新教材適用2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第3章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第3節(jié)金屬晶體與離子晶體第2課時(shí)過渡晶體與混合型晶體晶體類型的比較課時(shí)作業(yè)新人教版選擇性必修2

第三章第三節(jié)第2課時(shí)一、選擇題(每小題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．下列敘述正確的是(A)A．Na2SO4晶體中含有離子鍵和極性共價(jià)鍵B．離子晶體中肯定存在離子鍵，同時(shí)存在其他化學(xué)鍵C．Na2O2、NaHSO4晶體中的陰、陽離子個(gè)數(shù)比均為12D．晶體熔點(diǎn)：金剛石>食鹽>干冰>冰解析：Na2SO4晶體中含有Na＋和SOeq\o\al(2－,4)，它們之間形成離子鍵，SOeq\o\al(2－,4)中存在極性鍵，A項(xiàng)正確；離子晶體中肯定存在離子鍵，不肯定存在共價(jià)鍵，如NaCl中僅有離子鍵，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Na2O2中的陰離子是Oeq\o\al(2－,2)，陰、陽離子個(gè)數(shù)比為12，NaHSO4中的陰離子是HSOeq\o\al(－,4)，陰、陽離子個(gè)數(shù)比為11，C項(xiàng)錯(cuò)誤；冰中含有氫鍵，冰的熔點(diǎn)高于干冰，D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選A。2．TiO2可用于油漆、油墨、塑料、橡膠、造紙、化纖等行業(yè)，也可用于制作電焊條、提煉鈦和制造鈦白粉。鈦白粉(納米級(jí))廣泛應(yīng)用于功能陶瓷、催化劑、化妝品和光敏材料等白色無機(jī)顏料。一種TiO2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其中與每個(gè)氧原子干脆相連的鈦原子數(shù)目為(C)A．4 B．12C．3 D．6解析：TiO2的晶胞結(jié)構(gòu)中黑球的個(gè)數(shù)是eq\f(1,8)×8＋1＝2，白球的個(gè)數(shù)為4×eq\f(1,2)＋2＝4，而化學(xué)式為TiO2，所以白球是氧原子，每個(gè)氧原子干脆相連的鈦原子數(shù)目為3個(gè)，故選C。3．下列晶體分類中正確的一組是(C)離子晶體共價(jià)晶體分子晶體ANaOHArSO2BH2SO4石墨SCCH3COONaSiO2I2DBa(OH)2金剛石玻璃解析：NaOH是離子晶體，Ar是稀有氣體，分子間以范德華力相互結(jié)合，為分子晶體，A錯(cuò)誤；純H2SO4中無H＋，是分子晶體，石墨是混合型晶體，B錯(cuò)誤；CH3COONa是離子晶體，SiO2是典型的共價(jià)晶體，I2是分子晶體，C正確；Ba(OH)2是離子晶體，金剛石是典型的共價(jià)晶體，玻璃沒有固定的熔點(diǎn)，為非晶體，D錯(cuò)誤。故選C。4．用高壓釜施加高溫高壓并加入金屬鎳等催化劑，可實(shí)現(xiàn)如圖所示的石墨轉(zhuǎn)化為物質(zhì)B的過程，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(D)A．石墨的層狀結(jié)構(gòu)比物質(zhì)B的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定B．在該條件下，石墨轉(zhuǎn)化為物質(zhì)B的變更是化學(xué)變更C．物質(zhì)B的硬度比石墨的大，屬于共價(jià)晶體D．石墨和物質(zhì)B中的C均實(shí)行sp2雜化，鍵角均為120°解析：由題給結(jié)構(gòu)可知，高溫高壓并有催化劑存在時(shí)，石墨轉(zhuǎn)化得到的物質(zhì)B為金剛石。鍵長(zhǎng)金剛石>石墨，則鍵能金剛石<石墨，鍵能越大，鍵越堅(jiān)固，物質(zhì)越穩(wěn)定，石墨穩(wěn)定，A項(xiàng)正確；石墨和金剛石互為同素異形體，石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的過程涉及舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，是化學(xué)變更，B項(xiàng)正確；金剛石的結(jié)構(gòu)是共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu)，屬于共價(jià)晶體，其硬度比石墨的大，C項(xiàng)正確；石墨中的C實(shí)行sp2雜化，鍵角是120°，金剛石中的C實(shí)行sp3雜化，鍵角是109°28′，D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選D。5．石墨烯是從石墨材料中剝離出來的由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。其結(jié)構(gòu)如圖：下列有關(guān)說法正確的是(D)A．