第三章第2节几种简单的晶体结构模型同步练习
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．共价键、离子键、范德华力、氢键等都是微观粒子之间的不同作用力，下列物质在熔化时破坏的作用力相同的是
A．硼和金刚石 B．NaCl 和AlN C．干冰和冰 D．Fe和S
2．下列关于CO2的说法不正确的是
A．CO2是由极性键形成的非极性分子 B．CO2分子中σ键与π键的数目比为1∶1
C．干冰中一个CO2分子周围有8个紧邻分子 D．CO2的大量排放可能引起温室效应
3．下列有关物质性质的比较中，正确的是
A．酸性： B．沸点：
C．稳定性： D．熔点：
4．几种物质的沸点如图所示。下列推断正确的是
A．D可能为共价晶体，H为分子晶体
B．G可能为离子晶体，A可能为分子晶体
C．G、H一定是分子晶体，E、F一定是金属晶体
D．D可能为共价晶体，B一定是离子晶体
5．有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是
A．在晶体中，距最近且相等的有6个
B．在晶体中，每个晶胞平均占有4个
C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数之比为1：2
D．晶体在熔融状态下不导电
6．石墨烯是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。下列关于石墨与石墨烯的说法中正确的是
A．从石墨中剥离出石墨烯需要破坏化学键
B．石墨中的碳原子采取杂化，每个杂化轨道含轨道与轨道
C．石墨属于混合型晶体，层与层之间存在范德华力；层内碳原子间存在共价键；石墨能导电
D．石墨烯中平均每个六元环含有3个碳原子
7．为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物，可以进行下列实验，其中叙述正确的是
A．观察常温下物质的状态，SbCl5是微黄色液体，SnCl4为无色液体。结论：SbCl5和SnCl4都是离子化合物
B．测定 SbCl3、SbCl5、SnCl4，的熔点依次为73.5℃、2.8℃、-33℃。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物
C．将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中，滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物
D．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的导电性，发现它们都可以导电。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物
8．离子晶体熔点的高低取决于晶体中阳离子与阴离子之间的静电作用，静电作用大则熔点高，静电作用小则熔点低。试根据学过的知识，判断、、、四种晶体熔点的高低顺序是
A． B．
C． D．
9．下列说法正确的是
A．的沸点高于，可推测的沸点高于
B．液晶、等离子体都是物质的聚集体
C．晶体是分子晶体，可推测晶体也是分子晶体
D．是碳链为直线形的非极性分子，可推测也是碳链为直线形的非极性分子
10．有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族，与具有相同的电子层结构，离子半径，Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中正确的是
A．X、M两种元素形成的两种化合物的晶体类型不同
B．W、Z、M元素的氢化物都是分子晶体，其沸点依次降低
C．元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体
D．元素Y和M形成的化合物具有较大的硬度和较高的熔点
11．C2O3是一种无色无味的气体，结构式如图所示，可溶于水生成草酸：。下列说法正确的是
A．甲酸与草酸互为同系物
B．C2O3是非极性分子
C．熔点：草酸>三氧化二碳>干冰
D．CO2、C2O3和分子中碳原子的杂化方式均相同
12．乙炔可用于照明、焊接及切断金属(氧炔焰)，也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。乙炔可以用CaC2与水反应制取，CaC2晶体的晶胞结构如图所示，CaC2晶体中由于的存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的描述错误的是
A．CaC2晶体中存在离子键、共价键
B．和距离相等且最近的构成的多面体是正六面体
C．和距离相等且最近的有4个
D．如图所示的结构中共含有4个和4个
