2023版高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第十二章物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第40講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)限時訓(xùn)練

PAGEPAGE2晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[選題細(xì)目表]考查知識點根底題中檔題較難題1.晶體的特征和性質(zhì)1、22.晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)間的關(guān)系34、63.常見晶體的空間結(jié)構(gòu)5、74.晶體微粒數(shù)目、密度的相關(guān)計算85.晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)知識的綜合應(yīng)用910、11一、選擇題(此題包括7個小題，每題6分，共42分，每題僅有一個選項符合題意)1．以下關(guān)于晶體的說法錯誤的選項是()A．晶體中粒子呈周期性有序排列，有自范性，而玻璃體中原子排列相對無序，無自范性B．含有金屬陽離子的晶體一定是離子晶體C．晶胞是晶體結(jié)構(gòu)的根本單元，晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律作周期性重復(fù)排列D．晶體盡可能采取緊密堆積方式，以使其變得較穩(wěn)定解析：含有金屬陽離子的晶體不一定是離子晶體，如氯化鋁含有金屬陽離子但屬于分子晶體。答案：B2．以下說法中正確的選項是()A．離子晶體中每個離子周圍均吸引著6個帶相反電荷的離子B．金屬導(dǎo)電的原因是在外電場作用下金屬產(chǎn)生自由電子，電子定向運動C．分子晶體的熔、沸點很低，常溫下都呈液態(tài)或氣態(tài)D．原子晶體中的各相鄰原子都以共價鍵相結(jié)合解析：A項，離子晶體中每個離子周圍不一定吸引6個帶相反電荷的離子，如CsCl晶體中每個Cs＋吸引8個Cl－；B項，金屬晶體中的自由電子不是因為外電場作用產(chǎn)生的；C項，分子晶體不一定是液態(tài)或氣態(tài)，可能為固態(tài)，如I2、S8等。答案：D3．以下各物質(zhì)中，按熔點由高到低的順序排列正確的選項是()A．CH4>SiH4>GeH4>SnH4B．KCl>NaCl>MgCl2>MgOC．Rb>K>Na>LiD．金剛石>SiO2>Na>冰解析：A項中均為分子晶體且結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量越大，溶、沸點越高；B項均為離子晶體，離子半徑越小，電荷越多，離子鍵就越強；C項均為金屬晶體，金屬鍵強弱與金屬原子半徑成反比，與價電子數(shù)成正比。答案：D4．以下各物質(zhì)熔化時，所克服的粒子間作用力相同的是()A．Na2O和SO3 B．Mg和SiC．NaOH和NaCl D．AlCl3和MgCl2解析：Na2O、NaOH、NaCl、MgCl2熔化時破壞離子鍵；SO3和AlCl3熔化時克服分子間作用力；Mg熔化時克服金屬鍵；Si熔化時克服共價鍵。答案：C5．下面有關(guān)晶體的表達(dá)中，不正確的選項是()A．金剛石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，由共價鍵形成的碳原子環(huán)中，最小的環(huán)上有6個碳原子B．氯化鈉晶體中，每個Na＋周圍距離相等的Na＋共有6個C．氯化銫晶體中，每個Cs＋周圍緊鄰8個Cl－D．干冰晶體中，每個CO2分子周圍緊鄰12個CO2分子解析：氯化鈉晶體中，每個Na＋周圍距離相等的Na＋共12個。每個Na＋周圍距離相等且最近的Cl－共有6個。答案：B6．氮氧化鋁(AlON)屬原子晶體，是一種超強透明材料，以下描述錯誤的選項是()A．AlON和石英的化學(xué)鍵類型相同B．AlON和石英晶體類型相同C．AlON和Al2O3的化學(xué)鍵類型不同D．AlON和Al2O3晶體類型相同解析：AlON與石英(SiO2)均為原子晶體，所含化學(xué)鍵均為共價鍵，故A、B項正確；Al2O3是離子晶體，晶體中含離子鍵，不含共價鍵，故C項正確、D項錯誤。答案：D7．以下關(guān)于CaF2的表述正確的選項是()A．Ca2＋與F－間僅存在靜電吸引作用B．F－的離子半徑小于Cl－，那么CaF2的熔點高于CaCl2C．陰、陽離子比為2∶1的物質(zhì)，均與CaF2晶體構(gòu)型相同D．CaF2中的化學(xué)鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電解析：Ca2＋與F－之間既有靜電引力作用，也有靜電排斥作用，A錯誤；離子所帶電荷相同，F(xiàn)－的離子半徑小于Cl－，所以CaF晶體的晶格能大，熔點高，B錯誤；晶體構(gòu)型還與離子的大小有關(guān)，所以陰、陽離子比為2∶1的物質(zhì)，不一定與CaF晶體構(gòu)型相同，C錯誤；CaF2中的化學(xué)鍵為離子鍵，CaF2在熔融狀態(tài)下發(fā)生電離，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電，D正確。答案：D二、非選擇題(此題包括4個小題，共58分)8．(2022·全國Ⅲ卷)(14分)砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等。答復(fù)以下問題：(1)GaF3的熔點高于1000℃，GaCl3的熔點為77.9℃，其原因_____________________________________________________________________________________________________________。(2)GaAs的熔點為1238℃，密度為ρg·cm－3，其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖。