【通用版】2023届高考化学一轮复习物质结构与性质专练（5）晶体结构与性质

这是一份【通用版】2023届高考化学一轮复习物质结构与性质专练（5）晶体结构与性质，共16页。试卷主要包含了下列有关比较正确的是，利用反应可实现人工合成金刚石，已知晶体属立方晶系，晶胞边长为，下列说法错误的是，下列描述中正确的是等内容，欢迎下载使用。
（5）晶体结构与性质1.下列有关比较正确的是(   )A.熔点： B.熔点：NaBr>NaCl>MgOC.键的极性：键>键>键 D.热稳定性：2.下列关于Na、Cs的化合物结构与性质的说法错误的是(   )A.NaCl为离子化合物，可推知CsCl也为离子化合物B.NaCl与CsCl相比，熔点更高C.NaCl与CsCl晶胞中的配位数均为8D.容易形成配合物而一般不会形成配合物的原因与微粒半径有关3.利用反应可实现人工合成金刚石。下列说法错误的是(   )A.金刚石的网状结构中，最小的环为六元环B.熔化金刚石时，破坏共价键C.和C（金刚石）中C的杂化方式相同D.NaCl晶体中每个周围有8个4.研究者利用冷冻透射电子显微镜，在还原氧化石墨烯膜上直接观察到了自然环境下生成的二维晶体，其结构如图所示。下列有关这种二维晶体的说法错误的是(   )A.化学式为CaCl，可能具有金属性B.的键角为120°C.和的配位数均为6D.金属阳离子也可能形成类似的晶体5.已知晶体属立方晶系，晶胞边长为。将掺杂到该晶胞中，可得到一种高性能的p型太阳能电池材料，其结构单元如图所示。假定掺杂后的晶胞参数不发生变化，下列说法正确的是(   )A.该结构单元中O原子数为3B.Ni和Mg问的最短距离是C.Ni的配位数为4D.该物质的化学式为6.下列说法错误的是(   )
A.基态Cr原子有6个未成对电子
B.和分子中均含有孤电子对，且提供孤电子对的能力强于C.BeO的晶格能大于MgO，可推测的分解温度低于D.向1 mol配合物中加入足量溶液，可以得到3molAgCl沉淀7.有关晶体的结构如图所示，下列说法中错误的是(   )A.在NaCl晶体中，距最近且等距的有6个，距最近且等距的共12个B.在晶体中，每个晶胞平均占有4个，的配位数是4C.在金刚石晶体中，每个碳原子被12个六元环共同占有，每个六元环最多有4个碳原子共面D.该气态团簇分子的分子式为EF或FE，其晶体不导电8.以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。氧化镍原子分数坐标A为（0,0,0），B为（1,1,1），则C的分数坐标为(   )A.（） B.（）                    C.（） D.（）9.下列描述中正确的是(     )A．原子晶体中只含共价键B．离子晶体中只含离子键，不含有共价键C．分子晶体中只存在分子间作用力，不含其它化学键D．任何晶体中，若含阳离子也一定还有阴离子10.已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度,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键长比金刚石中C—C要长
C.C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子,而每个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11.最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为(   )A. B.           C. D.12.下列说法正确的是(   )A.HF稳定性很强是因为分子间能形成氢键B.和晶体硅都是共价化合物，都是原子晶体C.在氧化还原反应中，有一种元素被氧化，不一定有另一种元素被还原D.氯气与NaOH反应的过程中，同时有离子键、极性键和非极性键的断裂和形成13.下列有关金属的说法正确的是(   )A.金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子
B.体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的原子个数之比为1:2
C.金属原子在化学变化中失去的电子数越多,其还原性越强