13．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，下图为其晶胞。下列有关说法正确的是
A．磷化硼晶体中每个原子均形成4个共价键
B．磷化硼晶体的化学式为BP，属于离子晶体
C．磷化硼晶体的熔点很低
D．磷化硼晶体结构中B、P个数比为1：2
14．下图是金属晶体内部的电子气理论示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是
A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动
B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导
C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑剂的作用，使金属不会断裂
D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强，硬度比纯金属小
15． 分子和晶胞示意图如图所示。下列关于晶体的说法不正确的是
A．晶体可能具有很高的熔、沸点
B．晶体可能易溶于四氯化碳中
C．晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240
D．晶体中每个分子与12个C分子紧邻
二、计算题
16．(1)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.4665nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为_______g·cm-3(列出计算式)。
(2)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm，FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为_______g·cm-3；晶胞中Fe2+位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为_______nm。
17．(1)金刚砂()的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为_______；在中，每个C原子周围最近的C原子数目为_______；若晶胞的边长为，阿伏加德罗常数为，则金刚砂的密度表达式为_______。
(2)硅的某种单质的晶胞如图乙所示.晶体与该硅晶体结构相似，则晶体中，每个原子与_______个N原子相连，与同一个原子相连的N原子构成的空间结构为_______.若该硅晶体的密度为，阿伏加德罗常数的值为，则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为_______(用代数式表示即可)。
三、结构与性质
18．回答下列问题：
(1)以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示，以上转变为图2所示的基本结构单元。
①铁原子的简化电子排布式为_______；铁晶体中铁原子以________键相互结合。
②在以下的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为_________；在以上的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为_________。
(2)铜的晶胞结构为图3，晶胞中所含的铜原子数为______个。金属铜晶胞的边长为a cm，又知铜的密度为，阿伏加德罗常数为_______。
19．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1，在气体分析中，常用XCl的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量，原理为：2XCl+2CO+2H2O=X2Cl2·2CO·2H2O
(1)C、H、O三种元素的电负性由大到小的顺序为_______；
(2)H2O中氧原子的轨道杂化类型为_______；
(3)X2Cl2·2CO·2H2O是一种配合物，结构如图所示，每个X原子能与其他原子形成3个配位键，在下图中用“→”标出相应的配位键__。
(4)CO与N2分子的结构相似，则1molX2Cl2·2CO·2H2O含有σ键的物质的量为_____mol。
(5)化合物XCl晶体的晶胞如图所示，距离每个X离子最近的Cl-的个数为____。
20．钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：
(1)K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是__。