該晶體的類型為________，Ga與As以________鍵相結(jié)合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半徑分別為rGapm和rAspm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，那么GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_________________________。解析：(1)GaF3的熔點高于1000℃，GaCl3的熔點為77.9℃，其原因是GaF3是離子晶體，GaCl3是分子晶體，(2)GaAs的熔點為1238℃，其熔點較高，據(jù)此推知GaAs為原子晶體，Ga與As原子之間以共價鍵相結(jié)合。分析GaAs的晶胞結(jié)構(gòu)，4個Ga原子處于晶胞體內(nèi)，8個As原子處于晶胞的頂點、6個As原子處于晶胞的面心，結(jié)合“均攤法〞計算可知，每個晶胞中含有4個Ga原子，含有As原子個數(shù)為8×1/8＋6×1/2＝4(個)，Ga和As的原子半徑分別為rGapm＝rGa×10－10cm，rAspm＝rAs×10－10cm，那么原子的總體積為V原子＝4×eq\f(4,3)π×[(rGa×1010cm)3＋(rAs×10－10cm)3]＝eq\f(16π,3)×10－30(req\o\al(3,Ga)＋req\o\al(3,As))cm3。又知Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGag·mol－1和MAsg·mol－1，晶胞的密度為ρg·cm－3，那么晶胞的體積為V晶胞＝eq\f(4〔MGa＋MAs〕,ρNA)cm3，故GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為eq\f(V原子,V晶胞)×100%＝eq\f(\f(16π,3)×10－30〔req\o\al(3,Ga)＋req\o\al(3,As)〕cm3,\f(4〔MGa＋MAs〕,ρNA)cm3)×100%＝eq\f(4π10－30×NAρ〔req\o\al(3,Ga)＋req\o\al(3,As)〕,3〔MGa＋MAs〕)×100%。答案：(1)GaF3為離子晶體，GaCl3分子晶體(2)原子晶體共價eq\f(4π10－30×NAρ〔req\o\al(3,Ga)＋req\o\al(3,As)〕,3〔MGa＋MAs〕)×100%9．(2022·全國Ⅰ卷)(際法4分)鍺(Ge)是典型的半導(dǎo)體元素，在電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。答復(fù)以下問題：(1)Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、三鍵，但Ge原子之間難以形成雙鍵或三鍵。從原子結(jié)構(gòu)角度分析，原因是_____________________________________________________________________________________________________________。(2)比擬以下鍺鹵化物的熔點和沸點，分析其變化規(guī)律及原因_____________________________________________________________________________________________________________。工程GeCl4GeBr4GeI4熔點/℃－49.526146沸點/℃83.1186約400(3)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，其中Ge原子的雜化方式為______________，微粒之間存在的作用力是____________________。(4)晶胞有兩個根本要素：①原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。以下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0，0，0)；B為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))；C為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))。那么D原子的坐標(biāo)參數(shù)為________。②晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀。Ge單晶的晶胞參數(shù)a＝565.76pm，其密度為____________g·cm－3(列出計算式即可)。解析：(1)鍺雖然與碳為同族元素，但比碳多了兩個電子層，因此鍺的原子半徑大，原子間形成的σ單鍵較長，p-p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成π鍵。(2)由鍺鹵化物的熔、沸點由Cl到I呈增大的趨勢且它們的熔、沸點較低可判斷出它們均為分子晶體，而相同類型的分子晶體，其熔、沸點取決于相對分子質(zhì)量的大小，因為相對分子質(zhì)量越大，分子間的作用力就越大，熔、沸點就越高。(3)Ge單晶為金剛石型結(jié)構(gòu)，金剛石中碳原子的雜化方式為sp3，因此Ge原子的雜化方式也為sp3。微粒之間存在的作用力為共價鍵。(4)①根據(jù)題給圖示可知，D原子的坐標(biāo)參數(shù)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))。②每個晶胞中含有鍺原子8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8(個)，每個晶胞的質(zhì)量為eq\f(8×73g·mol－1,NA)，晶胞的體積為(565.76×10－10cm)3，所以晶胞的密度為eq\f(8×73g·mol－1,NA×〔565.76×10－10cm〕3)。答案：(1)Ge原子半徑大，原子間形成的σ單鍵較長，p-p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成π鍵(2)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次增高。