第三章第1节认识晶体同步练习
2022-2023学年下学期高二化学鲁科版（2019）选择性必修2
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是
A．NH3、HD、C10H8 B．PCl3、CO2、H2SO4
C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2
2．下列关于晶体的说法中正确的是
A．玻璃制成的弹珠具有规则的几何外形，所以玻璃弹珠是晶体
B．自然形成的水晶柱是晶体，从水晶柱上切削下来的粉末不是晶体
C．晶胞中任何一个粒子都属于该晶胞
D．缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块，体现了晶体的自范性
3．氮化硼是一种超硬、耐磨、耐高温的新型材料。下列各组物质中，晶体类型与氮化硼相同的是
A．金刚石和C60 B．碳化硅和水晶
C．水银和铝 D．硝酸钠和刚玉
4．晶体内微粒总是按周期性规律重复排列，反映其结构特点的基本重复单位为晶胞，晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成。以下是某些晶体的局部结构，可做为晶胞的是
A． (都在顶点) B． (在顶点和面心)
C． (在顶点和面心) D． (在顶点和体心)
5．下列叙述正确的是
①在基态多电子原子中，p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量
②晶体的晶胞是面心立方结构
③As是第ⅤA族的一个元素，其外围电子排布式为，属于p区元素
④熔融状态的不能导电，的稀溶液有弱的导电能力且可作手术刀的消毒液，从不同角度分类是一种共价化合物、非电解质、盐、分子晶体
A．①② B．②③ C．①③ D．②④
6．二氧化硅晶体是立体网状结构，其结构如图所示。
下列关于二氧化硅晶体的说法不正确的是
A．晶体中每个硅原子与4个氧原子相连
B．晶体中硅、氧原子个数比为
C．晶体中最小环上的原子数为8
D．晶体中硅、氧原子最外层都满足8电子结构
7．如图是某化合物的晶体结构，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱侧面上。则该化合物的化学式为
A． B． C． D．
8．现有四种晶体，其构成粒子(均为单原子核粒子)排列方式如下图所示，其化学式正确的是
A． B．
C． D．
9．F2和Xe在一定条件下可生成XeF2、XeF4和XeF6三种氟化氙，它们都是极强的氧化剂(其氧化性依次递增)，都极易与水反应。其中6XeF4＋12H2O=2XeO3＋4Xe↑＋24HF＋3O2↑，下列推测正确的是
黑球表示氙原子白球表示氟原子
A．XeF2分子中各原子均达到八电子的稳定结构
B．某种氟化氙的晶体结构单元如上图所示，可推知其化学式为XeF6
C．XeF4按已知方式水解，每生成2molXe转移8mol电子
D．XeF2加入水中，在水分子的作用下，将重新生成Xe和F2
10．下列关于晶体和非晶体的说法不正确的是
A．破损的NaCl晶体能在饱和NaCl溶液中自动变成规则的立方体
B．晶体某些物理性质的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性
C．导电性可用于区别晶体和玻璃体
D．固体可能是晶体，也可能是非晶体
11．下列关于晶体的说法中正确的是
A．自然形成的水晶柱是晶体，从水晶柱上切削下来的粉末不是晶体
B．晶胞中任何一个粒子都属于该晶胞
C．玻璃制成的弹珠具有规则的几何外形，所以玻璃弹珠是晶体
D．缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块，体现了晶体的自范性
12．关于晶体，下列有关叙述不正确的是
A．利用超分子的分子识别特征，可以分离C60和C70
B．晶体内部离子在微观空间呈周期性有序排列，使晶体具有各向异性
C．可通过X－射线衍射实验区分晶体和非晶体
D．“硅－炭黑晶体管”为一种新型材料，硅、炭黑均属于晶体
13．下列关于物质聚集状态的叙述中，错误的是
A．等离子体的基本构成微粒只有带电的离子和电子
B．气态是高度无序的体系存在状态
C．液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性
D．固态中的原子或者分子结合得较紧凑，相对运动较弱
14．钴的一种化合物的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是
A．元素钛在元素周期表中的位置为第四周期V B族
B．Co2+的基态核外电子排布式为1s2 2s2 2p63s2 3p63d54s2
C．与Co2+距离最近的Ti4+有4个