(2)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为apm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为___，与K紧邻的O个数为__。
(3)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于___位置，O处于___位置。
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参考答案：
1．A
【分析】大多非金属元素之间形成的键是共价键，以共价键结合的物质可能为共价晶体，也可能为分子晶体，在分子晶体中还存在分子间作用力；活泼金属和活泼的非金属之间形成的键大多是离子键，离子晶体中含有离子键；金属晶体中含有金属键；电负性很大的元素（N、O、F）与氢元素形成共价键时，H原子几乎是裸露的质子，不同分子之间存在氢键，以此来解答。
【详解】A．金刚石和硼单质都属于共价晶体，原子与原子之间形成共价键，熔化时破坏共价键，A符合题意；
B．NaCl属于离子晶体，钠离子与氯离子之间形成离子键，只存在离子键，熔化时破坏离子键；AlN属于共价晶体，铝原子与氮原子之间通过共价键结合， 熔化时破坏共价键，B不符合题意；
C．干冰和冰都属于分子晶体，分子中都存在共价键，干冰分子间存在分子间作用力，冰中H2O分子间存在分子间作用力和氢键，熔化时干冰破坏分子间作用力，冰熔化时破坏分子间作用力和氢键，C不符合题意；
D．Fe是金属晶体，铁原子与铁原子间形成金属键，熔化时破坏金属键；S单质是分子晶体，硫分子和硫分子之间存在分子间作用力，所以熔化时破坏分子间作用力，D不符合题意；
故选A。
2．C
【详解】A．CO2中存在C=O极性键，CO2分子的空间构型为直线形，分子中正电中心和负电中心重合，CO2为非极性分子，A项正确；
B．CO2的结构式为O=C=O，1个CO2分子中含2个σ键和2个π键，即CO2分子中σ键与π键的数目之比为1∶1，B项正确；
C．干冰中的CO2之间只存在范德华力，干冰属于面心立方晶胞，一个CO2分子周围有12个紧邻分子，C项错误；
D．CO2的大量排放，阻止地球热量的散失，从而可能引起温室效应，D项正确；
答案选C。
3．A
【详解】A．非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，酸性：，A正确；
B．HF能形成氢键导致其沸点高于HCl，沸点：，B错误；
C．非金属性越强，其简单氢化物稳定性越强，稳定性：，C错误；
D．离子晶体沸点和晶格能成正比，晶格能与离子半径成反比、与电荷成正比；氧化镁中离子半径更小、所带电荷更多，故晶格能更大，熔点：，D错误；
故选A。
4．A
【分析】不同类型的晶体熔、沸点高低规律为：原子晶体（共价晶体）＞离子晶体＞分子晶体；金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨等，有的则很低，如汞等；据此分析解答。
【详解】A．由题图知，D的沸点最高，D晶体可能是共价晶体，G、H在常温下呈气态，一定是分子晶体，A正确；
B．由题图知，G在常温下呈气态，一定是分子晶体，B错误；
C．由题图知，E、F的沸点较低，可能为金属晶体或者离子晶体，C错误；
D．由题图知，B的沸点较低，可能为金属晶体或者离子晶体，D错误；
故答案选A。
5．D
【详解】A．根据氯化钠晶体的结构图，在晶体中，距最近且相等的有6个，距最近且相等的有6个，故A正确；
B．根据均摊原则，在晶胞中，位于立方体的8个顶角和6个面心，所以的数目是，故 B正确；
C．金刚石晶体中，每个C原子形成4个共价键，两个C原子共用一个共价键，所以在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数比为1：2，故C正确；
D．是离子化合物，在熔融状态下能够完全电离出自由移动的和，能够导电，故D错误；
选D。
6．C
【详解】A．石墨晶体中，层与层之间的作用力为范德华力，层内碳原子间存在共价键，每个C原子形成3个键，且每个C原子为3个六元环所共有，据此分析解题。石墨晶体中，层与层之间的作用力为范德华力，从石墨中剥离出石墨烯需要破坏范德华力，故A错误；
B．石墨中的碳原子采取杂化，每个杂化轨道含轨道与轨道，故B错误；
C．石墨属于混合型晶体，层与层之间存在范德华力；层内碳原子间存在共价键；石墨能导电，故C正确；
D．每个C原子为3个六元环所共有，则石墨烯中平均每个六元环含有的碳原子数为，故D错误；
故选：C。
7．B
【分析】离子化合物的离子之间以强烈的离子键结合，一般熔沸点较高，熔化后可导电；分子晶体的分子之间以微弱的分子间作用力结合，物质的熔沸点比低。溶于水后也可发生电离而导电如HCl等，同样也可能电离产生Cl-，能与HNO3酸化的AgNO3溶液反应，产生白色沉淀，据此分析解答。
