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高中化学人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第三章 晶体结构与性质综合与测试教案及反思
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这是一份高中化学人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第三章 晶体结构与性质综合与测试教案及反思，共28页。
章末复习提升
固体
固体
固体
固体
固体
固体
专题一 “三键一力”的比较
离子键
共价键
金属键
分子间作用力
非极性键
极性键
配位键
范德华力
氢键
本质
阴、阳离子间通过静电作用形成
相邻原子间通过共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用形成
金属阳离子与自由电子间作用
静电作用
成键条件
(元素种类)
成键原子的得、失电子能力差别很大
成键原子相同
成键原子不同，但得、失电子能力差别较小
成键原子一方有孤电子对(配位体)，另一方有空轨道
金属单质或合金
氢键的形成条件是分子中存在强极性的N—H、O—H或F—H键
特征
无方向性、饱和性
有方向性、饱和性
无方向性、饱和性
氢键有饱和性和方向性，范德华力无
表示
方法
电子式
H︰H
—
氢键：X—H…Y
结构式
H—H
H—Cl
存在的表现形式(举例)
离子化合物(离子晶体)
非金属单质，共价化合物，部分离子化合物如Na2O2
共价化合物，离子化合物
离子化合物如NH4Cl，共价化合物如Al2Cl6
金属单质晶体或合金
分子间均存在范德华力，部分分子的分子间或分子内存在氢键
作用力大
小比较
一般阴、阳离子电荷越多，半径越小，离子键越强
成键原子电负性差值越大，键的极性越强；键能越大，键长越小，共价键越稳定(牢固)
金属阳离子半径越小，价电子数越多，金属键越强
相对分子质量和分子极性影响范德华力大小，电负性和原子半径影响氢键强弱
化学键≫氢键>范德华力
典例1 在下列化学反应中，既有离子键、极性键、非极性键断裂，又有离子键、极性键、非极性键形成的是( A )
A．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
B．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑
C．Cl2＋H2O===HClO＋HCl
D．NH4Cl＋NaOHNaCl＋NH3↑＋H2O
解析：化学反应是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。A反应中既有Na＋与O之间的离子键、O中的氧氧非极性键，H2O中氢氧极性键的断裂，又有生成物中Na＋与OH－之间的离子键、OH－中的氢氧极性键、O2中氧氧非极性键的形成，符合题意；B反应中缺少非极性键的形成，不符合题意；C反应中没有离子键的断裂和形成，也没有非极性键的形成，不符合题意；D反应中没有非极性键的断裂和形成，不符合题意。
〔变式训练1〕 下列说法正确的是( B )
A．化学键都具有饱和性和方向性
B．晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子
C．氢键具有方向性和饱和性，也属于一种化学键
D．金属键由于无法描述其键长、键角，故不属于化学键
解析：离子键、金属键没有饱和性、方向性；氢键不属于化学键；金属键属于化学键。
专题二 四种晶体类型的性质比较
晶体
分子晶体
离子晶体
金属晶体
原子晶体
构成粒子
分子
阴、阳离子
金属离子、自由电子
原子
粒子间作用
范德华力(少数有氢键)
离子键
金属键
共价键
性
质
熔、沸点
较低
较高
一般较高
很高
硬度
小
略硬而脆
较大
很大
溶解性
相似相溶
多数溶于水
不溶，有些
与水反应
不溶
机械加
工性能
不良
不良
良好
不良
导电性
固态、液态不导电，部分溶于水导电
固态时不导电，熔化时、能溶于水的溶于水时导电
固态时导电，熔化时导电
大部分固态、熔化时都不导电
作用力
大小规律
组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大
离子的电荷多、半径小，离子键强
金属原子的价电子数多、半径小，金属离子与自由电子间的作用力强
共价键短(电子云重叠多)、原子半径小，键牢固
典例2 下列关于晶体的说法正确的组合是( D )
①分子晶体中都存在共价键
②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
③金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低
④离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键
⑤CaTiO3晶体中(晶胞结构如图所示)每个Ti4＋和12个O2－相紧邻
(图中Ca2＋、O2－、Ti4＋分别位于立方体的体心、面心和顶点)
⑥SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
⑦晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
⑧氯化钠熔化时离子键被破坏
A．①②③⑥ B．①②④
C．③⑤⑦ D．③⑤⑧
解析：稀有气体的晶体内不含化学键；金属晶体中含阳离子和自由电子，无阴离子；离子晶体内可能有共价键；SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子以共价键相结合；分子的稳定性由共价键的键能决定，与分子间作用力无关。
〔变式训练2〕 下列各项所述的数字不是12的是( B )
A．在NaCl晶体中，与一个Na＋最近的且距离相等的Na＋的个数
B．在金刚石晶体中，最小的环上的碳原子个数
C．在二氧化硅晶体中，最小的环上的原子个数
D．干冰晶体中每个CO2分子周围最近且距离相等的CO2分子的个数
解析：金刚石晶体中，最小的环上有6个碳原子。
知识点三 判断晶体类型
1．依据物质的分类判断
(1)金属氧化物(如K2O等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
(2)金属单质(除汞外)与合金是金属晶体。
(3)常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。
(4)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。
2．根据物质的物理性质判断晶体的类型
(1)在常温下呈气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)，如H2O、H2等。对于稀有气体，虽然构成物质的微粒为原子，但应看作单原子分子，因为微粒间的相互作用力是范德华力，而非共价键。
(2)在熔融状态下能导电的晶体(化合物)是离子晶体。如：NaCl熔融后电离出Na＋和Cl－，能自由移动，所以能导电。
(3)有较高的熔点，硬度大，并且难溶于水的物质大多为原子晶体，如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。
(4)易升华的物质大多为分子晶体。
3．根据物质所含化学键的类型判断晶体的类型
(1)离子晶体与化学键的关系：
