第三章 晶体结构与性质 课后习题 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

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晶体结构与性质一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.下表给出几种氯化物的熔点和沸点,据此判断下列叙述与表中数据相吻合的是(　　)。A.AlCl3在加热条件下能升华B.SiCl4晶体属于共价晶体C.AlCl3晶体是典型的离子晶体D.MgCl2在晶体中有分子存在2.科学家曾合成了一系列具有独特化学特性的氢铝化合物——(AlH3)n。已知,最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6,它的熔点为150 ℃,燃烧热极高。Al2H6的球棍模型如图所示。下列有关说法肯定错误的是(　　)。A.Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体B.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料C.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水D.Al2H6中含有离子键和极性共价键3.水分子间可通过一种叫“氢键”的作用彼此结合而形成(H2O)n,在冰中n值为5。即每个水分子被其他4个水分子包围形成变形四面体,如图所示为(H2O)5单元,由无限个这样的四面体通过氢键构成一个庞大的分子晶体,即冰。下列有关叙述正确的是(　　)。A.1 mol冰中含有4 mol氢键B.1 mol冰中含有4×5 mol氢键C.平均每个水分子只含有2个氢键D.平均每个水分子只含有54个氢键 4.下列有关化学键与晶体的说法正确的是(　　)。A.两种元素组成的分子中一定只有极性键B.熔融状态时能导电的化合物一定是离子晶体C.非金属元素组成的化合物一定是共价化合物D.分子晶体的熔、沸点随着共价键的增强而升高5.在NH4+中存在4个N—H共价键,则下列说法中正确的是(　　)。A.4个共价键的键长完全相同B.4个共价键的键长完全不同C.原来的3个N—H的键长完全相同,但与通过配位键形成的N—H的键长不同 D.4个N—H的键长相同,但键能不同6.已知的准晶体都是金属互化物。人们发现组成为铝-铜-铁-铬的准晶体具有低摩擦系数、高硬度、低表面能的特点,正被开发为炒菜锅的镀层。下列说法正确的是 (　　)。A.已知的准晶体是离子化合物B.已知的准晶体中含有非极性键C.合金的硬度一般比组成它的各成分金属的硬度更低D.准晶体可开发成为新型材料7.下列关于共价晶体和分子晶体的说法不正确的是(　　)。A.共价晶体的硬度通常比分子晶体的大B.共价晶体的熔、沸点较高C.部分分子晶体的水溶液能导电D.金刚石、水晶和干冰都属于共价晶体8.在解释下列物质的变化规律与物质结构间的因果关系时,与化学键的强弱无关的是(　　)。A.钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高,硬度逐渐增大B.金刚石的硬度大于晶体硅的硬度,其熔点也高于晶体硅的熔点C.KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低D.F2、Cl2、Br2、I2的熔点和沸点逐渐升高9.对硫氮化合物的研究是现代无机化学最为活跃的领域之一。已经合成的最著名的硫氮化合物的分子结构如图所示。下列说法正确的是(　　)。A.该物质的分子式为SNB.该物质的分子中既有极性键又有非极性键C.该物质具有很高的熔、沸点D.该物质与化合物S2N2互为同素异形体10.下列数据是对应物质的熔点:下列判断中错误的是(　　)。A.铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D.Al2O3可能是偏向共价晶体的过渡晶体二、非选择题(本题共4小题,共60分)11.(12分)(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过　　　　　　区分晶体、准晶体和非晶体。 (2)Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶角,则该晶胞中有　　个铜原子。 (3)CdSe的一种晶体为闪锌矿型结构,晶胞结构如图所示。其中原子坐标参数A为(14,14,14),则B、C的原子坐标参数分别为　　　　　　　　　　　。该晶胞中Cd—Se的键长为　　　　　 nm。 