2025屆高考化學一輪復習第十一章物質(zhì)結(jié)構與性質(zhì)第32講晶體結(jié)構與性質(zhì)練習含解析新人教版

PAGEPAGE7第32講晶體結(jié)構與性質(zhì)A組基礎必做題(40分)一、選擇題(本題包括4小題，每題4分，共16分)1．(2024·山東等級考模擬)利用反應CCl4＋4Naeq\o(→,\s\up7(973K),\s\do5(Ni－Co))C(金剛石)＋4NaCl可實現(xiàn)人工合成金剛石。下列關于該反應的說法錯誤的是(D)A．C(金剛石)屬于原子晶體B．該反應利用了Na的強還原性C．CCl4和C(金剛石)中的C的雜化方式相同D．NaCl晶體中每個Cl－四周有8個Na＋[解析]A項，金剛石晶體中每個C與另外4個C形成共價鍵，構成正四面體，向空間發(fā)展成網(wǎng)狀結(jié)構，形成的晶體為原子晶體，正確；B項，該反應中Na由0價→＋1價，作還原劑，將CCl4還原，正確；C項，CCl4和C(金剛石)中的C的雜化方式都是sp3雜化，正確；D項，NaCl晶體中每個Na＋同時吸引6個Cl－，每個Cl－同時吸引6個Na＋，配位數(shù)為6，錯誤。2．(2024·廣西高三檢測)有四種不同積累方式的金屬晶體的晶胞如圖所示，下列有關說法正確的是(B)A．①為簡潔立方積累，②為六方最密積累，③為體心立方積累，④為面心立方最密積累B．每個晶胞含有的原子數(shù)分別為①1，②2，③2，④4C．晶胞中原子的配位數(shù)分別為①6，②8，③8，④12D．空間利用率的大小關系為①<②<③<④[解析]②為體心立方積累，③為六方最密積累，②與③推斷有誤，A項錯誤；每個晶胞含有的原子數(shù)分別為①8×eq\f(1,8)＝1，②8×eq\f(1,8)＋1＝2，③1＋8×eq\f(1,8)＝2，④8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，B項正確；晶胞③中原子的配位數(shù)應為12，其他推斷正確，C項錯誤；四種晶體的空間利用率分別為52%、68%、74%、74%，應為④＝③>②>①，D項錯誤。3．(2024·山東濰坊高三檢測)有關晶體的結(jié)構如圖所示，下列說法中不正確的是(D)A．在NaCl晶體中，距Na＋最近的Cl－形成正八面體B．在CaF2晶體中，每個晶胞平均占有4個Ca2＋C．在金剛石晶體中，6個碳原子形成一個環(huán)且不在同一平面上D．該氣態(tài)團簇分子的分子式為EF或FE[解析]在NaCl晶體中，距Na＋最近的Cl－有6個，距Cl－最近的Na＋有6個，這6個離子構成一個正八面體，故A項正確；在CaF2晶胞中含有Ca2＋數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，故B項正確；金剛石晶體中碳原子雜化方式為sp3,6個碳原子形成一個環(huán)且不在同一平面上，故C項正確；氣態(tài)團簇分子不同于晶胞，氣態(tài)團簇分子中含有4個E原子，4個F原子，則分子式為E4F4或F4E4，故D項錯誤。4．(2024·山東煙臺高三月考)下列關于晶體的敘述正確的是(B)A．晶體中只要有陽離子就肯定有陰離子B．區(qū)分晶體和非晶體最牢靠的方法是對固體進行X射線衍射試驗C．分子晶體中共價鍵鍵能越大熔點和沸點越高D．金屬晶體發(fā)生形變時，內(nèi)部金屬離子與“自由電子”的相互作用消逝[解析]金屬晶體是由金屬陽離子和自由電子構成的，所以晶體中有陽離子不肯定存在陰離子，故A錯誤；區(qū)分晶體和非晶體的最牢靠的科學方法是對固體進行X－射線衍射試驗，故B正確；分子晶體熔點和沸點與分子間作用力有關，與共價鍵鍵能無關，故C錯誤；金屬晶體發(fā)生形變時其內(nèi)部金屬離子與“自由電子”發(fā)生滑動，但金屬離子和自由電子之間的相互作用仍舊存在，故D錯誤。