①离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键。注意，可以再细化：离子晶体中一定含有离子键，可能含有极性共价键、非极性共价键、配位键。
②含有离子键的化合物一定是离子化合物。
③离子晶体一定是由阴、阳离子构成的，但晶体中可以含有分子，如结晶水合物。
④离子晶体中一定含有阳离子，但含有阳离子的晶体不一定是离子晶体。
⑤非金属元素也可以形成离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等都是离子化合物。
(2)分子晶体与分子间作用力及化学键的关系：
①分子晶体中一定含有分子间作用力。
②稀有气体形成的晶体是分子晶体，而稀有气体是单原子分子，其晶体中只含有分子间作用力。
③除稀有气体外的其他分子晶体均含有分子间作用力和分子内共价键。
④分子晶体中的分子间作用力决定物质的物理性质(如熔点、硬度、溶解性等)，而共价键决定分子的化学性质。
(3)原子晶体与化学键的关系：
①原子晶体中一定有共价键，且只有共价键，无分子间作用力。
②原子晶体一定是由原子构成的，可以是同种元素的原子，也可以是不同种元素的原子。
③共价化合物形成的晶体可能是原子晶体，也可能是分子晶体。
典例3 分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：
(1)碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融状态下不导电__原子晶体____。
(2)溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融状态下不导电__分子晶体____。
(3)五氟化钒，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等__分子晶体____。
(4)溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中能导电__离子晶体____。
解析：晶体的熔点高低、熔融态能否导电及溶解性等性质相结合，是判断晶体类型的重要依据。原子晶体和离子晶体的熔点都很高或较高，两者最大的差异是熔融态的导电性不同。原子晶体熔融态不导电，离子晶体熔融时或水溶液都能导电。原子晶体和分子晶体的区别则主要在于熔沸点有很大差异。一般原子晶体和分子晶体熔融状态时都不能导电。另外易溶于一些有机溶剂往往也是分子晶体的特征之一。
〔变式训练3〕 现有5种固态物质：氯化钠、硼、石墨、锑、氖。将符合信息的物质名称和所属晶体类型填在表格中：
编号
信息
物质
名称
晶体
类型
(1)
熔点811℃，硬度较大，易溶于水，水溶液或熔融态时均能导电
__氯化钠____
__离子晶体____
(2)
熔点630.74℃，沸点1 750℃，导电
__锑____
__金属晶体____
(3)
由分子间作用力结合而成，熔点很低，化学性质稳定
__氖____
__分子晶体____
(4)
由共价键结合成空间网状结构的晶体，熔点2 300℃，沸点2 550℃，硬度大
__硼____
__原子晶体____
(5)
由共价键结合成层状结构的晶体，熔点高、能导电，具有滑腻感
__石墨____
__混合晶体____
知识点四 物质熔沸点高低的比较
首先判断物质的状态：固体>液体>气体，如I2>Hg>O2。
1．不同晶型的物质的熔沸点高低顺序一般是：原子晶体>离子晶体>分子晶体。同一晶型的物质，则晶体内部结构微粒间的作用越强，熔沸点越高。
2．原子晶体要比较共价键的强弱，一般地说，原子半径越小，形成的共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔沸点越高。
如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
键长：C—C
3．离子晶体要比较离子键的强弱。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
4．分子晶体：
(1)组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，如熔沸点：O2>N2，HI>HBr>HCl，I2>Br2>Cl2>F2。
(2)组成和结构不相似的物质，分子极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：CO>N2。
(3)在同分异构体中，一般地说，支链数越多，熔沸点越低，如熔沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；同分异构体的芳香烃及其衍生物，其熔沸点高低顺序是邻>间>对位化合物。
5．金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属阳离子与自由电子间的作用越强，金属熔沸点就越高。
典例4 下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是( A )
A．SiO2、CsCl、CBr4、CF4 B．SiO2、CsCl、CF4、CBr4
C．CsCl、SiO2、CBr4、CF4 D．CF4、CBr4、CsCl、SiO2
解析：SiO2是原子晶体，CsCl是离子晶体，一般来说，原子晶体的熔点高于离子晶体。CBr4和CF4都是分子晶体，一般来说，组成相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高。所以熔点由高到低的顺序是：SiO2>CsCl>CBr4>CF4。
〔变式训练4〕 下列各物质中，按熔沸点由低到高排列正确的是__AE____。
A．KCl、NaCl、MgCl2、MgO B．金刚石、SiC、SiO2、硅
C．H2O、H2S、H2Se、H2Te D．Na、K、Rb、Al
E．CO2、Na、KCl、SiO2F.O2、I2、Hg、MgCl2
G．钠、钾、钠钾合金H.CH4、H2O、HF、NH3
I．CH4、C2H6、C4H10、C3H8
J．CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4
解析：A中离子半径：K＋>Na＋，O2－>Cl－，离子电荷K＋＝Na＋
1．熟悉几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目
A．NaCl(含4个Na＋，4个Cl－)
B．干冰(含4个CO2)
C．CaF2(含4个Ca2＋，8个F－)
D．金刚石(含8个C)
E．体心立方(含2个原子)
F．面心立方(含4个原子)
2．掌握晶胞的基本计算方法
(1)晶胞中所含粒子数的计算方法——均摊法
原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞
所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是。
(2)计算方法
特别注意：①当晶胞为六棱柱时，其顶点上的粒子被6个晶胞共用，每个粒子属于该晶胞的部分为；而不是。
②审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶体结构”，若是分子结构，其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定，原子个数比可以不约简。
3．有关晶胞各物理量的关系
对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a3×ρ×NA＝n×M，a表示晶胞的棱长，ρ表示密度，NA表示阿伏加德罗常数，n表示1 mol晶胞中所含晶体的物质的量，M表示相对分子质量，a3×ρ×NA表示1 mol晶胞的质量。如NaCl：a3ρNA＝4M(M＝58.5)。