12.(12分)配位化合物在生产生活中有重要应用,请根据要求回答下列问题。(1)光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al(OH)4]-生成,则[Al(OH)4]-中存在　　　　(填字母)。 a.共价键 b.非极性键c.配位键 d.σ键e.π键(2)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,已知Co3+的配位数是6,为确定钴的配合物的结构,现对两种配合物进行了如下实验:在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,产生白色沉淀,在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,则无明显现象。则第一种配合物的结构可表示为　　　　　　　　　,第二种配合物的结构可表示为　　　　　　　　　。若在第二种配合物的溶液中滴加AgNO3溶液,产生的现象是　　　　　　　　　。 提示:TiCl(H2O)5Cl2这种配合物的结构可表示为[TiCl(H2O)5]Cl213.(14分)氮元素可形成丰富多彩的物质。(1)光化学烟雾易在PM2.5的催化作用下形成,其中含有NOx、O3、CH2CHCHO、HCOOH等二次污染物。下列说法正确的是　　　　(填字母)。 A.不能用排空气法收集NOB.O3的沸点高于O2的沸点C.CH2CHCHO分子中碳原子采取sp2和sp3杂化D.HCOOH在水中的溶解度大,与氢键有关(2)NH3、NH4+、NH2OH中不能作为配合物中配体的是　　　　。 (3)六方氮化硼晶体的结构如图1所示,该晶体中存在的作用力有　。 (4)六方氮化硼在高温高压下可转化为立方氮化硼,立方氮化硼的晶胞结构如图2所示,晶胞棱长为d cm,该晶胞中含有　　　　个氮原子、　　　　个硼原子,立方氮化硼晶体的密度为　　　　 g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。 图1图214.(22分)氮化硼(BN)晶体是一种新型无机合成材料。用硼砂(Na2B4O7)与尿素反应可以得到氮化硼:Na2B4O7+2CO(NH2)24BN+Na2O+4H2O+2CO2↑。根据要求回答下列问题。(1)组成反应物的所有元素中,第一电离能最大的是　　　　。 (2)尿素分子()中π键与σ键数目之比为　　　　;尿素分子中处于同一平面的原子最多有　　　　个。 (3)尿素分子一定条件下形成六角形“超分子”(结构如图,球的大小不反映原子的实际大小)。“超分子”中尿素分子间主要通过　　　　(填一种作用力)结合。 (4)图示“超分子”的纵轴方向有一“通道”。直链烷烃分子刚好能进入通道,并形成“超分子”的包合物;支链烷烃因含有侧链,空间体积较大而无法进入“通道”。利用这一性质可以实现直链烷烃和支链烷烃的分离。①直链烷烃分子进入通道时,通过　　　　(填作用力名称)与“超分子”结合,从而形成“超分子”包合物。 ②下列物质可以通过尿素“超分子”进行分离的是　　　　。 A.乙烷和正丁烷B.丁烷和异丁烷C.异戊烷和新戊烷D.氯化钠和氯化钾(5)BN晶体有α、β两种类型,且α-BN结构与石墨相似、β-BN结构与金刚石相似。①α-BN晶体中N原子的杂化方式是　　　　。 ②β-BN晶体中,每个硼原子形成　　　　个共价键,其中有　　　　个配位键。 晶体结构与性质一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.下表给出几种氯化物的熔点和沸点,据此判断下列叙述与表中数据相吻合的是(　　)。A.AlCl3在加热条件下能升华B.SiCl4晶体属于共价晶体C.AlCl3晶体是典型的离子晶体D.MgCl2在晶体中有分子存在答案A解析由表中AlCl3的熔点和沸点,可知其沸点要低于熔点,可以升华,A项正确。从表中看SiCl4的熔点是-70℃,可知其熔点低,属于分子晶体的特征,B项错误。离子晶体的熔、沸点通常较高,而AlCl3的熔、沸点不高,故AlCl3肯定不属于典型的离子晶体,C项错误。MgCl2的熔、沸点均很高,不可能是分子晶体,故晶体中不存在单个分子,D项错误。2.科学家曾合成了一系列具有独特化学特性的氢铝化合物——(AlH3)n。已知,最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6,它的熔点为150 ℃,燃烧热极高。Al2H6的球棍模型如图所示。下列有关说法肯定错误的是(　　)。A.Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体B.