新教材高中化第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)測評含解析新人教版選擇性必修第二冊

PAGEPAGE13第三章測評(時間:90分鐘滿分:100分)可能用到的相對原子質(zhì)量:C12N14Ti48Fe56一、選擇題(本題包括10個小題,每小題只有一個選項符合題意。每小題2分,共20分)1.下列說法正確的是()A.金屬晶體的熔點都比分子晶體的熔點高B.在金屬晶體中,自由電子與金屬離子的碰撞有能量傳遞,可以用此來解釋金屬的導(dǎo)熱性C.金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強烈相互作用,所以和共價鍵類似,也有飽和性和方向性D.NaCl和SiC晶體熔化時,克服的粒子間作用力類型相同答案B解析金屬Hg的熔點比分子晶體I2的熔點低,A錯誤;金屬中自由電子受熱后運動速率增大,與金屬離子碰撞頻率增大,傳遞了能量,故金屬有良好的導(dǎo)熱性,B正確;金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間的強烈相互作用,自由電子為整個金屬的所有陽離子共有,所以金屬鍵沒有方向性和飽和性,而共價鍵有方向性和飽和性,C錯誤;NaCl晶體屬于離子晶體,NaCl熔化需要克服離子鍵,SiC晶體屬于共價晶體,熔化時需要克服共價鍵,D錯誤。2.晶體具有各向異性。如藍晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同;又如石墨與層垂直方向上的電導(dǎo)率和與層平行方向上的電導(dǎo)率之比為。晶體各向異性的主要表現(xiàn)是()①硬度②導(dǎo)熱性③導(dǎo)電性④光學(xué)性質(zhì)A.只有①③ B.只有②④C.只有①②③ D.①②③④答案D解析晶體的各向異性反映了晶體內(nèi)部質(zhì)點排列的有序性,表現(xiàn)在硬度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光學(xué)性質(zhì)等方面。3.下列說法正確的是()A.具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體B.NaCl晶體中與每個Na+距離相等且最近的Na+共有12個C.熔點由高到低:NaI>NaBr>NaCl>NaFD.含有共價鍵的晶體一定具有較高的熔、沸點及硬度答案B解析具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體,判斷是否為晶體的關(guān)鍵是看固體物質(zhì)是否具有各向異性及是否具有固定的熔點,A錯誤;采用沿x、y、z三軸切割的方法可知,氯化鈉晶胞中與每個Na+距離相等且最近的Na+個數(shù)是12,B正確;離子鍵強弱與離子半徑、離子電荷有關(guān),從F-到I-,其離子半徑逐漸增大,所以離子鍵由強到弱、熔點由高到低的順序為NaF>NaCl>NaBr>NaI,C錯誤;含有共價鍵的晶體不一定具有高的熔、沸點及硬度,如分子晶體的熔、沸點及硬度較低,D錯誤。4.石英玻璃是常見的非晶體,在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的用途,下圖是石英玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖,有關(guān)玻璃的下列說法錯誤的是()石英玻璃的結(jié)構(gòu)模型A.石英玻璃內(nèi)部微粒排列是無序的B.石英玻璃熔化時吸熱,溫度不斷上升C.光纖和石英玻璃的主要成分都可看成是SiO2,二者都是非晶體D.利用X射線衍射實驗可以鑒別石英玻璃和水晶答案C解析根據(jù)石英玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖可知,構(gòu)成玻璃的粒子的排列是無序的,所以石英玻璃是非晶體,沒有固定的熔點,A、B兩項說法正確;區(qū)分晶體與非晶體的最科學(xué)的方法是進行X射線衍射實驗,D項說法正確。5.下列判斷正確的是()A.因為共價鍵有飽和性和方向性,所以共價晶體不遵循“緊密堆積”原理B.穩(wěn)定性按HF、HCl、HBr、HI逐漸減弱,根本原因是分子間作用力逐漸減小C.晶體中一定存在化學(xué)鍵,金屬晶體熔點一定很高D.