典例5 某离子晶体的晶胞结构如图所示。
试回答下列问题：
(1)晶体中每个Y同时吸引着__4____个X，每个X同时吸引着__8____个Y，该晶体的化学式是__XY2(或Y2X)____。
(2)晶体中在每个X周围与它最近且距离相等的X共有__12____个。
(3)设该晶体的摩尔质量为M g·mol－1，晶胞的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中两个最近的X间的距离为______cm。
解析：此晶胞初看比较复杂，若将X、Y分开来看，X在晶胞中的位置类似NaCl中的Na＋或Cl－，如图(a)。体内8个Y分别位于每个小立方体的中心，如图(b)。
(1)从图(b)知，每个Y同时吸引着4个X，为方便观察，根据晶胞与晶体的关系，不难想像出图(a)与图(c)是等效的，所以由图(c)中心的X与图(b)中Y的关系知，每个X同时吸引着8个Y。所以此离子化合物的化学式为XY2(或Y2X)。(2)从图(c)中心的X来看，与它最近且距离相等的X处于小立方体平面四边形的面对角线上，共有12个。(3)因晶胞内X占8×＋6×＝4个，Y占8个，即有4个XY2(或Y2X)。故其物质的量为 mol，质量为g。设晶胞边长为a cm，晶体中最近的两个X间的距离为l cm；由m＝ρa3和l＝×a得：l＝××＝××＝(cm)。
〔变式训练5〕 (2018·河南许昌一模)磷化硼(BP)是一种有价值的耐磨硬涂层材料，这种陶瓷材料可作为金属表面的保护薄膜，它是通过在高温(T＞750 ℃)氢气氛围下BBr3和PBr3反应制得的，BBr3的空间构型为__平面三角形____，BP晶胞的结构如图所示，当晶胞晶格参数为478 pm(即图中立方体的每条边长为478pm)时，BP中B和P之间的最近距离为__119.5 pm____。
解析：B原子含有3个价电子，与3个Br原子形成σ键，空间构型为平面三角形；根据BP的晶胞示意图可知硼原子和磷原子之间的最近距离等于晶胞体对角线的，设最近距离为x，则(4x)2＝4782＋4782＋4782，解得x＝119.5 pm。
考纲要求 ☞
1．理解离子键的含义，能说明离子键的形成。
2．了解NaCl型和CsCl型离子晶体的结构特征，能用晶格能解释典型离子化合物的某些物理性质。
3．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
4．能用金属键的自由电子理论解释金属的某些物理性质。
5．知道金属晶体的基本堆积方式，了解简单晶体的晶胞结构特征。
6．了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成微粒、微粒间作用力的区别。
Z
1．(2018·全国卷Ⅰ)Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：
(5)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，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)。
解析：根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中，共计是8个，根据化学式可知氧原子个数是4个，则Li2O的密度是ρ＝＝ g·cm－3。
2．(2018·全国卷Ⅱ·35)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：
H2S
S8
FeS2
SO2
SO3
H2SO4
熔点/℃
－85.5
115.2
>600
(分解)
－75.5
16.8
10.3
沸点/℃
－60.3
444.6
－10.0
45.0
337.0
回答下列问题：
(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)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__×1021____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__a____nm。
解析：FeS2晶体的晶胞中Fe2＋位于立方体的棱上和体心，因此一个晶胞中含有Fe2＋为12×＋1＝4(个)，含有S为6×＋8×＝4(个)，因此一个晶胞中含有4个FeS2，因此晶体的密度为ρ＝＝ g·cm－3＝×1021 g·cm－3。S形成正八面体，其中四个S形成的正方形的对角线即为晶胞的边长a nm，若正八面体的边长x，则x＝a，因此x＝ nm＝ nm。
3．(2018·全国卷Ⅲ·35)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：
(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为__六方最密堆积____。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为______g·cm－3(列出计算式)。
解析：(5)结合题中所给金属锌晶体中的原子堆积方式，可知这种堆积方式称为六方最密堆积。
六棱柱底边边长为a cm，可求六棱柱底面积＝6××a×a×sin60°＝6×a2，六棱柱高为c cm，则六棱柱的体积＝6×a2 c；一个金属锌晶胞中含有锌原子数＝12×＋2×＋3＝6，然后根据密度的计算公式：ρ＝＝
4．(2017·新课标Ⅲ卷)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：
(5)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420 nm，则r(O2－)为__0.148____nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为__0.076____nm。
解析：(5)由题意知在MgO中，阴离子作面心立方堆积，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触，所以a＝2r(O2－)，r(O2－)＝0.148 nm；MnO的晶胞参数比MgO更大，说明阴离子之间不再接触，阴阳离子沿坐标轴方向接触，故2[r(Mn2＋)＋r(O2－)]＝a'，r(Mn2＋)＝0.076 nm。
5．(2017·江苏卷)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(5)某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为__Fe3CuN____。
图1 FexNy晶胞结构示意图 图2 转化过程的能量变化
解析：(5)能量低更稳定，Cu代替a位置的Fe(顶点上的Fe)，晶胞中Cu个数为8×＝1，Fe个数为6×＝3，N个数为1，化学式为Fe3CuN。
第三章 学业质量标准检测
(90分钟，100分)
一、选择题(本题包括17个小题，每小题3分，共51分)
1．由单质形成的晶体一定不存在的微粒是( C )
A．原子 B．分子
C．阴离子 D．阳离子
解析：由单质形成的晶体可能有：硅、金刚石(原子晶体)，S8、Cl2(分子晶体)，Na、Mg(金属晶体)，在这些晶体中，构成晶体的微粒分别是原子、分子、金属阳离子和自由电子，构成离子晶体的微粒是阴、阳离子，但离子晶体不可能是单质。