石墨烯中碳原子的雜化方式為sp3雜化B．石墨烯中平均每個(gè)六元碳環(huán)含有3個(gè)碳原子C．從石墨中剝離石墨烯須要破壞化學(xué)鍵D．石墨烯具有導(dǎo)電性解析：石墨烯是平面結(jié)構(gòu)，碳原子的雜化方式為sp2雜化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；石墨烯中平均每個(gè)六元碳環(huán)含有2個(gè)碳原子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；從石墨中剝離石墨烯須要破壞范德華力，不破壞化學(xué)鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；石墨烯具有導(dǎo)電性，D項(xiàng)正確。6．下列有關(guān)石墨晶體的說法正確的是(B)①石墨層內(nèi)作用力為共價(jià)鍵，層間靠范德華力維系②石墨是混合型晶體③石墨中的C為sp2雜化④石墨的熔、沸點(diǎn)都比金剛石的低⑤石墨中碳原子個(gè)數(shù)和C—C鍵個(gè)數(shù)之比為12⑥石墨和金剛石的硬度相同⑦石墨的導(dǎo)電性只能沿石墨平面的方向A．全部 B．①②③⑦C．僅②③⑦ D．①②⑤⑦解析：石墨是混合型晶體，石墨層中碳原子靠共價(jià)鍵連接，層與層之間靠范德華力維系，①正確；石墨是混合型晶體，②正確；石墨中的碳原子與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合，形成平面正六邊形結(jié)構(gòu)，碳原子的雜化類型為sp2雜化，③正確；石墨中的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)比金剛石中共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)短，具有的能量更多，所以石墨的熔點(diǎn)比金剛石的高，④錯(cuò)誤；石墨中，一個(gè)碳原子上有3個(gè)單鍵，每個(gè)單鍵被2個(gè)碳原子共用，所以平均每個(gè)碳原子對(duì)應(yīng)1.5個(gè)單鍵，故石墨中碳原子個(gè)數(shù)和C—C鍵個(gè)數(shù)之比為23，⑤錯(cuò)誤；石墨質(zhì)軟，金剛石的硬度大，⑥錯(cuò)誤；石墨的導(dǎo)電性只能沿石墨平面的方向，⑦正確。故選B。7．下列說法正確的是(B)A．第三周期主族元素從左到右，最高價(jià)氧化物中離子鍵的百分?jǐn)?shù)漸漸增大B．大多數(shù)晶體都是過渡晶體C．過渡晶體是指某些物質(zhì)的晶體通過變更條件，轉(zhuǎn)化為另一種晶體D．Na2O是純粹的離子晶體，SiO2是純粹的共價(jià)晶體解析：第三周期主族元素從左到右，元素的電負(fù)性漸漸增大，與氧元素的電負(fù)性差值漸漸減小，則最高價(jià)氧化物中離子鍵的百分?jǐn)?shù)漸漸減小，A錯(cuò)誤；純粹的典型晶體不多，大多數(shù)晶體是四類典型晶體之間的過渡晶體，B正確；過渡晶體是介于離子晶體、共價(jià)晶體、分子晶體和金屬晶體之間的過渡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；Na2O、SiO2都不是純粹的典型晶體，而是離子晶體和共價(jià)晶體之間的過渡晶體，D錯(cuò)誤。故選B。8．下列變更需克服相同類型作用力的是(D)A．硅和C60的熔化 B．溴和汞的汽化C．HCl和蔗糖的溶解 D．碘和干冰的升華解析：?jiǎn)钨|(zhì)硅屬于共價(jià)晶體，熔化時(shí)破壞的是共價(jià)鍵，C60屬于分子晶體，熔化時(shí)破壞的是分子間作用力，描述錯(cuò)誤，A不符合題意；單質(zhì)溴固態(tài)時(shí)屬于分子晶體，汽化破壞的是分子間作用力，金屬汞汽化時(shí)破壞的是金屬鍵，描述錯(cuò)誤，B不符合題意；HCl溶解存在電離，破壞分子間作用力及共價(jià)鍵，蔗糖溶解不存在電離，只破壞分子間作用力，描述錯(cuò)誤，C不符合題意；碘單質(zhì)及干冰均屬于分子晶體，升華時(shí)均破壞分子間作用力，描述正確，D符合題意。故選D。9．石墨能與熔融金屬鉀作用，形成石墨間隙化合物，鉀原子填充在石墨各層原子中。比較常見的石墨間隙化合物是青銅色的化合物，其化學(xué)式可寫為CxK，其平面圖形如圖所示。x的值為(A)A．8 B．12C．24 D．60解析：可選取題圖中6個(gè)鉀原子圍成的正六邊形為結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)鉀原子被3個(gè)正六邊形共用，則該結(jié)構(gòu)單元中實(shí)際含有的鉀原子數(shù)為6×eq\f(1,3)＋1＝3，該六邊形內(nèi)實(shí)際含有的碳原子數(shù)為24，故鉀原子數(shù)與碳原子數(shù)之比為18。10．有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法中錯(cuò)誤的是(C)A．鈦酸鈣的化學(xué)式為CaTiO3B．在金剛石晶體中，碳原子與碳碳鍵(C—C)數(shù)目之比為12C．