【详解】A．离子化合物与物质状态、颜色无关，所以不能据此判断为离子化合物，A错误；
B．SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点较低，它们为分子晶体，而不是离子化合物，B正确；
C．如果SbCl3、SbCl5、SnCl4是共价化合物，它们在水溶液中水的作用下也会电离出氯离子和金属离子，HNO3酸化的AgNO3溶液反应，产生白色沉淀，C错误；
D．分子晶体溶于水后也可发生电离而导电如HCl等，同样也可能电离产生Cl-，不能根据溶液是否导电判断是否为离子化合物，应根据熔融状态下该化合物能否导电，若能导电，则为离子化合物，若不能导电，则为共价化合物，D错误；
故合理选项是B。
8．C
【详解】离子晶体中，离子键越强，熔、沸点越高，而离子所带电荷数越多，半径越小，离子键越强。、、都带2个电荷，、、都带1个电荷，，，故熔点，故选：C。
9．B
【详解】A．SiH4和CH4都属于分子晶体，影响分子晶体的沸点高低的因素是分子间作用力的大小，相对分子质量越大，分子间作用力越大，NH3分子间存在氢键，沸点反常偏高大于PH3，故A错误；
B．液晶、等离子体都是物质的聚集体，故B正确；
C．CO2 晶体是分子晶体，但是SiO2 晶体是原子晶体，故C错误；
D．C2H6中两个 CH3对称，是非极性分子，是直线型，而C3H8是锯齿形结构，是极性分子，故D错误；
答案选B。
10．D
【分析】有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料，Y为Si元素；X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X+与M2-具有相同的电子层结构，离子半径：Z2-＞W-，则X是Na，Z是S，W是Cl，M是O，据此分析作答。
【详解】由题干信息容易确定X、Y、Z、W、M分别为Na、Si、S、Cl、O。
A．Na和O可以形成氧化钠和过氧化钠，都是离子晶体，A错误；
B．冰晶体中存在着氢键，沸点最高，B错误；
C．晶体硅为共价晶体，硫和氯气的晶体为分子晶体，C错误；
D．元素Y和M形成的化合物具有较大的硬度和较高的熔点，D正确；
故选：D。
11．C
【详解】A．结构相似、分子组成上相差1个或若干个原子团的化合物互为同系物，甲酸()与草酸()不符合要求，不互为同系物，A错误；
B．由题图可知正电中心和负电中心不重合，是极性分子，B错误；
C．草酸分子间能形成氢键，而不能，故草酸熔点比高，相对分子质量比小，因此熔点低于，熔点：草酸>三氧化二碳>干冰，C正确；
D．中碳原子的杂化方式为，中碳原子的杂化方式为，分子中碳原子的杂化方式为，杂化方式不完全相同，D错误。
故选C。
12．B
【详解】A．中含离子键，属于离子晶体，其中中含非极性键，A正确；
B．由于晶胞沿一个方向拉长，故和距离相等且最近的只有4个，且在同一平面上(与拉长方向垂直的面)，构成的是正方形，B错误；
C．和距离相等且最近的只有4个，且也在同一平面上(与拉长方向垂直的面)，C正确；
D．根据“均摊法”可知，该晶胞中的个数为，的个数为，D正确；
故答案选B。
13．A
【详解】A．由图象可知，该晶体中每个原子均形成4个共价键，A正确；
B．白球位于晶胞内，共有4个，而灰球位于顶点和面心，根据均摊法，个数为，B、P个数比为1：1，化学式为BP，由磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，可知它属于共价晶体，B错误；
C．BP属于共价晶体，熔点高，C错误；
D．磷化硼的化学式为BP，故磷化硼晶体结构中B、P个数比为1：1，D错误；
故选A。
14．C
【详解】A．金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动，故A错误；
B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子发生碰撞，从而发生热的传导，故B错误；
C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，而自由电子起到润滑剂的作用，使得金属不会断裂，故C正确；
D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之间的空隙，所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱，硬度比纯金属大，故D错误；
综上所述，答案为C。
15．A
【详解】A.构成晶体的基本微粒是分子，因此晶体是分子晶体，不可能具有很高的熔、沸点，A错误；
B.由于是非极性分子，其可能易溶于四氯化碳中，B正确；
C.每个的晶胞中含有的分子数为，因此含有的碳原子数为，C正确；
D.如果以晶胞中一个顶点的分子为研究对象，则共用这个顶点的面的面心的分子与其距离最近且相等，有个，D正确；
