CC键的键长，即a2r，所以ra，碳原子在晶胞中的空间占有率。(2)在该晶胞中三种元素所形成的离子的个数比为Ba2:Ti4:O21:1:1:3。将共用一个Ti4的8个晶胞的体心Ba2连接起来构成新的立方体晶胞，则O2原子正好处在面心位置。晶胞顶点位置上的Ti4与其前、后、左、右、上、下的6个Ti4距离最近且相等，若将它们连接起来，则
22、形成正八面体。Ti4周围与其距离最近且相等的O2有6个，立方晶胞12条棱上的12个O2与体心位置上的Ba2距离最近且相等。(3)根据A、B两点坐标参数，结合C点位置可以推出C点坐标参数。由图可知Pb2与S2配位数均为6；由于S2采用面心立方最密堆积方式，故面对角线为4r(S2)据数学知识有4r(S2)a，据此可求得r(S2)；晶胞质量m晶胞体积V(0.594107 cm)3，据此可得密度。答案：(1)8(2)BaTiO3面心6正八面体6、12(3)60.21020(11分)有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数EQTXZ。E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，且I1(E)I
23、1(T)I1(Q)，其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，且QT与ET2互为等电子体。X为周期表前四周期中电负性最小的元素，Z的原子序数为28。请回答下列问题(答题时如需表示具体元素，请用相应的元素符号)：(1)写出QT的电子式_，基态Z原子的核外电子排布式为_。(2)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因有_等两种。(3)化合物甲由T、X两元素组成，其晶胞如下图，则甲的化学式为_。(4)化合物乙的晶胞如下图，乙由E、Q两元素组成，硬度超过金刚石。乙的晶体类型为_，其硬度超过金刚石的原因是_。乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为_。解析：由题意知，E、Q、T、X、Z五种元素分
24、别为C、N、O、K、Ni。(1)CO2、NO为等电子体，电子式相似，故NO的电子式为:N:，基态Ni原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。(2)Q的简单氢化物NH3极易溶于T的简单氢化物H2O，其主要原因有这两种氢化物均为极性分子、分子之间能形成氢键。(3)由化合物甲的晶胞可知，甲的化学式为KO2。(4)由化合物乙的晶胞可知，乙的化学式为C3N4，属于原子晶体，其硬度超过金刚石的原因是CN键的键长小于CC键，键能大于CC键。C3N4晶体中C、N两种元素原子的杂化方式均为sp3杂化。答案：(1) :N:1s22s22p63s23p63d84s2(2)这两种氢化物均为极
25、性分子、相互之间能形成氢键(3)KO2(4)原子晶体CN键的键长小于CC键，键能大于CC键sp321(10分)(1)下列说法不正确的是_。A金刚石、NaCl、H2O、HCl晶体的熔点依次降低BI2低温下就能升华，说明碘原子间的共价键较弱C硫酸钠在熔融状态下离子键被削弱，形成自由移动的离子，具有导电性D干冰和石英晶体的物理性质差别很大的原因是所属的晶体类型不同(2)2018全国卷ZnF2具有较高的熔点(872 )，其化学键类型是_；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是_。(3)2019海南卷已知锰的某种氧化物的晶胞如图所示，其中锰离子的化合
26、价为_，其配位数为_。(4)2019全国卷一种四方结构的超导化合物的晶胞结构如图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，若两者的比例依次用x和1x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：_gcm3。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)晶体熔沸点：原子晶体离子晶体分子晶体，金刚石为原子晶体、NaCl是离子晶体，H2O、HCl 为分子晶体。含有氢键的分子晶体熔、沸点较高，H2O中
27、含有氢键、HCl 不含氢键，则金刚石、NaCl、H2O、HCl 晶体的熔点依次降低，故A正确；碘升华与分子间作用力有关，与化学键无关，故B错误；含有自由移动离子的离子化合物能导电，硫酸钠为离子晶体，熔融状态下离子键被削弱，电离出自由移动阴阳离子，能导电，故C正确；干冰和石英都是共价化合物，但是干冰为分子晶体、石英为原子晶体，所属的晶体类型不同，导致其物理性质差别较大，故D正确。(2)根据氟化锌的熔点可以判断其为离子化合物，所以一定存在离子键。作为离子化合物，氟化锌在有机溶剂中应该不溶，而氯化锌、溴化锌和碘化锌都是共价化合物，分子的极性较小，能够溶于乙醇等弱极性有机溶剂。(3)在晶胞中含有的Mn
28、离子数目为：1214，含有的O离子数目为：864，Mn离子:O离子4:41:1，所以该氧化物的化学式为MnO，化合物中元素正负化合价代数和等于0，由于O的化合价为2价，所以Mn的化合价为2价；根据晶胞结构可知：在Mn离子上、下、前、后、左、右6个方向各有一个O离子，所以Mn离子的配位数是6。(4)由图1可知，每个晶胞中含Sm原子：42，含Fe原子：412，含As原子：42，含O原子：(1x)2(1x)，含F原子：x2x，所以该化合物的化学式为SmFeAsO1xFx；根据该化合物的化学式为SmFeAsO1xFx，一个晶胞的质量为，一个晶胞的体积为a2c1.030 cm3，则密度 g/cm3；根据原子1的坐标，可知原子2和3的坐标分别为，。答案：(1)B (2)离子键ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主，极性较小(3)26(4)SmFeAsO1xFx