原因是分子結(jié)構(gòu)相似，分子量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強(3)sp3共價鍵(4)①eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))②eq\f(8×73,6.02×565.763)×10710．(2022·全國Ⅱ卷)(15分)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2－和B＋具有相同的電子構(gòu)型；C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有一個未成對電子。答復(fù)以下問題：(1)四種元素中電負(fù)性最大的是________(填元素符號)，其中C原子的核外電子排布式為____________。(2)單質(zhì)A有兩種同素異形體，其中沸點高的是______(填分子式)，原因是_____________________________________________；A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為________和________。(3)C和D反響可生成組成比為1∶3的化合物E，E的立體構(gòu)型為________，中心原子的雜化軌道類型為________。(4)化合物D2A的立體構(gòu)型為________，中心原子的價層電子對數(shù)為________，單質(zhì)D與濕潤的Na2CO3反響可制備D2A(5)A和B能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖，晶胞參數(shù)a＝0.566nm，F(xiàn)的化學(xué)式為__________；晶胞中A原子的配位數(shù)為________；列式計算晶體F的密度(g·cm－3)_____________________。解析：C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，那么C為P元素。A、B的原子序數(shù)小于C，且A2－和B＋具有相同的電子構(gòu)型，那么A為O元素，B為Na元素。C、D為同周期元素，且D元素最外層有一個未成對電子，那么D為Cl元素。(1)O、Na、P和Cl四種元素中，O元素的電負(fù)性最大。P原子核外有15個電子，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3。(2)O元素形成O2和O3兩種同素異形體，固態(tài)時均形成分子晶體，而分子晶體中，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，物質(zhì)的沸點越高，故O3的沸點高于O2。O元素形成的氫化物有H2O和H2O2，二者均能形成分子晶體。Na元素形成的氫化物為NaH，屬于離子晶體。(3)P和Cl元素形成的組成比為1∶3的化合物E為PCl3，中心原子P形成3個σ鍵且含有1對未成鍵的孤電子對，故P原子采取sp3雜化，分子構(gòu)型為三角錐形。(4)化合物D2A為Cl2O，其中O原子形成2個σ鍵且含有2對未成鍵的孤電子對，那么O原子采取sp3雜化，故Cl2O為V形結(jié)構(gòu)，中心原子O的價層電子對數(shù)為4。Cl2與濕潤的Na2CO3反響可生成Cl2O，據(jù)氧化復(fù)原反響規(guī)律可知，還生成復(fù)原產(chǎn)物NaCl，反響的化學(xué)方程式為2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=2NaCl＋Cl2O＋2NaHCO3(或2Cl2＋Na2CO3=Cl2O＋CO2(5)O2－半徑大于Na＋半徑，由F的晶胞結(jié)構(gòu)可知，大球代表O2－，小球代表Na＋，每個晶胞中含有O2－個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，含有Na＋個數(shù)為8，故O2－、Na＋離子個數(shù)之比為4∶8＝1∶2，從而推知F的化學(xué)式為Na2O。由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個O原子周圍有8個Na原子，故O原子的配位數(shù)為8。晶胞參數(shù)a＝0.566nm＝0.566×10－7cm，那么晶胞的體積為(0.566×10－7cm)3，從而可知晶體F的密度為eq\f(4×62g·mol－1,〔0.566×10－7cm〕3×6.02×1023mol－1)＝2.27g·cm－3。答案：(1)O1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(2)O3O3相對分子質(zhì)量較大，范德華力大分子晶體離子晶體(3)三角錐形sp3(4)V形42Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3=Cl2O＋CO2＋2NaCl)(5)Na2O8eq\f(4×62g·mol－1,〔0.566×10－7cm〕3×6.02×1023mol－1)＝2.27g·cm－311．(2022·海南卷)(15分)M是第四周期元素，最外層只有1個電子，次外層的所有原子軌道均充滿電子。元素Y的負(fù)一價離子的最外層電子數(shù)與次外層的相同。答復(fù)以下問題：(1)單質(zhì)M的晶體類型為________，晶體中原子間通過________作用形成面心立方密堆積，其中M原子的配位數(shù)為________。(2)元素Y基態(tài)原子的核外電子排布式為__________，其同周期元素中，第一電離能最大的是________(寫元素符號)。元素Y的含氧酸中，酸性最強的是________(寫化學(xué)式)，該酸根離子的立體構(gòu)型為________。(3)M與Y形成的一種化合物的立方晶胞如下圖。①該化合物的化學(xué)式為____________，晶胞參數(shù)a＝0.542nm，此晶體的密度為______________g·cm－3(寫出計算式，不要求計算結(jié)果，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。②該化合物難溶于水但易溶于氨水，其原因是______________。此化合物的氨水溶液遇到空氣那么被氧化為深藍(lán)色，深藍(lán)色溶液中陽離子的化學(xué)式為__________