高优指导2021版高三化学一轮复习鸭部分物质结构与性质3晶体的聚集状态与物质性质考点规范练鲁科版选修3.doc

晶体的聚集状态与物质性质
(时间:45分钟　满分:100分)

一、选择题(本题共5个小题,每小题6分,共30分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2015河北衡水中学调研)据某科学杂志报道,国外科学家发现了一种新的球形分子,它的分子式为C60Si60,其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”,经测定其中包含C60,也有Si60结构。下列叙述正确的是(　　)
A.该物质有很高的熔点、很大的硬度
B.该物质形成的晶体属于分子晶体
C.该物质分子中Si60被包裹在C60里面
D.该物质的相对分子质量为1 200
答案:B
解析:由分子式及信息可知该物质为分子晶体,A项错误,B项正确;Si的原子半径大于C,所以Si60的体积大于C60的体积,C项错误;相对分子质量为(12+28)×60=2 400,D项错误。
2.(2015上海模拟)下面的排序不正确的是(　　)
A.晶体熔点由低到高:CF4<CCl4<CBr4<CI4
B.硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅
C.熔点由高到低:Na>Mg>Al
D.晶格能由大到小:NaF>NaCl>NaBr>NaI
答案:C
解析:选项A中晶体熔点与分子间作用力有关,相对分子质量大,分子间作用力大,选项A正确;选项B中硬度与共价键的键能有关,由于Si—Si键的键长大于C—Si键的键长大于C—C键的键长,键长越长,键能越小,选项B正确;选项C中熔点与金属键的强弱有关,金属性强,金属键弱,因此正确的顺序为Al>Mg>Na;选项D中晶格能的大小与离子半径和离子所带电荷数有关,选项D正确。
3.下列说法正确的是(　　)
A.原子晶体中只存在非极性共价键
B.因为HCl的相对分子质量大于HF,所以HCl的沸点高于HF
C.干冰升华时,分子内共价键不会发生断裂
D.金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
答案:C
解析:A项SiO2中存在极性键;B项HF分子间存在氢键,故HF沸点高;D项AlCl3为共价化合物。
4.已知C3N4晶体很可能具有比金刚石还大的硬度,且原子间均以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法正确的是(　　)
A.C3N4晶体是分子晶体
B.C3N4晶体中,C—N键的键长比金刚石的C—C键的键长要长
C.C3N4晶体是每个C原子连接4个N原子,每个N原子连接3个C原子
D.C3N4晶体中微粒间通过离子键结合
答案:C
解析:由题知C3N4晶体中微粒间以共价键结合,形成空间网状结构的原子晶体;因原子半径:C>N,故C3N4晶体中,C—N键的键长比金刚石的C—C键的键长要短;利用C、N价电子数目可知,C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子,每个N原子连接3个C原子。
5.(2015江苏盐城模拟)钛酸钡的热稳定性好,介电常数高,在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的晶胞结构示意图如图所示,它的化学式是(　　)

A.BaTi8O12 B.BaTi4O5
C.BaTi2O4 D.BaTiO3
答案:D
解析:仔细观察钛酸钡晶体的晶胞结构示意图可知:Ba2+在立方体的中心,完全属于该晶胞;Ti4+处于立方体的8个顶角,每个Ti4+为与之相连的8个立方体所共用,即每个Ti4+只有属于该晶胞;O2-处于立方体的12条棱的中点,每条棱为4个立方体共用,即每个O2-只有属于该晶胞。则晶体中Ba2+、Ti4+、O2-的个数比为1∶(8×)∶(12×)=1∶1∶3。
二、非选择题(本题共6个小题,共70分)
6.(2015长沙模拟)(16分)(1)过渡金属元素铁能形成多种配合物,如[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3[三硝酸六尿素合铁(Ⅲ)]和Fe(CO)x等。
①基态Fe3+的M层电子排布式为　　　　　　　　。 
②配合物Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,则x=　　。 
(2)O和Na形成的一种只含有离子键的离子化合物的晶胞结构如图,距一个阳离子最近的周围所有阴离子为顶点构成的几何体为　　　　　　。已知该晶胞的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,求晶胞边长a=　　　　　　cm。(用含ρ、NA的计算式表示) 