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料C.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水D.Al2H6中含有离子键和极性共价键答案D解析由“最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6,它的熔点为150℃”可知,该晶体为分子晶体,H—Al为共价键,而不是离子键,D项错误。3.水分子间可通过一种叫“氢键”的作用彼此结合而形成(H2O)n,在冰中n值为5。即每个水分子被其他4个水分子包围形成变形四面体,如图所示为(H2O)5单元,由无限个这样的四面体通过氢键构成一个庞大的分子晶体,即冰。下列有关叙述正确的是(　　)。A.1 mol冰中含有4 mol氢键B.1 mol冰中含有4×5 mol氢键C.平均每个水分子只含有2个氢键D.平均每个水分子只含有54个氢键 答案C解析由题图可知,每个水分子(处于四面体的中心)与4个水分子(处于四面体的四个顶点)形成4个氢键,因为每个氢键都是由2个水分子共同形成的,所以每个水分子形成的氢键数为4×12=2。4.下列有关化学键与晶体的说法正确的是(　　)。A.两种元素组成的分子中一定只有极性键B.熔融状态时能导电的化合物一定是离子晶体C.非金属元素组成的化合物一定是共价化合物D.分子晶体的熔、沸点随着共价键的增强而升高答案B解析不同种元素的原子形成的共价键是极性键,两种元素组成的分子中可能有非极性键,如H2O2,A项错误。熔融状态时能导电的化合物是离子化合物,说明该化合物中含有自由移动的离子,B项正确。由非金属元素组成的化合物可能为离子化合物,如氯化铵,所以由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物,C项错误。分子晶体的熔、沸点取决于分子间作用力,而与化学键无关,D项错误。5.在NH4+中存在4个N—H共价键,则下列说法中正确的是(　　)。A.4个共价键的键长完全相同B.4个共价键的键长完全不同C.原来的3个N—H的键长完全相同,但与通过配位键形成的N—H的键长不同 D.4个N—H的键长相同,但键能不同答案A解析NH4+可看成NH3分子结合1个H+后形成的,在NH3中中心原子N采取sp3杂化,孤电子对占据1个杂化轨道,3个未成键电子占据另外3个杂化轨道,分别结合3个H形成3个σ键,由于孤电子对的排斥,所以分子的空间结构为三角锥形,键角减小为107°。但结合H+时,N上的孤电子对会进入H+的空轨道,以配位键形成NH4+,这样N上就不再存在孤电子对,键角恢复至109°28',故NH4+为正四面体形,4个N—H完全相同,配位键与普通共价键的形成过程不同,但性质相同。6.已知的准晶体都是金属互化物。人们发现组成为铝-铜-铁-铬的准晶体具有低摩擦系数、高硬度、低表面能的特点,正被开发为炒菜锅的镀层。下列说法正确的是 (　　)。A.已知的准晶体是离子化合物B.已知的准晶体中含有非极性键C.合金的硬度一般比组成它的各成分金属的硬度更低D.准晶体可开发成为新型材料答案D解析已知的准晶体都是金属互化物,含有金属键,为金属晶体,不存在离子键,不是离子化合物,不存在非极性键;该准晶体为合金,具有较高的硬度,合金的硬度一般比组成它的各成分金属的硬度更高;该晶体具有低摩擦系数、高硬度、低表面能的特点,具有开发为新型材料的价值。7.下列关于共价晶体和分子晶体的说法不正确的是(　　)。A.共价晶体的硬度通常比分子晶体的大B.共价晶体的熔、沸点较高C.部分分子晶体的水溶液能导电D.金刚石、水晶和干冰都属于共价晶体答案D解析由于共价晶体中粒子间以共价键结合,而分子晶体中分子间以分子间作用力结合,故共价晶体通常比分子晶体的熔、沸点高,硬度大;有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电,如H2SO4、HCl;干冰(CO2)是分子晶体,D项错误。8.在解释下列物质的变化规律与物质结构间的因果关系时,与化学键的强弱无关的是(　　)。A.钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高,硬度逐渐增大B.