D．该化合物的化学式为CoTiO3
15．有关晶体的结构如图所示，下列说法中错误的是
A．钛酸钙的化学式为
B．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键(C-C)数目之比为1：2
C．硒化锌晶体中与一个距离最近且相等的有8个
D．中F-与距离最近的所形成的键的夹角为109.5°
二、计算题
16．完成下列问题。
(1)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。
已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，，则该晶体的密度_______(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、b、c、NA的代数式表示)。
(2)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为固溶体。四方晶胞如图所示。离子在晶胞中的配位数是_______，晶胞参数为apm、apm、cpm，该晶体密度为_______(写出表达式)。在中掺杂少量后形成的催化剂，化学式可表示为，则y=_______(用x表示)。
17．LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有___________个。
电池充电时，LiFePO4脱出部分Li+，形成Li1 xFePO4，结构示意图如(b)所示，则x=___________，n(Fe2+ )∶n(Fe3+)=___________。
三、结构与性质
18．元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。
(1)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
①在该晶胞中，X离子的价电子排布图为_______，与X离子距离最近的Y离子数目为_______。
②该化合物的化学式为_______。若其晶胞边长为540.0pm，则密度为_______。(列出计算式即可)
(2)Z与氢可形成，的空间构型为_______(用文字描述)。
(3)Y与Z可形成，中Y原子的杂化类型为_______。
(4)X的氯化物与氨水反应可形成配合物，0.5mol该配合物中含有键的数目为_______。
19．原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X原子在元素周期表中半径最小，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的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：
(1)Y2X2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_______。
(4)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是___________，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物HnWCl3，反应的化学方程式为_____________________。
20．锌是一种重要的过渡金属，锌及其化合物有着广泛的应用。
(1)指出锌在周期表中的位置：第_______周期_______族，_______区。
(2)Zn形成金属晶体，其金属原子堆积属于下列_______模式。
A．简单立方 B．钾型 C．镁型 D．铜型
(3)葡萄糖酸锌[CH2OH(CHOH)4COO]2Zn是目前市场上流行的补锌剂。写出Zn2＋基态电子排布式_______；葡萄糖分子中碳原子的杂化方式有_______。
(4)Zn2＋能与NH3形成配离子[Zn(NH3)4]2＋。配位体：NH3分子属于_______(填“极性分子”或“非极性分子”)；在[Zn(NH3)4]2＋中，Zn2＋位于正四面体中心，NH3位于正四面体的顶点，试在图甲中表示[Zn(NH3)4]2＋中Zn2＋与NH3之间的化学键________。
(5)图乙表示锌与某非金属元素X形成的化合物晶胞，其中Zn和X通过共价键结合，该化合物的化学式为_______；该化合物晶体的熔点比干冰高得多，原因是_______。
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参考答案：
1．B
【详解】A．该组物质均属于分子晶体，NH3、C10H8属于化合物，HD属于单质，A错误；
B．该组物质均是属于分子晶体的化合物，B正确；