(3)下列有关说法正确的是　　　　。 
A.第一电离能大小:S>P>Si
B.电负性顺序:C<N<O<F
C.因为晶格能CaO比KCl高,所以KCl比CaO熔点低
D.SO2与CO2的化学性质类似,分子结构也都呈直线形,相同条件下SO2的溶解度更大
E.分子晶体中,共价键键能越大,该分子晶体的熔、沸点越高
(4)原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,其中X是形成化合物种类最多的元素,Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍,Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子,W的原子序数为29。回答下列问题:
①Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为　　　　　,1 mol Y2X2含有σ键的数目为　　　　　　　。 
②化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高,其主要原因是　。 
③元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体,元素Z的这种氧化物的分子式是　　　　。〚导学号95380290〛 
答案:(1)①3s23p63d5　②5
(2)立方体　
(3)BC
(4)①sp1杂化　1.806×1024
②NH3分子间存在氢键　③N2O
解析:(1)①铁原子核外有26个电子,核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d64s2,铁原子失去4s能级2个电子、3d能级1个电子形成Fe3+,Fe3+电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,则其M层电子排布式为3s23p63d5;②配合物Fe(CO)x的中心原子是铁原子,其价电子数是8,每个配体提供的电子数是2,8+2x=18,x=5。
(2)距一个阳离子最近的周围所有阴离子为顶点构成的几何体是立方体,该晶胞中钠离子个数是8,氧离子个数=8×+6×=4,V===,则a=。
(3)同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素,所以第一电离能大小:P>S>Si;同一周期元素中,元素的电负性随着原子序数的增大而增大,所以电负性顺序:C<N<O<F;晶格能与离子晶体的熔点成正比,离子半径与晶格能成反比,离子所带电荷与晶格能成正比,钙离子电荷大于钾离子的,且钙离子半径小于钾离子的,氯离子所带电荷小于氧离子,且氯离子半径大于氧离子的,所以氯化钾的晶格能小于氧化钙的,则氯化钾的熔点比氧化钙的低;二氧化硫是V形结构,为极性分子,二氧化碳是非极性分子,根据相似相溶原理知,二氧化硫易溶于水;分子晶体中,物质的熔、沸点与其相对分子质量成正比。
(4)原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,其中X是形成化合物种类最多的元素,则X是氢元素;Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍,最外层电子数不超过8,所以内层电子数只能是2,则Y是碳元素;Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子,则Z是氮元素;W的原子序数为29,则W是铜元素。①Y2X2是乙炔,分子式为C2H2,碳氢原子之间存在σ键,碳碳叁键中含有一个σ键,所以每个碳原子含有2个σ键,采取sp1杂化,一个乙炔分子中含有3个σ键,所以1 mol Y2X2含有σ键3×6.02×1023个;②氮原子电负性较大,碳原子电负性较小,所以氨气分子中存在氢键,甲烷分子中不含氢键,氢键的存在导致氨气的沸点大于甲烷;③CO2和N2O的原子个数相等、价电子数相等,所以是等电子体。
7.(2015山东烟台联考)(8分)碳元素在生产生活中具有非常重要的作用,在新物质的制备中也发挥了举足轻重的作用。
(1)与碳同周期,且基态原子的核外未成对电子数相等的元素是　　　(写出元素符号)。 
(2)石墨烯是目前人们制造的新物质,该物质是由单层碳原子六边形平铺而成的,像一张纸一样(如图),石墨烯中碳原子的杂化方式为　　　　;常温条件下丙烯是气态,而相对分子质量比丙烯小的甲醇,常温条件下却呈液态,出现这种现象的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)O
(2)sp2　甲醇分子间存在氢键,而丙烯分子间只有范德华力
8.(2015武汉模拟)(12分)氮的化合物在无机化工领域有着重要的地位。请回答下列问题:

(1)基态氮原子的价电子轨道表示式为　。 
(2)氮的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成:已知其阴离子构型为平面正三角形,则其阳离子的构型为　　　　形,阳离子中氮的杂化方式为　　　　。 
(3)某氮铝化合物X具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质,广泛用于陶瓷工业等领域。工业上用氮气、氧化铝和碳在一定条件下反应生成CO和X(X的晶体结构如图所示),工业制备X的化学方程式为　。 
(4)X晶体中包含的化学键类型为　　　(填字母标号)。 
A.离子键 B.共价键
C.配位键 D.金属键
(5)已知氮化硼与X晶体类型相同,且氮化硼的熔点比X高,其原因是 
　。 
(6)若X的密度为ρ g·cm-3,则晶体中最近的两个铝原子的距离为　　　　　　 cm(阿伏加德罗常数的值用NA表示,不必化简)。 
答案:(1)
(2)直线　sp1
(3)Al2O3+N2+3C2AlN+3CO
(4)BC
(5)氮化硼与氮化铝均为原子晶体,且硼原子半径小于铝原子半径,B—N键键能大于Al—N键键能
(6)
解析:(1)氮是7号元素,价电子数是5,注意是氮原子的价电子轨道表示式。
(2)氮的最高价氧化物为N2O5,由两种离子构成,其中阴离子构型为平面正三角形,化学式应为N,则其阳离子的化学式为N,其中心原子价电子对数为=2,所以其中的氮原子按sp1方式杂化,阳离子的构型为直线形。
(3)根据X的晶体结构图可知,晶胞中含有氮原子为4,含有铝原子为8×+×6=4,所以X的化学式为AlN,根据元素守恒可以写出化学方程式为Al2O3+N2+3C2AlN+3CO。
(4)根据X的结构可知,每个铝和氮周围都有四个共价键,都达八电子稳定结构,而铝原子最外层原来只有3个电子,氮原子最外层有5个电子,所以在AlN中有配位键,根据AlN的性质可知它为原子晶体,所以晶体中含有共价键,所以B、C正确。
(5)氮化硼与AlN相比,硼原子半径比铝原子半径小,所以键能就大,它们都是原子晶体,所以氮化硼的熔点比AlN高。
(6)根据X的晶体结构图可知,距离最近的两个Al应为侧面中心和顶点的两个铝原子,设边长为a,则最近距离为/2×a,根据题意ρ=====,故最近距离为。
9.(14分)有A、B、C、D、E、F六种元素,A是周期表中原子半径最小的元素,B是电负性最大的元素,C的2p轨道中有三个未成对的单电子,F原子核外电子数是B与C核外电子数之和,D是主族元素且与E同周期,E能形成砖红色的E2O和黑色的EO两种氧化物,D与B可形成离子化合物,其晶胞结构如图所示。请回答下列问题。

(1)E元素原子基态时的电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)A2F分子中F原子的杂化类型是　　　　,F的氧化物FO3分子空间构型为　。 
(3)CA3极易溶于水,其原因主要是　　　　　　　　　　　　,试判断CA3溶于水后,形成CA3·H2O的合理结构:　　(填字母代号),推理依据是　 
　。 
(a)　(b)
(4)从图中可以看出,D跟B形成的离子化合物的化学式为　　　　　　　;该离子化合物晶体的密度为a g·cm-3,则晶胞的体积是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出表达式即可)。〚导学号95380291〛 
答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(2)sp3　平面正三角形
(3)与水分子间形成氢键　b　一水合氨电离产生铵根离子和氢氧根
(4)CaF2　
解析:由题意可知A、B、C分别为H、F、N,故推出F是S,由题意推出E是Cu,由晶胞的结构用均摊法计算出一个晶胞中含有8个F-,同时含有4个D离子,故可判断D是第4周期+2价的金属元素,故D是钙元素。NH3极易溶于水的原因是能与水分子间形成氢键,根据氢键的表示方法可知b是合理的;根据密度=进行计算,应注意一个晶胞中含有4个CaF2。
10.(2015四川资阳联考)(10分)下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。