固體SiO2一定是晶體答案A解析穩(wěn)定性按HF、HCl、HBr、HI逐漸減弱是因為共價鍵的鍵能逐漸減小,B錯。晶體中可能不含有化學(xué)鍵,如稀有氣體形成的晶體;金屬晶體的熔點不一定很高,金屬晶體的熔點有的很高,如鎢,有的很低,如常溫下呈液態(tài)的汞,C錯。自然界中存在的無定形SiO2不是晶體,D錯。6.利用超分子可分離C60和C70。將C60、C70混合物加入一種空腔大小適配C60的“杯酚”中進行分離的流程如圖。下列說法錯誤的是()杯酚A.第一電離能:C<OB.杯酚分子中存在大π鍵C.杯酚與C60形成氫鍵D.C60與金剛石晶體類型不同答案C7.下面的排序不正確的是()A.晶體熔點由低到高:CF4<CCl4<CBr4<CI4B.熔點由高到低:Na>Mg>AlC.硬度由大到小:金剛石>碳化硅>晶體硅D.離子鍵由強到弱:MgO>CaO>NaF>NaCl答案B解析A項中的四種物質(zhì)都形成分子晶體,相對分子質(zhì)量越大,熔點越高,A正確;B項中三種物質(zhì)形成金屬晶體,金屬鍵由強到弱的順序為Al>Mg>Na,熔點由高到低應(yīng)為Al>Mg>Na,B錯;C項中的三種物質(zhì)形成共價晶體,共價鍵的鍵能C—C>C—Si>Si—Si,C正確;D項中四種物質(zhì)形成離子晶體,離子所帶電荷Ca2+=Mg2+>Na+,O2->F-=Cl-,離子半徑Ca2+>Na+>Mg2+,Cl->O2->F-,D正確。8.已知某化合物的晶胞是由以下最小單元密堆積而成的,關(guān)于該化合物的以下敘述正確的是()A.1mol該晶胞中有2molYB.1mol該晶胞中有6molOC.1mol該晶胞中有2molBaD.該化合物的化學(xué)式是YBa2Cu3O6答案C解析由圖中可以看出,白球代表的Y原子位于長方體的八個頂點上,大黑球代表的Ba原子位于長方體的四條棱上,▲代表的Cu原子位于長方體的內(nèi)部(共有三個),小黑球代表的O原子有2個位于長方體的內(nèi)部、有10個位于長方體的面上,分別運用均攤法可計算出該結(jié)構(gòu)單元實際含有的各原子個數(shù),進而可確定該化合物的化學(xué)式。Y原子個數(shù)為8×=1,Ba原子個數(shù)為8×=2,Cu原子個數(shù)為3,O原子個數(shù)為10×+2=7。9.已知晶格能的大小可以反映離子晶體中離子鍵的強弱,晶格能越大,離子鍵越強。下表是幾種物質(zhì)的晶格能數(shù)據(jù):物質(zhì)NaFMgF2AlF3MgOCaOSrOBaO9232957549237913401E1918由此表中數(shù)據(jù)不能得出的結(jié)論是()A.同一周期的金屬元素與某一種非金屬元素形成的化合物,從左到右晶格能增大B.E的數(shù)值介于3401kJ·mol-1與1918kJ·mol-1之間C.晶格能的大小與成鍵離子核間距的大小、離子所帶電荷的多少有關(guān)D.當(dāng)MgO、CaO能電離成金屬離子與O2-時,MgO所需要的溫度低于CaO答案D解析Na、Mg、Al屬于同一周期,與氟形成的化合物晶格能數(shù)據(jù)依次增大,A項正確;Mg、Ca、Sr、Ba屬于同一主族,由表中數(shù)據(jù)可知,從MgO到BaO晶格能減小,B項正確;三種氟化物中,從鈉到鋁,相應(yīng)離子半徑是減小的,成鍵離子核間距也是減小的,但陽離子所帶電荷依次增多,從表中后四種氧化物晶格能大小變化看,核間距越小,晶格能越大,因此晶格能的差異是由離子所帶電荷數(shù)不同和離子核間距大小不同造成的,C項正確;由電離生成的離子有O2-可知,它們的電離是在熔化狀態(tài)下進行的,MgO的晶格能大,熔點應(yīng)比CaO的高,D項錯誤。10.下列說法正確的是()A.金剛石晶體中的最小碳原子環(huán)由6個碳原子構(gòu)成B.Na2O2晶體中陰離子與陽離子數(shù)目之比為1∶1C.1molSiO2晶體中含2molSi—OD.金剛石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,即使在高溫下也不會與O2反應(yīng)答案A解析Na2O2的電子式為Na+[∶∶]2-Na+,,B項錯誤;1molSiO2晶體中含有4molSi—O,C項錯誤;金剛石高溫下可與O2反應(yīng)生成CO2,D項錯誤。二、選擇題(本題包括5個小題,每小題有1~2個選項符合題意。