二、非選擇題(本題包括2小題，共24分)5．(2024·天津高三檢測)現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(℃)數(shù)據(jù)：A組B組C組D組金剛石：3550℃Li：181℃HF：－83℃NaCl：801℃硅晶體：1410℃Na：98℃HCl：－115℃KCl：776℃硼晶體：2300℃K：64℃HBr：－89℃RbCl：718℃二氧化硅：1723℃Rb：39℃HI：－51℃CsCl：645℃據(jù)此回答下列問題：(1)A組屬于原子晶體，其熔化時克服的微粒間的作用力是共價鍵。(2)B組晶體共同的物理性質(zhì)是①②③④(填序號)。①有金屬光澤②導電性③導熱性④延展性(3)C組中HF熔點反常是由于HF能形成氫鍵，其熔化時須要消耗的能量更多。(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是②④(填序號)。①硬度?、谒芤耗軐щ姠酃腆w能導電④熔融狀態(tài)能導電(5)D組晶體的熔點由高到低的依次為NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其緣由為D組晶體都為離子晶體，r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋)，在離子所帶電荷數(shù)相同的狀況下，半徑越小，晶格能越大，熔點就越高。[解析](1)A組熔點很高，為原子晶體，是由原子通過共價鍵形成的。(2)B組為金屬晶體，具有①②③④四條共性。(3)HF分子間含有氫鍵，故其熔點反常。(4)D組屬于離子晶體，具有②④兩條性質(zhì)。(5)D組屬于離子晶體，其熔點與晶格能有關。6．(2024·經(jīng)典習題選萃)下列是金剛石、干冰、氯化鈉晶體的晶胞(未按依次排序)。(1)辨別晶胞(請?zhí)钕鄳木幪?。①金剛石的晶胞是C；②干冰的晶胞是B；③氯化鈉的晶胞是A。(2)與冰的晶體類型相同的是B(填編號)。(3)在冰的晶體中，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵(如圖所示)，已知冰的升華熱是51kJ·mol－1，除氫鍵外，水分子間還存在范德華力(11kJ·mol－1)，則冰晶體中氫鍵的“鍵能”是20kJ·mol－1。(4)金剛石晶胞中含有8個碳原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長為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eq\f(8×\f(4,3)πr3,a3)×100%＝eq\f(\r(3)π,16)×100%(不要求計算結(jié)果)。[解析](1)A為NaCl的晶胞，B為干冰的晶胞，C為金剛石的晶胞。(2)與冰的晶體類型相同的是B。(3)冰晶體中每摩爾水形成2mol氫鍵，冰升華需破壞范德華力及氫鍵，故氫鍵的“鍵能”是eq\f(51kJ－11kJ,2mol)＝20kJ·mol－1。(4)由金剛石的晶胞結(jié)構可知，晶胞內(nèi)部有4個C原子，面心上有6個C原子，頂點上有8個C原子，晶胞中C原子數(shù)目為4＋6×eq\f(1,2)＋8×eq\f(1,8)＝8；若C原子半徑為r，金剛石的邊長為a，依據(jù)硬球接觸模型知，正方體體對角線長度的eq\f(1,4)就是C—C鍵的鍵長，即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為eq\f(8×\f(4,3)πr3,a3)×100%＝eq\f(8×\f(4,3)π×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),8)a))3,a3)×100%＝eq\f(\r(3)π,16)×100%。