D.金属导电的实质是金属阳离子在外电场作用下的定向移动14.金（）是一种非常稳定的金属，但也可以形成多种化合物，并在化合物中呈+1价或+3价。（1）已知Au的基态原子的价电子排布式为，则Au位于周期表_______区。基态的价电子的电子排布图为_______。（2）Au可以被王水溶解，其方程式为①的空间结构为_______，中心原子的杂化类型为_______。②该反应中没有破坏的化学键有_______。a.金属键    b.离子键   c.共价键   d.极性键   e.非极性键   f.配位键   g.键   h.键（3）有一种化合物由Cs、Cl、Au三种元素组成，其晶胞如图。大灰球为Cs，小黑球为Cl，其余球为Au。该化合物的化学式为_______，其中金原子有2种不同的化学环境，形成2种不同的配离子，它们分别是_______和_______。（4）金晶体（Au）是面心立方堆积，其晶胞参数为408pm。已知阿伏加德罗常数的值为。写出金晶体密度的计算式：_____（不需要计算出结果）。15.利用配合物诱导免疫原性细胞死亡是一种很有前途的癌症免疫治疗策略。中山大学科研团队报道了一例基于铱（Ⅲ）配合物的非小细胞肺癌ICD诱导剂（Irl），可诱发癌细胞的死亡。（1）铱（Ir）在周期表中的位置为第六周期第九列，化合物中常见价态有+3和+4，其中+4价更稳定，原因是___________。为有机合成中常用的催化剂，该物质熔点为350℃，在熔化时难以发生电离，其固体的晶体类型是___________。（2）非小细胞肺癌ICD诱导剂（Ir1）为带有一个单位电荷的阳离子，其结构如图1所示。该离子中N的杂化方式有___________种；1mol该离子中N原子形成的配位键有___________mol。（3）原子分数坐标可用于表示晶胞内部各原子的相对位置。化合物的四方晶格结构如图2所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如表所示。Ir000O0.250.2501个晶胞中有_________个O，1处Ir原子分数坐标为_________，晶体中与单个O键合的Ir有_________个。已知的晶胞参数为，晶体密度为，设为阿伏加德罗常数的值，则的摩尔质量为_________（用代数式表示）。16.微量元素硼对植物生长及人体健康有着十分重要的作用，也广泛应用于新型材料的制备。(1)基态硼原子的价电子轨道表达式是______。与硼处于同周期且相邻的两种元素和硼的第一电离能由大到小的顺序为______。
(2)晶体硼单质的基本结构单元为正二十面体，其能自发地呈现多面体外形，这种性质称为晶体的______。(3)B的简单氢化物不能游离存在，常倾向于形成较稳定的或与其他分子结合。①分子结构如图1所示，则B原子的杂化方式为______。② 氨硼烷被认为是最具潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是______，写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子______(填化学式)。(4)以硼酸为原料可制得硼氢化钠，它是有机合成中的重要还原剂。的立体构型为_____。(5)磷化硼(BP)是受高度关注的耐磨材料，可作为金属表面的保护层，其结构与金刚石类似，晶胞结构如图所示。磷化硼晶胞沿轴在平面的投影图中，B原子构成的几何形状是_________。17.钴、钙、钠是人体必需的元素，它们的化合物在机械制造、磁性材料以及日常生活中也具有广泛的应用。请回答下列问题：(1)基态Co原子的价电子排布式为_____________。(2)酞菁钴的结构如图所示，中心离子为钻离子。①酞菁钴中三种非金属元素的电负性由大到小的顺序为______________(用相应的元素符号作答)。②碳原子的杂化方式为_________________。③与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是_______________________。(3)过量的氨水加入的盐溶液中最终生成配离子，则该配离子的配体的结构式为___________________。(4)结构单元的选取是研究晶体的常用方法，如图为层状结构的晶体(小球表示Co原子，大球表示O原子)。其中用粗线画出的结构单元不能描述的化学组成的是_____________。(5)常见化合物氯化钠、氟化钙的堆积模型如下，氯化钠晶体中，阴离子按面心立方堆积的方式堆积，阳离子填充在相应的缝隙中；氟化钙则相反。氟化钙晶体中，与1个钙离子紧邻的钙离子个数为_____________；氟离子填充在__________(填“四面体”或“八面体”)缝隙，该缝隙的填充率为_____________________%()；钙离子半径设为cm，则该晶体的密度为_______________(用相应字母表示出计算式即可，表示阿伏加德罗常数的值)。18.非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、国防等领域具有重要应用价值。我国科学家利用、和首次合成了组成为的非线性光学晶体。回答下列问题：(1)C、O、Si三种元素电负性由大到小的顺序为               ；第一电离能   ________（填“>”或“<”）。(2)基态Ge原子核外电子排布式为                    ；、具有类似的晶体结构，其中熔点较高的是           ，原因是              。(3)如图为晶体的片层结构，其中B的杂化方式为            ；硼酸在热水中溶解度比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是                            。(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。属正交晶系(长方体形)，晶胞参数为pm、pm和pm。如图为沿轴投影的晶胞中所有Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为                      ；的摩尔质量为，设为阿伏加德罗常数的值，则晶体的密度为 ______________       (用代数式表示)。