(1)请写出元素c的基态原子电子排布式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)b元素的氧化物中b与氧元素之间的共价键类型是　　　　　　　　　　,其中b原子的杂化方式是　　　　。 
(3)a单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示,其晶胞特征如下图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。

若已知a的原子半径为d,NA代表阿伏加德罗常数的值,a的相对原子质量为Mr,则一个晶胞中a原子的数目为　　,该晶体的密度为　　　　　　　(用字母表示)。 
答案:(1)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)
(2)σ键(或极性共价键)　sp3
(3)4　
解析:(1)根据洪特规则的特例,d轨道半充满时更稳定,Cr的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2。
(2)SiO2硅、氧之间的共价键是“头碰头”的方式,所以是σ键,其中Si的杂化方式是sp3。
(3)由均摊法计算:8×+6×=4;该晶胞的质量m=4×,该晶胞的体积V=(4×d×)3=16d3,晶胞密度ρ==。
11.(2015成都模拟)(10分)铜是重要金属,Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途,如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题:
(1)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备,该反应的化学方程式为　。 
(2)CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分,其原因是

　。 
(3)S中S以sp3杂化,S的立体构型是　　　　　　　　　　　　　。 
(4)元素金(Au)处于周期表中的第6周期,与Cu同族,金原子最外层电子排布式为　　　　;一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构,在晶胞中铜原子处于面心,金原子处于顶点位置,则该合金中铜原子与金原子数量之比为　　　　　　;该晶体中,原子之间的作用力是　　　　　　　。 
(5)CuSO4晶体的构成微粒是　　　　和　　　　　,微粒间的作用力是　　　　　,该晶体属于　　　　晶体。 
(6)上述晶体具有储氢功能,氢原子可进入到由铜原子与金原子构成的四面体空隙中。若将铜原子与金原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似,该晶体储氢后的化学式应为　　　　　　　。 
答案:(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)白色CuSO4粉末和水结合生成蓝色的CuSO4·5H2O晶体
(3)正四面体形
(4)6s1　3∶1　金属键
(5)Cu2+　S　离子键　离子
(6)Cu3AuH8
解析:(1)金属铜与浓硫酸在加热时反应生成硫酸铜、二氧化硫和水。
(2)白色的CuSO4粉末与水结合生成蓝色的CuSO4·5H2O晶体,该反应常用于检验微量水的存在。
(3)硫原子以sp3杂化,且硫原子结合4个氧原子,因此S的空间构型为正四面体形。
(4)铜的价电子排布式为3d104s1,最外层只有1个电子,最外层电子排布式为4s1,所以与Cu同族的第6周期的金原子最外层电子排布式为6s1。立方最密堆积的结构中,顶点有8个金原子,顶点上的原子为8个晶胞共用,完全属于该晶胞的有8×=1(个),6个面的中心共有6个铜原子,面上的原子被2个晶胞共用,完全属于该晶胞的有6×=3(个),所以铜原子与金原子数量之比为3∶1。金属和合金属于金属晶体,微粒间的作用力为金属键。
(5)CuSO4为离子晶体,该晶体由Cu2+和S以离子键结合。
(6)氟化钙的晶胞如图所示,在立方体里面有8个F-,每个F-恰好处于4个Ca2+围成的四面体的中间。若把该铜金合金中的铜原子和金原子等同看待,则铜原子和金原子相当于CaF2中的Ca2+,所储氢原子相当于F-,故其化学式为Cu3AuH8。

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