2．下列对化学知识概括合理的是( C )
A．原子晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体中都一定存在化学键
B．同素异形体之间的转化都是物理变化
C．原子晶体的熔点不一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点不一定比金属晶体的低
D．一种元素可能有多种氧化物，但同种化合价只对应一种氧化物
解析：稀有气体的晶体中不含有化学键，A项错；3O22O3是化学变化，B项错；晶体硅的熔点比钨低，蔗糖的熔点比汞高，C项正确；N元素显＋4价的氧化物有NO2、N2O4，D项错。
3．下列叙述中正确的是( B )
A．干冰升华时碳氧键发生断裂
B．CaO和SiO2晶体中都不存在单个小分子
C．Na2O与Na2O2所含的化学键类型完全相同
D．Br2蒸气被木炭吸附时共价键被破坏
解析：A、D两项所述变化属于物理变化，故化学键未被破坏，所以A、D两项错误；C选项中，Na2O只含离子键，Na2O2既有离子键又有非极性键，所以C项错误，故选B。
4．下列晶体分类中正确的一组是( C )
选项
离子晶体
原子晶体
分子晶体
A
NaOH
Ar
SO2
B
H2SO4
石墨
S
C
CH3COONa
水晶
D
Ba(OH)2
金刚石
玻璃
5．关于晶体的下列说法正确的是( B )
A．化学键都具有饱和性和方向性
B．晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子
C．氢键具有方向性和饱和性，也属于一种化学键
D．金属键由于无法描述其键长、键角，故不属于化学键
解析：离子键、金属键没有饱和性、方向性；氢键不属于化学键；金属键属于化学键。
6．制造光导纤维的材料是一种很纯的硅氧化物，它是具有立体网状结构的晶体，下图是简化了的平面示意图，关于这种制造光纤的材料，下列说法正确的是( C )
A．它的晶体中硅原子与氧原子数目比是1︰4
B．它的晶体中硅原子与氧原子数目比是1︰6
C．这种氧化物是原子晶体
D．这种氧化物是分子晶体
解析：由题意可知，该晶体具有立体网状结构，是原子晶体，一个Si原子与4个O原子形成4个Si—O键，一个O原子与2个Si原子形成2个Si—O键，所以在晶体中硅原子与氧原子数目比是1︰2。
7．金属晶体和离子晶体是重要晶体类型。下列关于它们的说法中，正确的是( C )
A．金属晶体和离子晶体都能导电
B．在镁晶体中，1个Mg2＋只与2个价电子存在强烈的相互作用
C．金属晶体和离子晶体都可采取“紧密堆积”方式
D．金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等强烈的相互作用，很难断裂，因而都具有延展性
解析：离子晶体在固态时不导电；在金属晶体中，自由电子为整块金属所有，不专属于某个离子；金属键和离子键均无方向性和饱和性，使两类晶体均采取“紧密堆积”方式；离子晶体无延展性。
8．按原子序数递增的顺序(稀有气体除外)，对第三周期元素性质的描述正确的是( C )
A．原子半径和离子半径均减小
B．氧化物对应的水化物碱性减弱，酸性增强
C．单质的晶体类型金属晶体、原子晶体和分子晶体
D．单质的熔点降低
解析：Na、Mg、Al是金属晶体，Si是原子晶体，P、S、Cl2是分子晶体，C正确。
9．下列说法正确的是( C )
A．用乙醇或CCl4可提取碘水中的碘单质
B．NaCl和SiC晶体熔化时，克服粒子间作用力的类型相同
C．24Mg32S晶体中电子总数与中子总数之比为1︰1
D．H2S和SiF4分子中各原子最外层都满足8电子结构
解析：A选项，用于从碘水中萃取碘的溶剂必须不能与水混溶，因此CCl4可以，而乙醇不可以；B选项，晶体熔化时NaCl破坏离子键，而SiC破坏共价键；C选项，24Mg32S 电子总数为12＋16＝28，而中子数为(24－12)＋(32－16)＝28，故二者比例1︰1；D选项，H2S中氢原子成键后最外层电子数为2。
10．氮氧化铝(AlON)属原子晶体，是一种超强透明材料。下列描述中错误的是( D )
A．AlON和石英的化学键类型相同
B．AlON和石英晶体类型相同
C．AlON和Al2O3的化学键类型不同
D．AlON和Al2O3晶体类型相同
解析：AlON与石英(SiO2)均为原子晶体，所含化学键均为共价键，A、B正确；Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，C正确、D错误。
11．观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法不正确的是( B )
HCN
S8
SF6
B12结构单元
结构
模型
示意图
备注
—
易溶于CS2
—
熔点1 873 K
A．HCN的结构式为H—C≡N，分子中含有2个σ键和2个π键
B．固态硫S8属于原子晶体
C．SF6是由极性键构成的非极性分子
D．单质硼属原子晶体，结构单元中含有30个B—B键
解析：“C≡N”键中含有1个σ键和2个π键，所以H—C≡N中共有2个σ键和2个π键，A项正确；B属于分子晶体，B项错；SF6是正八面体对称结构。是非极性分子，C项正确；硼晶体的结构单元中有12个B原子，每个原子形成5个B—B键，而每个B—B键为2个原子所共有，所以B—B键数为12×5/2＝30个，D项正确。
12．X、Y都是ⅡA族(Be除外)的元素，已知它们的碳酸盐的热分解温度：T(XCO3)>T(YCO3)，则下列判断不正确的是( A )
A．晶格能：XCO3>YCO3
B．阳离子半径：X2＋>Y2＋
C．金属性：X>Y
D．氧化物的熔点：XO
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．CF4、SiF4、GeF4、SnF4的熔点和沸点逐渐升高
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键的键长比Si—Si键的键长短，C—C键的键能比Si—Si键的键能大，也与化学键的强弱有关；KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低，这是因为它们中的离子键的强度逐渐减弱，与化学键的强弱有关；CF4、SiF4、GeF4、SnF4的熔点和沸点逐渐升高，这是因为分子间作用力随相对分子质量的增大而增大，与化学键的强弱无关。
14．下列说法正确的是( D )
A．熔点：锂<钠<钾<铷<铯
B．由于HCl的分子间作用力大于HI，故HCl比HI稳定
C．等质量的金刚石和石墨晶体所含碳碳键的数目相等
D．已知AB的离子晶体结构如右上图所示，则每个A＋周围距离最近且等距的B－有8个
解析：A项熔点应逐渐降低；B项HCl比HI稳定是因为H—Cl键比H—I键牢固的缘故；C项12 g金刚石中含2 mol C—C键，12 g石墨中含有1.5 mol C—C键；D项中每个A＋被8个B－所形成的立方体包围，B－亦被8个A＋所形成的立方体包围。
15．下列说法中正确的是( C )
A．Na2O2晶体中的阳离子与阴离子个数比为1︰1
B．石墨晶体中C原子数与C—C共价键数比为1︰3
C．3HO与2HO分子中的质子个数比为1︰1
D．冰晶体中H2O分子个数与氢键数目比为1︰4
解析：Na2O2晶体中的阳、阴离子为Na＋、O，其个数比为2︰1，A项错；石墨中1个C原子形成×3＝个共价键，C原子数与C—C共价键数比为2︰3，B项错；D项冰晶体中一个水分子可形成四个氢键，但是每个氢键被2个H2O分子共有，故H2O分子个数与氢键数目比为1︰2，D项错；C项不论何种水，其质子数均为10，C项正确。