每小題4分,共20分)11.下列關(guān)于物質(zhì)特殊聚集狀態(tài)結(jié)構(gòu)的敘述錯誤的是()A.等離子體的基本構(gòu)成微粒的排列是帶電的離子或電子及不帶電的分子或原子B.非晶體基本構(gòu)成微粒的排列相對無序C.液晶內(nèi)部分子的長軸趨向一致,使液晶具有各向異性D.納米材料具有不同于大塊晶體的特性,主要原因是納米材料不再是晶體答案D解析納米材料具有不同于大塊晶體的特性,主要原因是晶體的表面積增大。12.下列說法正確的是()A.NaOH在熔融狀態(tài)下離子鍵被削弱,形成自由移動的離子,具有導(dǎo)電性B.足球烯(C60)的沸點可達500℃左右,故足球烯為共價晶體C.干冰和NaCl晶體轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時,所克服的作用力相同D.NH3的熔、沸點較PH3高,主要是因為氨分子間可以形成氫鍵答案AD解析NaOH在熔融狀態(tài)下離子鍵被削弱,形成自由移動的離子,具有導(dǎo)電性,A項正確;足球烯為分子晶體,B項錯誤;干冰為固態(tài)二氧化碳,轉(zhuǎn)化為液態(tài)時需要克服范德華力,而NaCl晶體變?yōu)橐簯B(tài),需要克服離子鍵,C項錯誤;NH3和PH3均為分子晶體,NH3的熔、沸點較PH3高的原因是NH3分子間可以形成氫鍵,D項正確。13.下列關(guān)于晶體的敘述正確的是()A.分子晶體中,共價鍵的鍵能越大,熔、沸點越高B.石墨為混合型晶體,層內(nèi)碳原子以共價鍵相連,熔點高C.共價晶體中,共價鍵的鍵能越大,熔、沸點越高D.某晶體溶于水后,可電離出自由移動的離子,該晶體一定是離子晶體答案BC解析分子晶體中,共價鍵的鍵能越大,該物質(zhì)的穩(wěn)定性越強,而分子間的作用力越大,熔、沸點越高,所以不能根據(jù)鍵能的大小判斷分子晶體的熔、沸點高低,A項錯誤;石墨層內(nèi)碳原子通過共價鍵連接,熔化時需破壞共價鍵,導(dǎo)致熔點高,B項正確;共價晶體中,共價鍵的鍵能越大,晶體熔、沸點越高,C項正確;某些共價化合物溶于水后也可電離出自由移動的離子,如HCl等,D項錯誤。14.研究人員發(fā)現(xiàn)釔鋇銅氧化合物在90K時即具有超導(dǎo)性,該化合物的部分結(jié)構(gòu)如圖所示:該化合物以Y2O3、BaCO3和CuO為原料,經(jīng)研磨燒結(jié)而成,其原料配比(物質(zhì)的量之比)為()A.1∶1∶1 B.1∶4∶6C.1∶2∶3 D.2∶2∶3答案B解析晶胞中鋇原子個數(shù)為2,銅原子個數(shù)為×8+×8=3,釔原子個數(shù)為1,則Y2O3、BaCO3、CuO之比為∶2∶3=1∶4∶6。15.如圖所示,鐵有δ、γ、α三種晶體,三種晶體在不同溫度下能發(fā)生轉(zhuǎn)化。下列說法正確的是()δ-Feγ-Feα-FeA.γ-Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子有6個B.α-Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子有6個C.將鐵加熱到1500℃分別急速冷卻和緩慢冷卻,得到的晶體類型相同D.若α-Fe晶胞邊長為acm,γ-Fe晶胞邊長為bcm,則兩種晶體的密度比為b3∶a3答案B解析γ-Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子為12個,A錯誤;α-Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子有6個,B正確;冷卻到不同的溫度,得到的晶體類型不同,C錯誤;一個α-Fe晶胞中含有鐵原子的個數(shù)為1,體積為a3cm3,用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,密度為g·cm-3,一個γ-Fe晶胞中含有鐵原子的個數(shù)為4,體積為b3cm3,密度為g·cm-3,則二者的密度之比為b3∶4a3,D錯誤。三、非選擇題(本題包括5個小題,共60分)16.(2021湖南卷,18節(jié)選)(6分)下圖是Mg、Ge、O三種元素形成的某化合物的晶胞示意圖。(1)已知化合物中Ge和O的原子個數(shù)比為1∶4,圖中Z表示原子(填元素符號),該化合物的化學(xué)式為;