C．SO2、P2O5是属于分子晶体的化合物，SiO2是属于共价晶体的化合物，C错误；
D．CCl4、H2O2是属于分子晶体的化合物，Na2S是属于离子晶体的化合物，D错误；
故选B。
2．D
【详解】A．玻璃属于混合物，不是晶体，选项A错误；
B．晶体形成后，其结构是有序性和可复制性，所以即使是粉末，其微观结构也是晶体的有序结构，选项B错误；
C．晶胞的顶点、棱上、面上的离子均为多个晶胞共用，选项C错误；
D．晶体的自范性能使结构有缺损的晶体结构在适当的环境中恢复晶体完整，选项D正确；
答案选D。
3．B
【分析】氮化硼是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质，则氮化硼属于共价晶体，熔化时所克服的微粒间的作用力为共价键，然后判断选项中的晶体为原子晶体来解答。
【详解】A．金刚石是共价晶体，C60是分子晶体，故A不选；
B．水晶是SiO2晶体，碳化硅和二氧化硅都是共价晶体，熔化克服共价键，故B选；
C．水银和铝都是金属，故C不选；
D．硝酸钠是离子晶体，刚玉是氧化铝，都属于离子晶体，故D不选；
正确答案是B。
4．B
【详解】按照题意，晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成，是指相邻晶胞之间没有任何间隙，所有晶胞平行排列，取向相同。由此可知，平移后，重合位置的原子相同。
A．不管是左右或上下平移时，大圆表示的原子和小圆表示的原子位置重合，但不是同一种原子，因此该结构不能作为晶胞，A错误；
B．不管是上下平移还是左右平移，各原子都可以与相同的原子重叠，可平移无隙并置得到晶体，因此该结构可以作为晶胞，B正确；
C．上下平移时，位于面心的两个不同的原子位置会重合，因此该结构不能作为晶胞，C错误；
D．该结构平移时会存在空隙，因此不能作为晶胞，D错误；
答案选B。
5．B
【详解】①在基态多电子原子中，同一能层的p轨道电子的能量高于s轨道电子的能量，不同能层的p轨道电子的能量不一定高于s轨道电子的能量，如2p轨道电子的能量低于3s轨道电子的能量，①错误；
②在C60晶体的晶胞中，在晶胞的顶点和面心上各有一个C60分子，是面心立方结构，②正确；
③As是ⅤA族元素，其外围电子排布式为4s24p3，属于p区元素，③正确；
④HgCl2的稀溶液有弱的导电能力，说明其属于电解质，④错误；
综上所述，②③正确，B符合题意；故选：B。
6．C
【详解】A．由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子连有4个氧原子，A正确；
B．每个硅原子连有4个氧原子，每个氧原子连有2个硅原子，硅原子、氧原子个数比为，B正确；
C．晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子，最小环上的原子总数为12，C错误；
D．晶体中每个硅原子形成四对共用电子对，每个氧原子形成两对共用电子对，二者都满足最外层8电子结构，D正确；
故答案选C。
7．A
【详解】利用均摊法计算晶胞的微粒个数可知，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子，故一个晶胞中镁原子的个数为；6个硼原子位于棱柱侧面上，故硼原子数为，所以晶胞中镁原子和硼原子的个数比为1∶1，故化学式为，A项正确；
故选A。
8．C
【详解】A． A原子的个数为1，B原子的个数为，故化学式为AB，故A错误；
B． E原子的个数为，F原子的个数为，故化学式为EF，，故B错误；
C． ，X原子的个数为1，Y原子的个数为，Z原子的个数为，故化学式为XY3Z，，故C正确；
D． A原子的个数为，B原子的个数为，故化学式为AB，，故D错误；
故选C。
9．C
【详解】A．Xe原子已经达到8电子稳定，故XeF2各原子不可能具有8电子稳定结构，A不正确；
B．根据平行六面体规律：Xe为8×＋1=2，F为8×＋2=4，故该晶体的化学式为XeF2，B不正确；
C．由于F的非金属性最强，在XeF4中Xe的化合价为＋4价，生成2molXe转移电子数为8mol，C正确；
D．F2有强的氧化性，能够与水反应，故XeF2与水反应不可能生成F2，D不正确；
故选C。
10．C
【详解】A．破损的晶体能在溶液中得到修复，所以破损的NaCl晶体能在饱和NaCl溶液中自动变成规则的立方体，故A正确；
B．晶体的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性，故B正确；
C．根据晶体的定义，不能通过导电性来区别晶体和玻璃体，某些晶体和玻璃体可均导电或不导电，故C错误；
D．固体可能是晶体，也可能是非晶体，如水晶为晶体，玻璃为非晶体，故D正确；
故答案选C。
11．D
【详解】A．晶体形成后，其结构是有序性和可复制性，所以即使是粉末，其微观结构也是晶体的有序结构，描述错误，不符题意；