16．硼化镁在39 K时具有超导性。在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼的相间排列，下图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿z轴方向的投影(黑球是硼原子投影，白球是镁原子投影)，下图中硼原子和镁原子投影在同一平面上。根据图确定硼化镁的化学式为( B )
A．MgB B．MgB2
C．Mg2B D．MgB6
17．钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其结构如图所示，有关说法正确的是( C )
A．该晶体为分子晶体
B．晶体的化学式为Ba2O2
C．该氧化物的电子式为
D．与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有6个
解析：钡是活泼的金属，形成的氧化物是离子晶体，选项A不正确；根据晶胞可知钡原子的个数是8×＋6×＝4，而O个数是12×＋1＝4，所以化学式应该是BaO2，选项B不正确，而选项C正确；与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有12个，选项D不正确。
二、非选择题(本题包括5小题，共49分)
18．(10分)(2018·广东珠海一模)(1)固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类，可通过__X－射线衍射____方法区分晶体、非晶体和准晶体，以色列科学家丹尼尔·谢赫特曼因发现锰的化合物准晶体而独享了2011年诺贝尔化学奖。基态Mn原子的电子排布式为__[Ar]3d54s2____。
(2)PCl3的立体构型为__三角锥形____，中心原子的杂化轨道类型__sp3____。
(3)硼的卤化物在工业中有重要作用，硼的四种卤化物的沸点如下表所示。
BF3
BCl3
BBr3
BI3
沸点/K
172
285
364
483
①四种卤化物沸点依次升高的原因是__分子结构相似，相对分子质量增大，分子间作用力逐渐增强____。
②B、C、N、O三种元素第一电离能由小到大的顺序为__B
(4)碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题
①石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm，其原因是金刚石中只存在C—C间的__σ____共价键，而石墨层内的C—C间存在__σ、π____键。
②金刚石晶胞含有__8____个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率____ __ (不要求计算结果)。
解析：(1)固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类，可通过X－射线衍射方法区分晶体、非晶体和准晶体，以色列科学家丹尼尔·谢赫特曼因发现锰的化合物准晶体而独享了2011年诺贝尔化学奖。锰是25号元素，基态Mn原子的电子排布式为[Ar]3d54s2，故答案为：X－射线衍射； [Ar]3d54s2；
(2)PCl3中P原子与3个氯原子相连，含有1个孤电子对，立体构型为三角锥形，中心原子的杂化轨道类型为sp3杂化，故答案为：三角锥形；sp3；
(3)①硼的四种卤化物均为分子晶体，且分子结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，沸点依次升高，故答案为：分子结构相似，相对分子质量增大，分子间作用力逐渐增强；
②同一周期，从左到右，元素的第一电离能逐渐增大，但N原子的2p为半充满结构，均为稳定，第一电离能最大，B、C、N、O三种元素第一电离能由小到大的顺序为B
(4)①金刚石中碳原子以sp3杂化，形成四条杂化轨道，全部形成σ键；石墨中碳原子以sp2杂化，形成三条杂化轨道，还有一条为杂化的p轨道，三条杂化轨道形成σ键，而未杂化p轨道形成π键，故答案为：σ；σ、π；
②晶胞中顶点微粒数为：8×＝1，面心微粒数为：6×＝3，体内微粒数为4，共含有8个碳原子；晶胞内含有四个碳原子，则晶胞体对角线长度与四个碳原子直径相同，即a＝8r，r＝a；碳原子的体积为：8××π×r3，晶胞体积为：a3，碳原子的空间利用率为：＝＝＝，故答案为8；。
19．(10分)已知周期表中，元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题：
(1)W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶体类型是__原子晶体____。
(2)Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是__NO2和N2O4____。
(3)R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式是__As2S5____。
(4)这5种元素的氢化物分子中：
①立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是(填化学式)__NH3、AsH3、PH3____，其原因是__NH3分子间存在氢键，所以沸点最高，相对分子质量AsH3大于PH3，分子间作用力AsH3大于PH3，故AsH3沸点高于PH3____；
②电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是__SiH4正四面体，PH3三角锥形，H2S角形(V形)____。
(5)W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合物W(QH2)4和HCl气体；W(QH2)4在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式(各物质用化学式表示)是__SiCl4＋4NH3Si(NH2)4＋4HCl,3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑____。
解析：本题可结合问题作答。W的氯化物为正四面体结构，则应为SiCl4或CCl4，又W与Q形成高温陶瓷，故可推断W为Si。(1)SiO2为原子晶体。(2)高温陶瓷可联想到Si3N4，Q为N，则有NO2与N2O4之间的相互转化关系。(3)Y的最高价氧化物对应的水化物为强酸，且和Si、N等与同一元素相邻，则只能是S，R为As，所以R的最高价化合物应为As2S5。(4)显然X为磷元素。①氢化物沸点顺序为NH3>AsH3>PH3，因为前者中含有氢键，后两者构型相同，分子间作用力不同。
②SiH4、PH3和H2S的电子数均为18，结构分别为正四面体形、三角锥形和V形。(5)由题中所给出的含字母表示的化学式可以写出具体的物质，然后配平即可。
20．(9分)(2018·陕西二模)铜及其合金是人类最早使用的金属材料，铜的化合物在现代生活和生产中有着广泛的应用。
(1)铜的熔点比钙的高，其原因是__铜的金属键强度大于钙____。
(2)金属铜的堆积方式为下图中的__C____(填字母序号)。
(3)科学家通过 X 射线推测，胆矾的结构如下图所示。
胆矾的阳离子中心原子的配位数为__4____，阴离子的空间构型为__正四面体____。胆矾中所含元素的电负性从大到小的顺序为__O>S>H>Cu____(用元素符号作答)。