金刚石的硬度大于晶体硅的硬度,其熔点也高于晶体硅的熔点C.KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低D.F2、Cl2、Br2、I2的熔点和沸点逐渐升高答案D解析钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高,硬度逐渐增大,这是因为它们晶体中的金属键逐渐增强,与化学键的强弱有关;金刚石的硬度大于晶体硅的硬度,其熔点也高于晶体硅的熔点,这是因为C—C的键长比Si—Si的键长短,C—C的键能比Si—Si的键能大,也与化学键的强弱有关;KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低,这是因为它们晶体中的离子键的强度逐渐减弱,与化学键的强弱有关。9.对硫氮化合物的研究是现代无机化学最为活跃的领域之一。已经合成的最著名的硫氮化合物的分子结构如图所示。下列说法正确的是(　　)。A.该物质的分子式为SNB.该物质的分子中既有极性键又有非极性键C.该物质具有很高的熔、沸点D.该物质与化合物S2N2互为同素异形体答案B解析题中图示表示的是一种分子(不是晶胞),故该化合物晶体为分子晶体,分子式为S4N4。从分子结构图上可知,分子中存在N—S极性键和S—S非极性键。10.下列数据是对应物质的熔点:下列判断中错误的是(　　)。A.铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D.Al2O3可能是偏向共价晶体的过渡晶体答案B解析由表中数据分析,氧化铝和氟化铝的熔点高,两者不是分子晶体,A项正确。表中氯化铝、氯化硼和干冰的沸点都较低,是分子晶体,B项错误。碳和硅同主族,但氧化物的晶体类型不同,分别属于分子晶体和共价晶体,C项正确。Al2O3的熔点很高,可能是偏向共价晶体的过渡晶体,D项正确。二、非选择题(本题共4小题,共60分)11.(12分)(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过　　　　　　区分晶体、准晶体和非晶体。 (2)Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶角,则该晶胞中有　　个铜原子。 (3)CdSe的一种晶体为闪锌矿型结构,晶胞结构如图所示。其中原子坐标参数A为(14,14,14),则B、C的原子坐标参数分别为　　　　　　　　　　　。该晶胞中Cd—Se的键长为　　　　　 nm。 答案(1)X射线衍射实验(2)16(3)B(34,34,14),C(14,34,34)　34a解析(1)区分晶体、准晶体和非晶体可用X射线衍射实验。(2)根据“均摊法”计算,每个晶胞中含有的氧原子数为4+6×12+8×18=8,再结合化学式Cu2O知,每个晶胞中含有16个铜原子。(3)原子坐标参数A为(14,14,14),根据原点定位,则B、C的原子坐标参数分别为B(34,34,14),C(14,34,34)。设该晶胞中Cd—Se的键长为xnm,则x2=(14a)2+(14a)2+(14a)2,x=34a。12.(12分)配位化合物在生产生活中有重要应用,请根据要求回答下列问题。(1)光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al(OH)4]-生成,则[Al(OH)4]-中存在　　　　(填字母)。 a.共价键 b.非极性键c.配位键 d.σ键e.π键(2)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,已知Co3+的配位数是6,为确定钴的配合物的结构,现对两种配合物进行了如下实验:在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,产生白色沉淀,在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,则无明显现象。则第一种配合物的结构可表示为　　　　　　　　　,第二种配合物的结构可表示为　　　　　　　　　。若在第二种配合物的溶液中滴加AgNO3溶液,产生的现象是　　　　　　　　　。 提示:TiCl(H2O)5Cl2这种配合物的结构可表示为[TiCl(H2O)5]Cl2答案(1)acd(2)[CoBr(NH3)5]SO4　[Co(SO4)(NH3)5]Br　生成淡黄色沉淀解析(2)若加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,则硫酸根离子为配合物的外界,在水溶液中以离子形式存在,配合物为[CoBr(NH3)5]SO4。若加入BaCl2溶液时无明显现象,说明硫酸根离子在内界,所以配合物为[Co(SO4)(NH3)5]Br;溴离子为配合物的外界,在水溶液中以离子的形式存在,加入AgNO3溶液会产生淡黄色沉淀溴化银。13.(14分)氮元素可形成丰富多彩的物质。(1)光化学烟雾易在PM2.5的催化作用下形成,其中含有NOx、O3、CH2CHCHO、HCOOH等二次污染物。