(2)已知該晶胞的晶胞參數(shù)分別為anm、bnm、cnm,α=β=γ=90°,則該晶體的密度ρ=g·cm-3(設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,用含a、b、c、NA的代數(shù)式表示)。

答案(每空2分)(1)OMg2GeO4(2)解析(1)根據(jù)各粒子在晶胞中的位置及其貢獻率,確定各元素的原子數(shù)目:X位于頂點、棱上、面上和體內(nèi):8×+4×+6×+3=8;Y均在體內(nèi)共4個;Z均在體內(nèi)共16個。結(jié)合Ge和O的原子個數(shù)比為1∶4,則化學(xué)式為Mg2GeO4。Z元素為O。(2)每個晶胞含有4個Mg2GeO4,Mg2GeO4的摩爾質(zhì)量為185g·mol-1;晶胞體積為(a×b×c)×10-21cm3。則晶體的密度為ρ=g·cm-3=g·cm-3。17.(14分)請?zhí)顚懴铝锌瞻?(1)氯酸鉀熔化時,微粒間克服了;二氧化硅熔化時,微粒間克服了;碘升華時,微粒間克服了。三種晶體熔點由高到低的順序是。

(2)下列六種晶體:①干冰②NaCl③Na④晶體Si⑤CS2⑥金剛石,它們的熔點由低到高的順序為(填序號)。

(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中,由極性鍵形成的非極性分子有,由非極性鍵形成的非極性分子有,能形成分子晶體的物質(zhì)是,晶體內(nèi)含氫鍵的物質(zhì)的化學(xué)式是,屬于離子晶體的是,屬于共價晶體的是,五種物質(zhì)的熔點由高到低的順序是。

答案(除有標(biāo)注的外,每空1分)(1)離子鍵共價鍵范德華力二氧化硅>氯酸鉀>碘(2)①⑤③②④⑥(2分)(3)CO2H2H2、CO2、HFHF(NH4)2SO4SiCSiC>(NH4)2SO4>HF>CO2>H2(2分)解析(1)氯酸鉀為離子晶體,熔化時應(yīng)克服離子鍵;SiO2為共價晶體,熔化時應(yīng)克服共價鍵;碘為分子晶體,升華時應(yīng)克服范德華力。(2)一般說來,晶體的熔點為:共價晶體>離子晶體>分子晶體,金屬晶體熔點變化較大,CO2和CS2與Na相比,Na常溫下是固體,而CS2為液體,CO2為氣體,可知熔點由低到高順序為:CO2<CS2<Na<NaCl<Si<金剛石。(3)在所給的物質(zhì)中,屬于非極性分子的是H2和CO2,其中H2由非極性鍵形成,而CO2由極性鍵形成;H2、CO2、HF在常溫下都是氣體,形成的是分子晶體,其中HF分子間能形成氫鍵;(NH4)2SO4是銨鹽,形成的是離子晶體;SiC是由硅原子和碳原子形成的共價晶體。18.(14分)碳和硅均為元素周期表中第ⅣA族的元素,其單質(zhì)和化合物有著重要的應(yīng)用。(1)碳元素的單質(zhì)有多種形式,下圖依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖:回答下列問題:①C60屬于晶體,石墨屬于晶體。

②石墨晶體中,層內(nèi)C—C的鍵長為142pm,而金剛石中C—C的鍵長為154pm。其原因是金剛石中只存在碳原子間的共價鍵,而石墨層內(nèi)的碳原子間不僅存在共價鍵,還有鍵。

(2)①單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體,其晶胞中共有8個原子,其中在面心位置貢獻個原子。