答案以及解析1.答案：D解析：A、的结构均相似，随相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔点越高，故A错误； B、离子半径越小，所带电荷数越大，晶格能越大，离子半径，离子半径越小，所带电荷数越大，晶格能越大，所以NaBr<NaCl<MgO，故B错误； C、非金属性强到弱的是N<O<F，与氢元素形成共价键时，极性由小到大分别是N—H<H—O<H—F，故C错误； D、非金属性：F>O>N，元素的非金属性越强，氢化物的稳定性越大，则热稳定性：，故D正确；故选：D。2.答案：C解析：本题考查离子晶体的晶格能、配位数以及配合物的相关内容。Cs与Na是同一主族元素，Cs元素的金属性比Na强，若NaCl为离子化合物，则CsCl也为离子化合物，A正确；由于与都带一个正电荷，但的半径比的半径小，NaCl晶体的晶格能比CsCl晶体大，晶格能越大物质的熔、沸点就越高，所以NaCl的熔点比CsCl高，B正确；NaCl是离子晶体，1个被6个吸引，1个被6个吸引，所以NaCl晶胞中的配位数为6，CsCl晶胞中的配位数为8，C错误；Na、Cs是同一主族元素，离子半径：>，容易形成配合物而一般不会形成配合物，这与微粒半径有关，D正确。3.答案：D解析：金刚石晶体中每个碳原子和相邻的4个碳原子以共价键结合形成空间网状结构，最小的环为六元环，A项正确；金刚石晶体中碳原子和碳原子之间以共价键相结合，熔化金刚石时破坏的是共价键，B项正确；金刚石和中的C原子均为杂化，C项正确；NaCl晶体中的配位数是6，每个周围都有6个，D项错误。4.答案：C解析：由该晶体的俯视图可知，一个结构单元中含有3个和3个，对结构单元的贡献均为，所以该晶体的化学式为CaCl，由于Ca为+1价，可能存在自由移动的电子，所以该晶体可能具有金属性，A项正确；由俯视图可知，晶体中Ca—Cl—Ca的键角为120°，B项正确；每个周围距离最近且相等的有3个，每个周围距离最近且相等的有3个，故和的配位数均为3，C项错误；Mg与Ca为同主族元素，也可能形成类似的二维MgCl晶体，D项正确。5.答案：B解析：由题图中结构单元利用均摊法可得：Mg原子个数=，Ni原子个数=，Li原子个数=，O原子个数=，则该物质化学式为，A、D项错误；由题给结构单元可以看出，Ni和Mg间的最短距离为面对角线长度的一半，由于晶胞边长为，故N和Mg间的最短距离为，B项正确；由题给结构单元可以看出，Ni的配位数为6，C项错误。6.答案：D解析：7.答案：D解析：氯化钠晶体中，距最近且等距的有6个，即的配位数是6，距最近且距离相等的位于面心处，共有个，A正确；位于晶胞顶点和面心，数目为，即每个晶胞平均占有4个，距离最近且等距的有4个，即的配位数为4，B正确；在金刚石的晶体结构中每个碳原子与周围的4个碳原子形成四个碳碳单键，最小的环为6元环，每个单键为3个环共有，则每个C原子连接个六元环，六元环中共平面的原子如图，共4个，C正确；该气态团簇分子含有4个E原子和4个F原子，则该气态团簇分子的分子式为或，该晶体为分子晶体，其中不含能自由移动的电子或离子，因此不能导电，D错误。8.答案：D9.答案：A解析：A.原子晶体是原子间通过共价键结合形成的空间网状结构的晶体，原子晶体中只含有共价键，故A正确；B.含有离子键的化合物是离子化合物，离子化合物中一定含有离子键，可能含有共价键，如NaOH中O原子与H原子之间是共价键，故B错误；C.分子晶体中分子之间只存在分子间作用力，但分子内原子之间存在化学键（稀有气体分子除外），故C错误；D.金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，不含有阴离子，故D错误。10.答案：C解析：A.由信息可知,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,所以C3N4为原子晶体,故A错误;
B.N比C电负性大,C-N键比C-C键电负性相差大,键长短,故B错误;
C.因为C的最外层有4个电子,每个电子与另一个N形成C-N(一对共用电子对),因此一个碳原子连接4个N原子,因为N的最外层有5个电子,每个电子与另一个C形成N-C(一对共用电子对),因此一个N原子连接3个C原子,故C正确;
D.C3N4晶体是原子晶体,不存在离子键,故D错误.