(4)铜与Cl原子构成晶体的晶胞结构如图所示，该晶体的化学式为__CuCl____，已知该晶体的密度为 4.14 g/cm3，则该晶胞的边长为______pm(写计算式)。将该物质气化后实验测定其蒸汽的相对分子质量为 198，则其气体的分子式为__Cu2Cl2____。
解析：(1)铜的原子半径比钙小，金属键比钙强，因此铜的熔点比钙的高，故答案为：铜的金属键强度大于钙；
(2)金属铜的晶胞为面心立方堆积，A为体心立方，B为简单立方，C为面心立方，D为六方堆积，故选C；
(3)根据图示，胆矾晶体中铜离子周围有4个水分子，配位数＝4，阴离子为硫酸根离子，S的价层电子对数＝4，采用sp3杂化，空间构型为正四面体；元素的非金属性越强，电负性数值越大，胆矾中所含元素O、S、H、Cu的电负性从大到小的顺序为O>S>H>Cu，故答案为：4；正四面体；O>S>H>Cu；
(4)由晶胞结构可知，Cu原子处于晶胞内部，晶胞中含有4个Cu原子，Cl原子属于顶点与面心上，晶胞中含有Cl原子数目为8×＋6×＝4，故化学式为CuCl，一个晶胞的质量为，则晶胞的边长＝＝cm＝×1010pm，该气体的最简式为CuCl，设该气体的化学式为(CuCl)n，蒸汽的相对分子质量为198，则n＝＝2，化学式为Cu2Cl2，故答案为：CuCl；×1010；Cu2Cl2。
21．(10分)下图为几种晶体或晶胞的示意图：
请回答下列问题：
(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是__金刚石晶体____。
(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为__金刚石、MgO、CaCl2、冰、干冰_____。
(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能__小于____(填“大于”或“小于”)MgO晶体，原因是__MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；且r(Mg2＋)
(5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是__H2O分子之间能形成氢键____。
解析：(1)冰晶体、干冰晶体均为分子晶体，粒子间通过分子间作用力结合成晶体，Cu晶体中微粒间通过金属键结合形成晶体，MgO和CaCl2晶体中微粒之间通过离子键结合形成晶体。(2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷有关，离子半径越小，离子所带电荷越大，则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体，熔点最高，冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。(4)铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析：8×＋6×＝4，氯化钙类似于氟化钙，Ca2＋的配位数为8，Cl－配位数为4。
22．(10分)(2018·河北石家庄一模)铜及其化合物在化工生产中有着广泛的应用。回答下列问题：
(1)铜元素在元素周期表中的位置为__第四周期第ⅠB族____，基态Cu原子核外电子占据的原子轨道数为__15____。
(2)向硫酸铜溶液中加入乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH3)溶液后，每个Cu2＋可与两个乙二胺分子形成四配位离子，导致溶液由蓝色变为紫色。
①乙二胺分子中C、N原子的杂化轨道类型分别为__sp3____、__sp3____。
②与硫酸根离子互为等电子体的分子为__CCl4、CBr4、SiCl4、SiF4、Cl2O3(答案合理即可)____(任写一种)。
③四配位离子的结构式为______，该离子中所有元素的电负性由大到小的顺序为__N＞C＞H＞Cu____。
解析：(1)考查元素周期表的位置、能级，Cu位于第四周期IB族，基态Cu原子电子排布式为[Ar]3d104s1，s能级有1个原子轨道，p能级有3个原子轨道，d能级有5个原子轨道，因此Cu原子核外电子占据轨道数为15个；(2)考查杂化类型的判断、等电子体、电负性、配位键，①根据乙二胺的结构简式，C有4个σ键，无孤电子对数，因此C的杂化类型为sp3，N有3个σ键，1个孤电子对数，N的杂化类型为sp3；②根据等电子体的定义，与SO等电子体的分子是CCl4、CBr4、 SiCl4 、SiF4 、Cl2O3等；③乙二胺中N有孤电子对，Cu2＋提供空轨道，根据信息每个Cu2＋可与两个乙二胺分子形成四配位离子，结构式为。
综合学业质量标准检测
(90分钟，100分)
一、选择题(本题包括17个小题，每小题3分，共51分)
1．下列是同周期元素基态原子的最外层电子排布式，所表示的原子最容易得到电子的是( D )
A．ns2 B．ns2np1
C．ns2np4 D．ns2np5
解析：最容易得到电子，应该是最外层电子数大于等于4的原子，最外层电子数小于4的原子容易失去电子。首先排除A、B项。C和D项最外层电子一个是6，一个是7，故D项最容易得到电子。
2．(2016·上海十三校第一次联考)下列物质的熔点均按由高到低的次序排列，其原因是由于键能由大到小的是( B )
A．钠、干冰 B．金刚石、晶体硅
C．碘化氢、溴化氢 D．二氧化硅、二氧化碳
3．短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如下图所示。下列说法正确的是( A )
A．元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8
B．原子半径的大小顺序为：rX＞rY＞rZ＞rW＞rQ。
C．Y2－和Z3＋的核外电子数和电子层数都不相同
D．元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强
解析：X、Y、Z、W、Q分别为N、O、Al、S、Cl。A项，主族元素的最高正价等于最外层电子数，X为＋5价，Z为＋3价，两者之和为8，正确；B项，同一周期原子，核电荷数大的半径小，故半径从大到小为Z＞W＞Q＞X＞Y，B项错；C项，O2－和Al3＋的核外电子数和电子层数均相同，C项错；D项，非金属性S＜Cl，则最高价氧化物对应的水化物H2SO4＜HClO4，D项错。
4．下列关于金属晶体和离子晶体的说法，错误的是( A )
A．受外力作用时都易发生形变而破裂
B．都含有阳离子
C．一般都具有较高的熔点和沸点
D．都可采取“紧密堆积”结构
5．下列有关说法不正确的是( C )
A．C3H8中碳原子都采用的是sp3杂化
B．O2、CO2、N2都是非极性分子
C．酸性：H2CO3＜H3PO4＜H2SO4＜HClO
D．CO的一种等电子体为NO＋，它的电子式为[︰N⋮⋮O︰]＋
解析：HClO的酸性比H2CO3的酸性还弱。
6．下列叙述正确的是( A )
A．金属晶体的一个晶胞中所含的原子数：钾型＝镁型<铜型
B．在卤族元素(F、Cl、Br、I)的氢化物中，HF的沸点最低
C．CaH2、Na2O2晶体的阴、阳离子个数比分别为2∶1、1∶1
D．晶体熔点：金刚石>食盐>干冰>冰
解析：A项中1个晶胞内的原子数分别是2、2、4，正确；B项HCl的沸点最低，D项熔点冰>干冰；C项Na2O2中阴离子(O)与阳离子(Na＋)个数比为1∶2。
7．下列物质的性质与氢键无关的是( C )
A．冰的密度比水的密度小
B．氨气极易溶于水
C．SbH3的沸点比PH3的高
D．溶解度：邻羟基苯甲醛<对羟基苯甲醛