B．晶胞的顶点、棱上、面上的离子均为多个晶胞共用，描述错误，不符题意；
C．玻璃属于混合物，不是晶体，描述错误，不符题意；
D．晶体的自范性能使结构有缺损的晶体结构在适当的环境中恢复晶体完整，描述正确，符合题意；
综上，本题选D。
12．D
【详解】A．将C60和C70的混合物，加入一种空腔大小适合C60的杯酚中，杯酚像个碗似的、把C60装起来，不能装下C70，加入甲苯溶剂，甲苯将未装入碗里的C70溶解了，过滤后分离C70，再向不容物中加入氯仿，氯仿溶解杯酚而将不溶解的C60释放出来并沉淀——利用超分子的分子识别特征，利用杯酚、可以分离C60和C70，A正确；
B． 晶体具有自范性，晶体内部离子在微观空间呈周期性有序排列，使晶体具有各向异性，B正确；
C． 可通过X－射线衍射实验区分晶体和非晶体，例如：石英玻璃为非晶体，水晶的粉末是晶体，用X射线衍射摄取石英玻璃和水晶的粉末得到的图谱是不同的，C正确；
D．炭黑属于非晶体，D不正确；
答案选D。
13．A
【详解】A．等离子体是呈准电中性的，其基本构成微粒可以是带电的粒子也可以是中性粒子，A项错误；
B．物质处于气态时，分子间距离大，分子运动速度快，体系处于高度无序状态，B项正确；
C．液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列，使液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面表现出类似晶体的各向异性，C项正确；
D．据物质固态时微粒间距离较小可判断，固态中的原子或者分子结合的较紧凑，相对运动较弱，D项正确；
故答案选A。
14．D
【详解】A．元素钛在元素周期表中的位置为第四周期 IV B族，A错误；
B．Co原子失去最外层的两个电子形成Co2+，故Co2+的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7，B错误；
C．由图可知，与Co2+距离最近的Ti4+有8个，C错误；
D．该晶胞中，Co2+的个数为1，Ti4+的个数为8×=1，O2-的个数为6×=3，则该化合物的化学式为CoTiO3，D正确；
故选D。
15．C
【详解】A．该晶胞中各原子数为Ca：，Ti：1，O：，故钛酸钙的化学式为，A项正确；
B．在金刚石晶体中，每个碳原子周围有4条碳碳键，每条碳碳键被两个碳原子共用，故碳原子与碳碳键数目之比为1：（），B项正确；
C．硒化锌晶体中与一个距离最近且相等的有12个，C项错误；
D．中以F-为中心，其周围4个为顶点形成正四面体，故中F-与距离最近的所形成的键的夹角为109.5°，D项正确；
答案选C。
16．(1)
(2) 8
【详解】（1）图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图，根据晶胞该晶胞中含有X原子有8个，Z原子有16个，Y原子有4个，则化学式为X2YZ4，根据化合价分析得到X为Mg，Y为Ge，Z为O；该晶胞中含有4个Mg2GeO4，则其密度为；故答案为：。
（2）配位数是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，根据四方晶胞图知，以右侧面面心处分析，左边与最近的有4个，右边与最近的有4个，因此其配位数为8；利用均摊法，1个晶胞中含Zr原子数为，O原子数为8，晶胞体积为，故其密度为；根据化合物中各元素正、负化合价代数和为0知，，解得；故答案为：；。
17． 4 或0.1875 13：3
【详解】根据晶胞中的正八面体和正四面体可知晶体中含有4个单元的LiFePO4。
由图可知圆球为Li+，LiFePO4失去的Li+为:棱上-个，面心上一个；棱上的为该晶胞的，面心上为该晶胞的；因晶体中含有4个单元LiFePO4，所以x=×(+)=，则剩余剩余的Li+为1-x=1-=，所以化学式为LiFePO4，根据化合价代数和等于0 ,设Fe2+的个数为a，Fe3+的的个数为b，+2a+3b+5=8，解得a=，b=，所以n(Fe2+ )∶n(Fe3+)=13：3。
18． 4 ZnS 三角锥形 sp3 8 NA
【分析】元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2，核外电子数为2+8+18+2=30，则X为Zn；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，则Y为S元素；元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故Z为O元素．