B組實力提升題(60分)一、選擇題(本題包括4小題，每題6分，共24分)1．(2024·天津等級考適應性測試)下列可用于推斷某物質(zhì)為晶體的方法是(D)A．質(zhì)譜法 B．紅外光譜法C．核磁共振法 D．X－射線衍射法[解析]A項，質(zhì)譜法用于測定有機物的相對分子質(zhì)量，不能用于推斷某物質(zhì)是否為晶體，錯誤；B項，紅外光譜儀能測定有機物中的官能團和化學鍵類型，不能用于推斷某物質(zhì)是否為晶體，錯誤；C項，核磁共振法不能用于推斷某物質(zhì)是否為晶體，錯誤；D項，晶體與非晶體最本質(zhì)的區(qū)分是組成物質(zhì)的粒子在微觀空間是否有序排列，X－射線衍射可以看到微觀結(jié)構，可用X－射線衍射法鑒別晶體與非晶體，正確。2．(2024·山東棗莊三中、高密一中、萊西一中聯(lián)考)下列有關說法正確的是(B)A．水合銅離子的模型如圖甲，該微粒中存在極性共價鍵、配位鍵、離子鍵B．CaF2晶體的晶胞如圖乙，距離F－最近的Ca2＋構成正四面體C．氫原子的電子云圖如圖丙，氫原子核外大多數(shù)電子在原子核旁邊運動D．金屬Cu中Cu原子積累模型如圖丁，為面心立方最密積累，Cu原子的配位數(shù)均為12，晶胞空間利用率為68%[解析]本題考查晶體的結(jié)構。水合銅離子中水分子中的氧原子供應孤電子對與銅離子形成配位鍵，水分子中的H原子和O原子間形成極性共價鍵，但不存在離子鍵，A錯誤；CaF2晶胞中，F(xiàn)－位于體內(nèi)，而Ca2＋位于頂點和面心，距離F－最近的Ca2＋可構成正四面體，B正確；小黑點表示電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度，H原子核外只有一個電子，所以不存在大多數(shù)電子一說，C錯誤；金屬Cu中Cu原子積累模型為面心立方最密積累，配位數(shù)為12，但空間利用率為74%，D錯誤。3．(2024·海南高三檢測)以NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說法錯誤的是(C)A．18g冰(圖1)中含O—H鍵數(shù)目為2NAB．28g晶體硅(圖2)中含有Si—Si鍵數(shù)目為2NAC．44g干冰(圖3)中含有NA個晶胞結(jié)構單元D．石墨烯(圖4)是碳原子單層片狀新材料，12g石墨烯中含C—C鍵數(shù)目為1.5NA[解析]1個水分子中含有2個O—H鍵，18g冰的物質(zhì)的量為1mol，含O—H鍵數(shù)目為2NA，A項正確；28g晶體硅中含有1molSi原子，每個硅原子與其他4個Si形成4個Si—Si鍵，每個硅原子形成的共價鍵為eq\f(1,2)×4＝2，則1mol單質(zhì)硅含有2molSi—Si鍵，B項正確；1個晶胞結(jié)構單元含有4個二氧化碳分子，44g干冰中含有晶胞結(jié)構單元個數(shù)小于NA個，C項錯誤；在石墨烯中，每個碳原子形成3個共價鍵，所以每個碳原子實際占化學鍵為1.5個，12g石墨烯即1mol所含碳碳鍵數(shù)目為1.5NA，D項正確。4．(2024·山東青島上學期月考)SiH4(Si為＋4價)可制取LED基質(zhì)材料Si3N4(超硬物質(zhì))：3SiH4＋4NH3=Si3N4＋12H2。下列分析正確的是(A)A．Si3N4晶體中，Si位于正八面體的兩個頂點，N位于八面體中間平面的4個點B．Si3N4和SiH4均為共價晶體，其Si原子均實行sp3雜化C．反應中每轉(zhuǎn)移0.8mole－，還原0.2molSiH4，生成17.92LH2(標準狀況)D．