硒化鋅晶體中與一個(gè)Se2－距離最近且相等的Se2－有8個(gè)D．CaF2中F－與距離最近的Ca2＋所形成的鍵的夾角為109.5°解析：該晶胞中各原子數(shù)為Ca：8×eq\f(1,8)＝1，Ti：1，O：6×eq\f(1,2)＝3，故鈦酸鈣的化學(xué)式為CaTiO3，A項(xiàng)正確；在金剛石晶體中，每個(gè)碳原子四周有4條碳碳鍵，每條碳碳鍵被兩個(gè)碳原子共用，故碳原子與碳碳鍵數(shù)目之比為1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4×\f(1,2)＝2))，B項(xiàng)正確；硒化鋅晶體中與一個(gè)Se2－距離最近且相等的Se2－有12個(gè)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；CaF2中以F－為中心，其四周4個(gè)Ca2＋為頂點(diǎn)形成正四面體，故CaF2中F－與距離最近的Ca2＋所形成的鍵的夾角為109.5°，D項(xiàng)正確。故選C。11．有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法中不正確的是(B)A．在NaCl晶體(圖甲)中，距Na＋最近的Cl－形成正八面體B．該氣態(tài)團(tuán)簇分子(圖乙)的分子式為EF或FEC．在CO2晶體(圖丙)中，一個(gè)CO2分子四周有12個(gè)CO2分子緊鄰D．在碘晶體(圖丁)中，存在非極性共價(jià)鍵和范德華力解析：由NaCl晶胞結(jié)構(gòu)知，Na＋四周最近的Cl－有6個(gè)，分別位于Na＋的上下左右前后，形成正八面體結(jié)構(gòu)，A正確；分子中不涉及原子共用的問題，故該分子中含有4個(gè)E原子和4個(gè)F原子，分子式為E4F4或F4E4，B錯(cuò)誤；以頂點(diǎn)CO2分子作為參考點(diǎn)，相鄰三個(gè)面面心上CO2分子離其最近，考慮晶胞無隙并置原理，一個(gè)頂點(diǎn)四周共有8個(gè)晶胞，每個(gè)晶胞中各有3個(gè)CO2分子離頂點(diǎn)CO2最近，又考慮面心共用，故離頂點(diǎn)CO2最近的CO2分子有eq\f(3×8,2)＝12個(gè)，C正確；碘分子內(nèi)部?jī)蓚€(gè)碘原子之間為非極性共價(jià)鍵，碘分子之間為范德華力，D正確。故選B。12．下表給出了幾種氯化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。物質(zhì)NaClMgCl2AlCl3CCl4熔點(diǎn)/℃801708190－23沸點(diǎn)/℃1413141818077關(guān)于表中4種氯化物有下列說法：(1)AlCl3在加熱時(shí)可升華(2)CCl4屬于分子晶體(3)MgCl2的晶體屬于離子晶體(4)AlCl3是典型的離子晶體其中正確的是(C)A．只有(1)和(2) B．只有(3)C．只有(1)(2)(3) D．全部一樣解析：依據(jù)各物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)推斷，NaCl和MgCl2是離子晶體，AlCl3和CCl4為分子晶體；AlCl3的沸點(diǎn)低于熔點(diǎn)，所以易升華。二、非選擇題13．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：請(qǐng)回答下列問題：(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式，它們互為_同素異形體__。(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為sp3、sp2。(3)C60屬于分子晶體，石墨屬于混合型晶體。(4)C60的晶體結(jié)構(gòu)類似于干冰，則每個(gè)C60晶胞的質(zhì)量為eq\f(2880,NA)g(用含NA的式子表示，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。(5)金剛石晶胞中含有8個(gè)碳原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長(zhǎng)為a，依據(jù)硬球接觸模型，則r＝eq\f(\r(3),8)a，列式表示碳原子在晶胞中的空間占有率為eq\f(8×\f(4,3)πr3,a3)＝eq\f(\r(3)π,16)(不要求計(jì)算結(jié)果)。(6)硅晶體的結(jié)構(gòu)與金剛石相像，1mol硅晶體中含有硅硅單鍵的數(shù)目約是2NA(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。解析：(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素形成的單質(zhì)，它們的組成相同、結(jié)構(gòu)不同、性質(zhì)不同，互為同素異形體。