解析：SbH3的沸点比PH3的高是因为前者的相对分子质量大于后者，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，与氢键无关。
8．下列说法或有关化学用语的表达正确的是( B )
A．在基态多电子原子中，p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
B．基态Fe原子的外围电子排布图为：
C．因氧元素电负性比氮元素大，故氧原子第一电离能比氮原子第一电离能大
D．根据原子核外电子排布的特点，Cu在周期表中属于s区元素
解析：原子中2p电子的能量小于3s电子，I1(O)＜I1(N)，Cu元素在ds区。
9．有5种元素X、Y、Z、Q、T。X原子M层上有2个未成对电子且无空轨道；Y原子的特征电子构型为3d64s2；Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道；Q原子的L电子层的P能级上只有一对成对电子；T原子的M电子层上p轨道半充满。下列叙述不正确的是( C )
A．元素Y和Q可形成化合物Y2O3
B．T和Z各有一种单质的空间构型为正四面体形
C．X和Q结合生成的化合物为离子化合物
D．ZO2是极性键构成的非极性分子
解析：X的电子排布式为1s22s22p63s23p4，为硫元素；Y的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，为铁元素；Z的电子排布式为1s22s22p2，为碳元素；Q的电子排布式为1s22s22p4，为氧元素；T的电子排布式为1s22s22p63s23p3，为磷元素。C项中X与Q形成的化合物SO2或SO3都为共价化合物，故C项不正确。
10．下列各组微粒的空间构型相同的是( C )
①NH3和H2O ②NH和H3O＋ ③NH3和H3O＋ ④O3和SO2 ⑤CO2和BeCl2 ⑥SiO和SO ⑦BF3和Al2Cl6
A．全部 B．除④⑥⑦以外
C．③④⑤⑥ D．②⑤⑥
解析：等电子体一般具有相同的空间构型。原子总数相同、价电子总数或最外层电子总数相同的粒子称为等电子体。NH3和H3O＋、O3和SO2、SiO和SO互为等电子体，而CO2和BeCl2均为直线形结构，故选③④⑤⑥。
11．下列关于晶体的说法中，不正确的是( D )
①晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性 ②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 ③共价键可决定分子晶体的熔、沸点 ④MgO的晶格能远比NaCl大，这是因为前者离子所带的电荷数多，离子半径小 ⑤晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列 ⑥晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定 ⑦干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻；CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6
A．①②③ B．②③④
C．④⑤⑥ D．②③⑦
解析：②中含有金属阳离子的晶体可能是离子晶体或金属晶体；③中分子晶体的稳定性等化学性质与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关；⑦中CsCl晶体中阴、阳离子的配位数为8，NaCl晶体中阴、阳离子的配位数为6。
12．甲～己元素在周期表中的相对位置如图。甲是形成化合物种类最多的元素，乙比甲原子序数多6，丁、戊、己属同周期元素，下列判断错误的是( D )
A．乙的单质在空气中燃烧生成的化合物只含离子键
B．丙、己位于金属与非金属过渡线附近
C．丁与己核外电子数相差12
D．戊和己是过渡元素
解析：甲为碳、乙为镁、丁为Ca，己为Ge、丙为Si。己不是过渡金属元素，D错误。
13．关于化学式[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的下列说法中正确的是( C )
A．配位体是Cl－和H2O，配位数是9
B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋
C．内界和外界中的Cl－的数目比是1︰2
C．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀
解析：配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中配位体是Cl－和H2O，配位数是6、中心离子是Ti3＋，1个Cl－和5个H2O分子在内界、2个Cl－和1个H2O分子在外界，内界的Cl－不被沉淀。
14．下列说法正确的是( D )
A．熔点：锂<钠<钾<铷<铯
B．由于HCl的分子间作用力大于HI，故HCl比HI稳定
C．等质量的金刚石和石墨晶体所含碳碳键的数目相等
D．已知AB的离子晶体结构如右上图所示，则每个A＋周围距离最近且等距的B－有8个
解析：A项熔点应逐渐降低；B项HCl比HI稳定是因为H—Cl键比H—I键牢固的缘故；C项12 g金刚石中含2 mol C—C键，12 g石墨中含有1.5 mol C—C键；D项中每个A＋被8个B－所形成的立方体包围，B－亦被8个A＋所形成的立方体包围。
15．六氟化硫分子呈正八面体形(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起温室效应。下列有关六氟化硫的推测正确的是( C )
A．六氟化硫易燃烧生成二氧化硫
B．六氟化硫中各原子均达到8电子稳定结构
C．六氟化硫分子中的S—F键都是σ键，且键长、键能都相等
D．六氟化硫分子是极性分子
解析：SF6分子中，S和F的化合价分别是＋6和－1，S的化合价已达到最高价，不会再升高，而F的氧化性比O强，所以六氟化硫不易燃烧，A错；SF6分子中的硫原子并不是8电子稳定结构，氟原子满足8电子稳定结构，B错；SF6分子中只有S—F极性共价键，均为σ键，具有正八面体立方体构型的SF6是非极性分子。
16．下列说法中正确的是( D )
A．分子中共价键键能越高，键长越长，则分子越稳定
B．元素周期表中的ⅡA族和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键
C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D．N—N、N===N、NN键能之比为1.00︰2.17︰4.90，说明N2分子中π键键能>σ键键能
解析：A中，键长越长，键能越小；B中，ⅡA族中的Be和ⅦA族中的Cl，可以形成BeCl2分子，其中Be与Cl之间以共价键结合；C中，水分子中键角为105°。
17．下列有关物质性质、结构的表述均正确，且存在因果关系的是( B )
表述1
表述2
A
在水中，NaCl的溶解度比I2的溶解度大
NaCl晶体中Cl－与Na＋间的作用力大于碘晶体中分子间的作用力
B
通常条件下，CH4分子比PbH4分子稳定性高
Pb的原子半径比C的大，Pb与H之间的键能比C与H间的小
C
在形成化合物时，同一主族元素的化合价相同
同一主族元素原子的最外层电子数相同
D
P4O10、C6H12O6溶于水后均不导电
P4O10、C6H12O6均属于共价化合物
解析：A选项中，NaCl溶于水是离子晶体的特性，I2是非极性分子，在水中溶解度小；B选项中分子的稳定性与键能有关，所以正确；C中形成的化合物不一定是最高价或最低价化合物，所以不与最外层电子数呈因果关系；D选项P4O10溶于水生成电解质，可以导电，C6H12O6溶于水不导电，故表述Ⅰ不正确，Ⅰ和Ⅱ不存在因果关系。