②在硅酸鹽中,Si四面體[如下圖(a)]通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結(jié)構(gòu)型式。圖(b)為一種無限長單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根:Si與O的原子數(shù)之比為,該結(jié)構(gòu)對應(yīng)的化學(xué)式為。

答案(除標(biāo)注外每空2分)(1)①分子混合型②σ(1分)σ(1分)π(2)①3②1∶3[SiO3(或Si)解析(1)①C60的構(gòu)成微粒是分子,所以C60屬于分子晶體;石墨的層內(nèi)原子間以共價鍵結(jié)合,層與層之間以分子間作用力結(jié)合,所以石墨屬于混合型晶體;②在金剛石中只存在碳原子之間的σ鍵;石墨層內(nèi)碳原子之間不僅存在σ鍵,還存在π鍵。(2)①單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體,其中原子與原子之間以Si—Si共價鍵相結(jié)合,其晶胞中共有8個原子,其中在面心位置的有6個原子,每個面心原子貢獻二分之一,所以6個面心原子對該晶胞貢獻3個原子。②題干圖(b)為一種無限長單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根,其中每個硅原子和4個氧原子形成四面體結(jié)構(gòu),Si與O的原子數(shù)之比為1∶3,化學(xué)式為[SiO3或Si。19.(12分)金屬鈦(Ti)被譽為“21世紀(jì)金屬”,具有良好的生物相容性,它兼具鐵的高強度和鋁的低密度,其單質(zhì)和化合物具有廣泛的應(yīng)用價值。氮化鈦(Ti3N4)為金黃色晶體,由于具有令人滿意的仿金效果,越來越多地成為黃金的代替品。以TiCl4為原料,經(jīng)過一系列反應(yīng)可以制得Ti3N4和納米TiO2(如圖Ⅰ)。圖Ⅰ圖Ⅰ中的M是短周期金屬元素,M的部分電離能(單位:kJ·mol-1)如下表所示:I1I2I3I4I5738145177331054013630請回答下列問題:(1)Ti的基態(tài)原子外圍電子排布式為。

(2)M是(填元素符號)。

(3)納米TiO2是一種應(yīng)用廣泛的催化劑,用納米TiO2催化的反應(yīng)實例如圖Ⅱ所示?；衔锛椎姆肿又胁扇p2方式雜化的碳原子有個,化合物乙中采取sp3方式雜化的原子對應(yīng)的元素的電負性由大到小的順序為。

圖Ⅱ圖Ⅲ(4)有一種氮化鈦晶體的晶胞與NaCl晶胞相似,如圖Ⅲ所示,該晶胞中N、Ti之間的最近距離為apm,則該氮化鈦的密度為g·cm-3(NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,只列計算式)。該晶體中與N原子距離相等且最近的N原子有個。

答案(每空2分)(1)3d24s2(2)Mg(3)7O>N>C(4)12解析(1)Ti為22號元素,根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知,Ti原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2。(2)M是短周期金屬元素,M的第三電離能劇增,則M處于第ⅡA族,能與TiCl4反應(yīng)置換出Ti,則M為Mg。(3)化合物甲的分子中采取sp2雜化的碳原子:苯環(huán)上的六個、羰基中的一個,共7個;采取sp3雜化的原子的價層電子對數(shù)是4,乙中采取sp3雜化的原子有C、N、O,同一周期主族元素中,元素電負性隨著原子序數(shù)增加而逐漸增大,所以它們的電負性關(guān)系為O>N>C。(4)根據(jù)均攤法可知,該晶胞中N原子個數(shù)為6×+8×=4,該晶胞中Ti原子個數(shù)為1+12×=4,所以一個晶胞的質(zhì)量m=g,而一個晶胞的體積V=(2a×10-10)3cm3,所以晶體的密度ρ=g·cm-3;以晶胞頂點N原子進行研究,與之距離相等且最近的N原子處于面心位置,每個頂點為8個晶胞共用,每個面為2個晶胞共用,故與之距離相等且最近的N原子為=12。20.(14分)鈦被稱為繼鐵、鋁之后的“第三金屬”,制備金屬鈦的一種流程如下:回答下列問題:(1)基態(tài)鐵原子的價電子軌道表示式為,其原子核外共有種運動狀態(tài)不相同的電子。

(2)已知TiCl4在通常情況下是無色液體,熔點為-37℃,沸點