電負性：Si>N>H[解析]固體Si3N4是原子晶體，呈空間立體網(wǎng)狀結(jié)構，每個Si和四周4個N共用電子對，每個N和四周3個Si共用電子對，Si3N4晶體中，Si位于正八面體的兩個頂點，N位于八面體中間平面的4個點，故A正確；Si3N4是原子晶體，SiH4是分子晶體，Si3N4和SiH4中Si原子均實行sp3雜化，故B錯誤；題給反應中每轉(zhuǎn)移12mole－，生成12molH2，氧化3molSiH4，故轉(zhuǎn)移0.8mole－時，氧化0.2molSiH4，生成0.8mol×22.4L·mol－1＝17.92LH2(標準狀況)，故C錯誤；SiH4(Si為＋4價)，電負性：H>Si，則電負性：N>H>Si，故D錯誤。二、非選擇題(本題包括2小題，共36分)5．(2024·山東臨沂上學期月考，17)鈦有“生物金屬”和“將來金屬”之稱，鈦及其化合物的應用正越來越受到人們的關注。(1)Ti(BH4)3是一種儲氫材料，可由TiCl4和LiBH4反應制得。①TiCl4熔點為－24℃，沸點為136.4℃，室溫下為無色液體，可溶于甲苯和氯代烴，固態(tài)TiCl4屬于分子晶體。②LiBH4中BHeq\o\al(－,4)的空間構型是正四面體形，B原子的雜化軌道類型是sp3。(2)硫酸氧鈦晶體中陽離子為鏈狀聚合形式的離子，部分結(jié)構如圖1所示。該陽離子中Ti與O的原子個數(shù)之比為1︰1，其化學式為TiO2＋[或(TiO)eq\o\al(2n＋,n)]。(3)鈦與鹵素形成的化合物的熔、沸點如表所示。熔點/℃沸點/℃TiCl4－24136.4TiBr439230TiI4150377分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔點和沸點呈現(xiàn)肯定規(guī)律的緣由：TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶體，組成和結(jié)構相像，其相對分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力漸漸增大，因而三者的熔點和沸點依次上升。(4)TiO2晶胞是典型的四方系結(jié)構，其晶胞結(jié)構如圖2所示，晶胞參數(shù)為anm和cnm，設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，該晶體的密度為eq\f(48×2＋16×4,NAa2c×10－21)g·cm－3。(寫出表達式)[解析](1)①由TiCl4熔點為－24℃，沸點為136.4℃，可知固態(tài)TiCl4屬于分子晶體；②BHeq\o\al(－,4)中B原子孤電子對數(shù)為eq\f(3＋1－1×4,2)＝0，價層電子對數(shù)為4＋0＝4，微?？臻g構型為正四面體形，B原子雜化軌道數(shù)目為4，B原子實行sp3雜化。(2)由圖1可知每個Ti連接2個O原子，每個O原子為2個Ti原子共用，即每個Ti占有1個O原子，該陽離子中Ti與O的原子個數(shù)之比為1︰1，其化學式為TiO2＋[或(TiO)eq\o\al(2n＋,n)]。(4)晶胞中Ti原子數(shù)目為1＋8×eq\f(1,8)＝2，O原子數(shù)目為2＋4×eq\f(1,2)＝4，故晶胞質(zhì)量為eq\f(48×2＋16×4,NA)g，晶胞密度為eq\f(48×2＋16×4,NAa×10－72×c×10－7)g·cm－3＝eq\f(48×2＋16×4,NAa2c×10－21)g·cm－3。6．(2024·湖北黃岡模擬)超分子化學已漸漸擴展到化學的各個分支，還擴展到生命科學和物理學等領域。由Mo將2個C60分子、2個p－甲酸丁酯吡啶及2個CO分子利用配位鍵組裝的超分子結(jié)構如圖所示。(1)Mo處于第五周期第ⅥB族，核外電子排布與Cr相像，它的基態(tài)價電子排布式是4d55s1；核外未成對電子數(shù)是6個。(2)該超分子中存在的化學鍵類型有AB。A．σ鍵 B．π鍵C．離子鍵 D．氫