故选A。
16．
【详解】(1)1个氧化锂晶胞含O的个数为8×＋6×＝4，含Li的个数为8，1 cm＝107 nm，代入密度公式计算可得Li2O的密度为。
(2)该晶胞中Fe2+位于棱上和体心，个数为12×＋1＝4，位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，故晶体密度为。根据晶胞结构，所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为晶胞边长的，故该正八面体的边长为nm。
17． 共价晶体 12 4 正四面体形
【详解】(1)金刚砂()的硬度为9.5，硬度很大，属于共价晶体；以顶点碳原子为研究对象，与其距离最近的碳原子位于该顶点相邻的面心上，所以每个碳原子周围最近的碳原子数目为12；该晶胞中C原子个数为，原子个数为4，晶胞边长为，体积，密度。
(2)根据图乙所示的晶体结构可知，在晶体中，每个原子与4个N原子相连，与同一个原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体形，在晶体的晶胞中含有原子的数目是，则根据晶体的密度可知，晶胞的边长，在晶胞中2个最近的原子之间的距离为晶胞体对角线长的，即。
18．(1) [Ar] 3d64s2 金属 8 12
(2) 4
【详解】（1）①Fe是26号元素，根据构造原理可知基态Fe元素核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，则其简化的电子排布式是[Ar] 3d64s2；
在Fe晶体中晶体中铁原子以金属键相互结合；
②在以下的纯铁晶体中，与体心铁原子等距离且最近的铁原子是8个顶点的铁原子；在以上的纯铁晶体中，与面心铁原子等距离且最近的铁原子有12个。
（2）铜晶胞为面心立方晶胞，1个晶胞平均有铜原子数目是8×+6×=4个；由于晶胞参数是a cm，则1个晶胞的体积为a3 cm3；由于晶胞密度是ρ g/cm3，则一个晶胞的质量m= a3ρg，根据晶体密度定义式可知： ，整理可得到。
19． O＞C＞H sp3 14mol或14×6.02×1023 4
【分析】由题干信息可知，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1，X为Cu，据此分析解题。
【详解】(1)非金属性越强电负性越大，所以C、H、O三种元素的电负性由大到小的顺序为O＞C＞H，故答案为：O＞C＞H；
(2)根据水的中心原子的氧原子周围形成了2个σ键，孤电子对数为：，故其价电子数为2+2=4，所以氧原子的杂化方式为sp3杂化，故答案为：sp3；
(3) 根据氯原子最外层电子数为7可知，氯原子可形成一对共用电子对，即氯原子形成两条共价键中只有一条是配位键，而X可形成3条配位键，故为 ，故答案为： ；
(4) 因1molX2Cl2 2CO 2H2O含有8mol配位键，4molH-O键，2molCO含2molσ键，H-O键和配位键都属于σ键，即1molX2Cl2 2CO 2H2O含有8+4+2=14molσ键，即14NA个σ键，故答案为：14mol或14×6.02×1023；
(5)图示晶胞中不能观察到完整的X成键，但根据Cl原子的成键情况判断X情况，图中观察到每个Cl原子周围有4个X距离最近，因XCl中离子个数比为1：1，故距离每个X+最近的Cl-的个数是4个，故答案为：4。
20． K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱 pm 12 体心 棱心
【详解】(1)K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但K的价电子排布为4s1，而Cr的价电子排布为3d54s1，则K的原子半径比Cr大，形成金属键比Cr弱，所以金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱。答案为：K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱。
(2)分析KIO3晶体的晶胞结构可知，K与O间的最短距离为pm，与K紧邻的O原子分别在各个面的面心，所以个数为。答案为：pm；12；
(3)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，因为K原子与I原子间的距离为pm，所以K处于体心位置；而O原子与I原子间的距离为pm，所以 O处于棱心位置。答案为：体心；棱心。
【点睛】在分析KIO3晶胞结构的另一种表示时，可先定位I原子，然后根据K、O原子与I原子间的距离，对原晶胞中的原子进行替换，从而得出另一种结构的晶胞图。
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