【详解】(1) ①Zn处于周期表中第4周期第ⅡB族，Zn2+的价电子排布式为3d10，则锌离子的价电子排布图为，该晶胞中硫离子连接2个锌离子，在上一个晶胞中连接2个锌离子，所以每个硫离子连接4个锌离子，与锌离子距离最近的硫离子数目为4；
②该晶体中S2-个数=8×1/8+6×1/2=4，Zn2+个数= 4，该化合物的化学式为ZnS，该晶胞的边长为540.0pm=5.4×10-8cm，则体积为1.57×10-22cm3，该物质的密度
(2) 为，价层电子对数=3+(6-1-3×1)/2=4，含有1个孤电子对，空间构型为三角锥形；
(3) 为，中心原子S原子的价电子对数为4+(4+2-4×2)/2=4，杂化类型是sp3，
(4) X的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn（NH3）4]Cl2，1mol该配合物中含有12molN-H、4mol配位键，故0.5mol该配合物中含有σ 键的数目为0.5×16NA=8 NA。
19． sp杂化 3 mol(或1.806×1024个) NH3分子间存在氢键 N2O CuCl CuCl＋2HCl(浓)=H2CuCl3(或CuCl＋2HCl=H2[CuCl3])
【分析】原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是周期表中半径最小的元素，则X是H元素；Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，原子最外层电子数不超过8个，所以其内层为K层，则Y是C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N元素；W的原子序数为29，则W是Cu元素，再结合物质结构分析解答
【详解】由分析知：X是H元素，Y是C元素，Z是N元素，W是Cu元素；
(1)C2H2分子中每个C原子含有2个σ键，所以C轨道的杂化类型为sp杂化，一个乙炔分子中含有3个σ键，则1 mol C2H2分子中有3 mol σ键，即3×6.02×1023个；
(2)氨气中存在氢键，甲烷中不存在氢键，氢键的存在导致氨气的沸点升高，所以化合物NH3的沸点比化合物CH4的高；
(3)元素C的一种氧化物与元素N的一种氧化物互为等电子体，CO2和N2O互为等电子体，所以元素Z的这种氧化物的分子式是N2O；
(4)晶胞中白球的个数为8×＋6×=4，黑球个数为4，则该晶体的化学式为CuCl；CuCl与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物H2CuCl3，发生反应的化学方程式为CuCl＋2HCl(浓)=H2CuCl3(或CuCl＋2HCl=H2[CuCl3])。
【点睛】考查元素位置结构性质的相互关系及应用，涉及晶胞的计算、氢键、原子杂化方式的判断等知识点，其中均摊法确定立方晶胞中粒子数目的方法是：①顶点：每个顶点的原子被8个晶胞共有，所以晶胞对顶点原子只占份额；②棱：每条棱的原子被4个晶胞共有，所以晶胞对顶点原子只占份额；③面上：每个面的原子被2个晶胞共有，所以晶胞对顶点原子只占份额；④内部：内部原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞。
20． 四 ⅡB ds C 1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 sp2 sp3 极性分子 ZnX ZnX是原子晶体，原子间用共价键结合成立体网状结构，而干冰是分子晶体，分子间以微弱的范德华力结合
【详解】(1)锌的原子序数为30，位于元素周期表的第四周期第ⅡB族，ds区；
(2)锌形成金属晶体，其金属原子堆积方式是六方最密堆积，即镁型，故选C。
(3)锌的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，失去2个电子形成Zn2+，故Zn2+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar] 3d10。在葡萄糖分子中，连羟基的碳原子的价层电子对数为4，为sp3杂化，羧酸根碳原子的价层电子对数为3，是sp2杂化。
(4)NH3分子的正负电荷中心不重合，是极性分子。在[Zn(NH3)4]2＋中，Zn2＋位于正四面体中心，提供空轨道，NH3位于正四面体的顶点，N提供孤电子对，Zn2＋和NH3中的N以配位键结合，可以表示为：。
(5)从晶胞结构可知，Zn在立方体内部，共有4个，X位于顶点和面心，共有：8×+6×=4，故该化合物的化学式为ZnX。由于Zn和X通过共价键结合成立体网状结构，所以ZnX是原子晶体，熔点很高，而干冰是分子晶体，分子间以微弱的范德华力结合，熔点很低。
答案第1页，共2页
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