(2)金剛石中1個(gè)碳原子與4個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵(即C原子實(shí)行sp3雜化方式)，構(gòu)成正四面體；石墨中的碳原子實(shí)行sp2雜化方式，形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)。(3)C60中構(gòu)成粒子是分子，所以屬于分子晶體；石墨晶體中含有共價(jià)鍵、類似金屬鍵的作用力和范德華力，所以石墨屬于混合型晶體。(4)C60晶體為面心立方結(jié)構(gòu)，所以每個(gè)C60晶胞中有4個(gè)C60分子，所以一個(gè)C60晶胞質(zhì)量＝eq\f(4×12×60,NA)g＝eq\f(2880,NA)g。(5)由金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞內(nèi)部有4個(gè)碳原子，面上有6個(gè)碳原子，頂點(diǎn)有8個(gè)碳原子，所以金剛石晶胞中碳原子數(shù)為4＋6×eq\f(1,2)＋8×eq\f(1,8)＝8；若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長(zhǎng)為a，依據(jù)硬球接觸模型，則正方體的體對(duì)角線長(zhǎng)度的eq\f(1,4)就是C—C的鍵長(zhǎng)，eq\f(\r(3),4)a＝2r，所以r＝eq\f(\r(3),8)a，碳原子在晶胞中的空間占有率＝eq\f(8×\f(4,3)πr3,a3)＝eq\f(8×\f(4,3)π×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),8)a))3,a3)＝eq\f(\r(3)π,16)。(6)由金剛石的結(jié)構(gòu)模型可知，每個(gè)碳原子都與相鄰的碳原子形成一個(gè)單鍵，故每個(gè)碳原子相當(dāng)于形成eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)×4))個(gè)單鍵，則1mol硅晶體中可形成2mol硅硅單鍵。14．磷及含磷化合物是重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于洗滌劑、農(nóng)藥、醫(yī)藥、水處理等行業(yè)回答下列問題：(1)基態(tài)P原子的軌道表示式為_a__(填字母)。a．[Ne]b．[Ne]c．[Ne]d．[Ne](2)黑磷是磷的一種同素異形體，與石墨烯類似，其晶體結(jié)構(gòu)片段如圖所示：其中最小的環(huán)為_六__元環(huán)，每個(gè)環(huán)平均含有_2__個(gè)P原子。(3)殺蟲劑敵敵畏是有機(jī)磷化合物，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示，其中C原子的雜化方式為sp3、sp2，甲基得一個(gè)電子后為CHeq\o\al(－,3)，其空間構(gòu)型為三角錐形。(4)磷化硼(BP)是一種超硬耐磨涂層材料，晶體中磷原子作面心立方最密積累，硼原子填入四面體空隙中。①PH3、NH3、BP三種物質(zhì)的熔沸點(diǎn)由大到小的依次為BP>NH3>PH3。②磷化硼晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a＝b＝c＝478pm，α＝β＝γ＝90°，則磷化硼的密度是eq\f(42×4,4783×10－30NA)g·cm－3(列出計(jì)算表達(dá)式，設(shè)阿伏加德羅常數(shù)為NA)。解析：(1)基態(tài)P原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3，則軌道表示式為[Ne]，答案選a。(2)依據(jù)題干圖示，黑磷晶體結(jié)構(gòu)片段，最小的環(huán)為六元環(huán)，每個(gè)環(huán)含有六個(gè)P，每個(gè)P被三個(gè)環(huán)共用，每個(gè)環(huán)只占有一個(gè)P原子的三分之一，因此每個(gè)環(huán)平均含有2個(gè)P原子。(3)在有機(jī)化合物中，以全部為單鍵鏈接的碳是sp3雜化，雙鍵連接的碳為sp2雜化，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示，該有機(jī)磷化合物含有單鍵連接的C(甲基)，還含有碳碳雙鍵，因此碳原子的雜化方式為sp3、sp2；甲基得一個(gè)電子后為CHeq\o\al(－,3)，中心原子為碳，其價(jià)電子對(duì)數(shù)＝3＋eq\f(1,2)×(5－3×1)＝4，該離子由四個(gè)原子組成，空間構(gòu)型為三角錐形。(4)①磷化硼(BP)是一種超硬耐磨涂層材料，熔沸點(diǎn)最高，NH3中含有氫鍵，三種物質(zhì)的熔沸點(diǎn)由大到小的依次為BP>NH3>PH3。②磷原子半徑大，硼原子半徑小，因此大黑球?yàn)榱自樱“浊驗(yàn)榕鹪?。晶胞中磷原子的個(gè)數(shù)＝eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4，硼原子的個(gè)數(shù)＝4；晶胞參數(shù)a＝b＝c＝478pm，α＝β＝γ＝90°，該晶胞為立方體，晶胞密度ρ＝eq\f(N·M,N