故选C.11.答案：D解析：碳原子位于该晶胞的体心上，所以该晶胞中含有一个碳原子；镁原子个数为；镍原子个数为，所以该晶胞的化学式为。12.答案：C解析：F是非金属性最强的元素，非金属性越强对应气态氢化物的稳定性越强，所以HF稳定性很强，与分子间的氢键无关，A错误；是共价化合物，晶体硅是非金属单质，二者都是原子晶体，B错误；在氧化还原反应中，有一种元素被氧化，不一定有另一种元素被还原，如氯气与水的反应中发生氧化反应和还原反应的元素都是Cl元素，C正确；氯气与NaOH反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，有离子键、极性键和非极性键的断裂，有离子键、极性键的形成，没有非极性键的形成，D错误。13.答案：B解析：本题可采用排除法。金属原子的核外电子在金属晶体中,最外层电子肯定是自由电子,内层电子或多或少受到核内质子的吸引,而不自由,至少不全是自由电子,故A错;金属原子在化学变化越容易失去电子,其还原性越强,而不是说失去电子越多就还原性强,故C错;金属导电是因其内的自由电子流动而成,而非金属阳离子在外电场作用下的定向移动,D错。排除后选B。14.答案：（1）ds；（2）①平面三角形；杂化；②bef（3）；；（4）解析：（1）由Au的基态原子价电子排布式为可知，Au位于周期表ds区；的价电子数为8，则基态的价电子的电子排布图为。（2）①N原子形成3个键，孤对电子数=，故中心N原子为杂化，的立体结构为平面三角形；水中氧原子的价电子对数=，即中氧原子为杂化。②反应物中Au存在金属键，存在极性共价键（键、键），HCl存在极性共价键（键），因此反应中没有破坏离子键、非极性共价键和配位键。（3）Cs个数为，Au个数为，Cl个数为，因此该化合物的化学式为 。由题给条件可知，Au在化合物中呈+1价或+3价，结合晶胞图知，形成的两种配离子为和。（4）面心立方堆积的晶体，原子处于8个顶点和6个面心，则每个晶胞中Au个数为，晶胞密度为。15.答案：（1）基态铱原子的价电子排布式为，失去4个电子后，5d能级为半充满结构，为稳定状态（或+4价铱的价电子排布式为，这种半充满结构为稳定状态）；分子晶体（2）2；4（3）4；（0.5,0.5,0.5）；3；解析：（1）铱（Ir）在周期表中的位置为第六周期第九列，价电子排布式为，失去4个电子后，5d能级为半充满结构，为稳定状态，因此+4价Ir更稳定。的熔点较低，熔化时难以发生电离，故为分子晶体。（2）该离子中环上的N原子杂化方式为，环外N原子形成3个单键，孤电子对数为1，杂化轨道数为3+1=4，杂化方式为，故N的杂化方式有2种。根据其结构图可知，1mol该离子中N原子形成4mol配位键。（3）根据O的分数坐标，可知O位于面上和体内，故1个晶胞中O的个数为。Ir位于晶胞的顶点和体心，则1处Ir的分数坐标为（0.5,0.5,0.5）。由题图2可知，晶体中与单个O键合的Ir有3个。1个晶胞中Ir的个数为，O的个数为4，设的摩尔质量为，则1个晶胞的质量为，解得。16.答案：(1)；C>Be>B(2)自范性(3)①杂化   ②N；(其他合理答案也可)(4)正四面体形(5)正方形 解析：(1)基态硼原子的价电子轨道表达式是。