下列说法正确的是　　　　(填字母)。 A.不能用排空气法收集NOB.O3的沸点高于O2的沸点C.CH2CHCHO分子中碳原子采取sp2和sp3杂化D.HCOOH在水中的溶解度大,与氢键有关(2)NH3、NH4+、NH2OH中不能作为配合物中配体的是　　　　。 (3)六方氮化硼晶体的结构如图1所示,该晶体中存在的作用力有　。 (4)六方氮化硼在高温高压下可转化为立方氮化硼,立方氮化硼的晶胞结构如图2所示,晶胞棱长为d cm,该晶胞中含有　　　　个氮原子、　　　　个硼原子,立方氮化硼晶体的密度为　　　　 g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。 图1图2答案(1)ABD　(2)NH4+　(3)共价键、范德华力(4)4　4　100d3NA解析(1)O3、O2均为分子晶体,O3的相对分子质量较大,分子间作用力更强,所以O3的沸点高于O2的沸点,B项正确。CH2CHCHO分子中每个碳原子均形成3个σ键,没有孤电子对,故碳原子采取sp2杂化,C项错误。HCOOH与水形成分子间氢键,故HCOOH在水中的溶解度大,D项正确。(2)NH3、NH2OH中N上均含有孤电子对,均可作为配体,而NH4+中N上没有孤电子对,不能作为配体。(3)层内氮原子与硼原子之间形成共价键,层间作用力为范德华力。(4)1个晶胞中所含氮原子个数为4,硼原子个数为8×18+6×12=4,则1个晶胞的质量为4×25NAg,晶体的密度为4×25NAg÷(dcm)3=100d3NAg·cm-3。14.(22分)氮化硼(BN)晶体是一种新型无机合成材料。用硼砂(Na2B4O7)与尿素反应可以得到氮化硼:Na2B4O7+2CO(NH2)24BN+Na2O+4H2O+2CO2↑。根据要求回答下列问题。(1)组成反应物的所有元素中,第一电离能最大的是　　　　。 (2)尿素分子()中π键与σ键数目之比为　　　　;尿素分子中处于同一平面的原子最多有　　　　个。 (3)尿素分子一定条件下形成六角形“超分子”(结构如图,球的大小不反映原子的实际大小)。“超分子”中尿素分子间主要通过　　　　(填一种作用力)结合。 (4)图示“超分子”的纵轴方向有一“通道”。直链烷烃分子刚好能进入通道,并形成“超分子”的包合物;支链烷烃因含有侧链,空间体积较大而无法进入“通道”。利用这一性质可以实现直链烷烃和支链烷烃的分离。①直链烷烃分子进入通道时,通过　　　　(填作用力名称)与“超分子”结合,从而形成“超分子”包合物。 ②下列物质可以通过尿素“超分子”进行分离的是　　　　。 A.乙烷和正丁烷B.丁烷和异丁烷C.异戊烷和新戊烷D.氯化钠和氯化钾(5)BN晶体有α、β两种类型,且α-BN结构与石墨相似、β-BN结构与金刚石相似。①α-BN晶体中N原子的杂化方式是　　　　。 ②β-BN晶体中,每个硼原子形成　　　　个共价键,其中有　　　　个配位键。 答案(1)N　(2)1∶7　6　(3)氢键(4)①范德华力　②B　(5)①sp2　②4　1解析(2)一个尿素分子内只含一个碳氧双键,即只含一个π键;其他均为σ键,数目为7;碳氧双键及相连的原子一定共平面,即O、C、N原子一定共平面,与每个N相连的H可能共平面。(3)由于存在的粒子为分子,应从分子间作用力方面考虑,H与N相连,且分子内还含有极性较强的碳氧双键,可以想到分子间可形成氢键。(4)①直链烷烃分子与“超分子”间不具备形成分子间氢键的条件,只能考虑作用力为范德华力;②根据不含支链的分子可通过,含有支链的分子不能通过,可进行判断。A项中两种物质都不含支链,不可分离;B项中丁烷不含支链,异丁烷含有支链,可以分离;C项中异戊烷和新戊烷都含有支链,不可分离;D项中氯化钠和氯化钾均为离子化合物,不可分离。(5)①α-BN晶体结构与石墨相似,石墨中C采取sp2杂化;②β-BN晶体结构与金刚石相似,金刚石中每个C原子形成4个共价键;β-BN晶体中B原子最外层有3个电子占据3个杂化轨道,只能形成3个共价键,还有一个空轨道,可用于形成配位键。氯化物NaClMgCl2AlCl3SiCl4熔点/℃801714190-70沸点/℃1 4131 41218057.57物质BCl3Al2O3Na2ONaCl熔点/℃-1072 073920801物质AlF3AlCl3干冰SiO2熔点/℃1 291190-571 723氯化物NaClMgCl2AlCl3SiCl4熔点/℃801714190-70沸点/℃1 4131 41218057.57物质BCl3Al2O3Na2ONaCl熔点/℃-1072 073920801物质AlF3AlCl3干冰SiO2熔点/℃1 291190-571 723