与硼处于同周期且相邻的两种元素为Be和C，由于Be的2s轨道全充满，较稳定，所以其第一电离能大于B的第一电离能，但比C的第一电离能小，所以第一电离能由大到小的顺序为C>Be>B。(2)晶体硼单质的基本结构单元为正二十面体，其能自发地呈现多面体外形，这种性质称为晶体的自范性。(3)①分子中B原子的杂化方式为杂化。②氧硼烷分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是N。N和B的价电子数之和刚好是C的价电子数的2倍，所以与氨硼烷互为等电子体。(4)的立体构型为正四面体形。(5)磷化硼晶体中4个B原子分布在以正方体的中心为中心的正四面体的顶点的位置，其沿轴在平面的投影图中，B原子构成的几何形状是正方形。17.答案：(1)(2)①N>C>H  ②  ③2、4(3) (4)D(5)12；四面体；100；解析：(1)Co的原子序数是27，基态Co原子的价电子排布式为。(2)①酞菁钻中三种非金属元素是H、C、N，它们的电负性由大到小的顺序为N>C>H。②酞菁钴的结构中所有的碳原子的价层电子对数都是3，故碳原子的杂化方式为。③N原子最外层有5个电子，可以形成3个共价键，2、4号N原子形成4个共价键，所以2、4号N原子提供孤电子对，与钻离子形成配位键。(3)配离子的配体是，的结构式为。(4)A项，粗线画出的结构单H元中含有Co原子数为1，含有O原子数为，Co原子与O原子的个数之比是1:2，A项正确；B项，粗线画出的结构单元中含有Co原子数为，含有O原子数为4，Co原子与O原子数之比为1:2， B项正确；C项，粗线画出的结构单元中含有Co原子数为，含有O原子数为，C原子与O原子数之比为1:2，C项正确；D项，粗线画出的结构单元中含有Co原子数为1，含有O原子数为，Co原子与O原子数之比为l:l，D项错误。(5)氟化钙晶胞中，钙离子位于晶胞的顶点和面心，故氟化钙晶体中，与1个钙离子紧邻的钙离子个数为12；在氟化钙晶胞中，8个氟离子位于体对角线的处，1个氟离子周围4个等距离且最近的钙离子构成四面体，并且氟离子位于四面体的中心，即氟离子填充在四面体的缝隙中，该晶胞中共有8个四面体，每个四面体中均填充1个氟离子，故缝隙的填充率为100%。钙离子的半径为cm，则晶胞面对角线长为，晶胞的边长为，晶胞的体积为，氟化钙晶胞中共有4个钙离子，8个氟离子，则该晶体的密度为。18.答案：(1)O>C>Si；>；(2)；；二者均为原子晶体，原子半径Si<Ge，SiO键的键长比GeO键的短，前者键能大(3)；热水中晶体内的氢键被破坏，硼酸分子与溶剂水形成分子间氢键，使溶解度增大(4)4；解析：(1)同周期主族元素电负性从左到右逐渐增强，则电负性O>C，同主族元素电负性从下到上逐渐增强，则电负性C>Si。同主族元素第一电离能从上到下逐渐减小，则。(2)Ge为32号元素，与Si同主族，故其核外电子排布式为。均为原子晶体，原子半径Si<Ge，SiO键键长比GeO键键长短，前者键能大，则的熔点比高。(3)由晶体的片层结构可知，B形成3个共价键，而B原子最外层3个电子均参与成键，无孤电子对，故B为杂化。由题图可知，晶体中存在氢键，温度较高时氢键逐渐被破坏，有利于硼酸分子与溶剂水形成分子间氢键，因此升温增大了硼酸的溶解度。(4)根据Cs原子的原子分数坐标可知不同的点对应晶胞的位置如图所示：则晶胞中Cs原子数目为。晶胞的体积V=，晶胞的质量，则该晶体的密度为。