二、非选择题(本题包括5小题，共49分)
18．(10分)填写下列空白[第(1)～(4)小题用元素符号填写]。
(1)第三周期原子半径最小的元素__Cl____。
(2)第一电离能最大的元素__He____。
(3)电负性最大的元素__F____。
(4)第四周期中第一电离能最小的元素__K____。
(5)含有8个质子，10个中子的原子的化学符号__O____。
(6)最外层电子排布为4s24p1的原子的核电荷数为__31____。
(7)周期表中最活泼的非金属元素原子的轨道表示式为______。
(8)某元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6，写出该元素原子的电子排布式是__1s22s22p63s2或[Ne]3s2____。
(9)写出铜元素在周期表中的位置__第四周期ⅠB族____，它位于__ds____区。
解析：根据元素在元素周期表中的位置和性质递变规律判断。
19．(9分)有A、B、C、D、E、F六种微粒，其中A～E五种微粒均由两种元素组成且均含10个电子，它们有如图所示的转化关系：
(1)写出微粒的空间构型：A__三角锥形____、C__正四面体形____。
(2)六种微粒中互为等电子体的是__H3O＋、NH3____(写微粒的化学式)。
(3)A～E五种微粒中含有配位键的是__H3O＋、NH____(写微粒的化学式)。
(4)E易溶于D，其原因是__一方面NH3是极性溶质，H2O是极性溶剂，根据相似相溶原理，极性溶质易溶于极性溶剂；另一方面NH3与H2O之间能形成作用力较强的氢键，从而增大其溶解度____。
(5)将过量的F滴加到CuSO4溶液中，生成深蓝色的溶液，该深蓝色物质的化学式是__Cu(NH3)4SO4____。
解析：由“A～E五种微粒均由两种元素组成且均含10个电子”知A～E是CH4、NH3、H2O、HF、OH－、H3O＋、NH中的任意五种，再结合其相互转化关系可推出A、B、C、D、E分别是H3O＋、OH－、NH、H2O、NH3。
20．(9分)(2018·潍坊一模)硼、氮、镁、铝、铜等在工业生产中都有广泛的用途。
(1)Cu＋基态核外电子排布式为__1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10____。
(2)金属Mg、Al中第一电离能较大的是__Mg____。
(3)化合物CH3COO[Cu(NH3)3·CO]中与Cu＋形成配离子的配体为__CO和NH3____(填化学式)。
(4)NH4NO3中N原子杂化轨道类型为__sp3和sp2____。C、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序为__0>N>C____，根据等电子原理，CO分子的结构式为__C≡O____。
(5)1mo1 CO(NH2)2·H2O2(过氧化尿素)中含有的σ键的数目为__10NA(或6.02×1024)____。
(6)氮化硼可用于制造飞机轴承，其晶胞如图所示，则处于晶胞顶点上的原子的配位数为__4____，若立方氮化硼的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则距离最近的两个N原子之间的距离为______cm。
21．(7分)Ⅰ.砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长，耗能少。已知砷化镓的晶胞结构如图所示。请回答下列问题：
(1)下列说法正确的是__BC____(填序号)。
A．砷化镓晶胞结构与NaCl相同
B．第一电离能As>Ga
C．电负性As>Ga
D．原子半径As>Ga
(2)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃下反应制得，反应的方程式为__(CH3)3Ga＋AsH3GaAs＋3CH4 ____；
(3)AsH3空间构型为__三角锥____；已知(CH3)3Ga为非极性分子，则其中镓原子的杂化方式为__sp2____；
Ⅱ.金属铜的导电性仅次于银，居金属中的第二位，大量用于电气工业。
(4)请解释金属铜能导电的原因__铜是金属晶体，由金属阳离子和自由电子构成，自由电子在外加电场的作用下可发生定向移动____，Cu2＋的核外电子排布式为__[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9____。
(5)在硫酸铜溶液中通入过量的氨气，小心蒸发，最终得到深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4晶体，晶体中含有的化学键除普通共价键外，还有__离子键____和__配位键____。
22．(14分)(2018·甘肃兰州二模)下表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。
请回答：
(1)在周期表给出的10种元素中，电负性最小的元素基态原子的电子排布式为__1s22s22p63s23p64s2____。
(2)在周期表给出的10种元素中，最外层未成对电子数与最外层成对电子数的个数比为3：2的元素与短周期最外层没有未成对电子数的元素形成的化合物是__Mg3N2____(填化学式)，所含化学键类型是__离子键____。
(3)关于元素①与元素⑤形成的1︰1的化合物，下列说法正确的是__C____(填字母序号)。
A．该化合物中的所有原子都满足最外层8电子稳定结构
B．该化合物分子中σ键和π键数目比为1︰1
C．该化合物是由极性键和非极性键形成的极性分子
D．该化合物分子的空间构型为直线形
(4)在①与③形成的相对分子质量最小的化合物A中，元素③的杂化类型是__sp3____，写出与化合物A互为等电子体的一种阳离子__H3O＋____(填离子符号)。
(5)元素⑧的＋3价化合物MCl3·6H2O 有三种不同颜色的异构体，为探究MCl3溶液析出的暗绿色晶体的化学式，取0.010 molMCl3·6H2O配成溶液，滴加足量AgNO3溶液，得到沉淀2.870 g，该晶体的化学式为__B____(填字母序号)。
A．[M(H2O)6]Cl3 B．[M(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C．[M(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
(6)元素⑩与元素⑤形成一种化合物其晶胞结构如下图所示，该化合物的化学式为__Cu2O____，若该晶体密度为dg/cm3，晶胞参数为a pm，则阿伏加德罗常数的值NA 为__288×1030/da3____。
解析：(1)根据元素在周期表中的位置可知，①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩分别是H、B、N、Mg、O、S、Ca、Fe、Ni、Cu元素，其中Ca元素金属性最强，则Ca元素电负性最小，Ca为第四周期第ⅡA族元素，其基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p64s2。
(2)在H、B、N、Mg、O、S、Ca、Fe、Ni、Cu等10种元素中，最外层未成对电子数与最外层成对电子数的个数比为3︰2的元素是N，属于短周期最外层没有未成对电子数的元素是Mg，二者形成的化合物是Mg3N2；Mg3N2是由Mg2＋和N3－构成的，所含化学键类型是离子键。
(3)元素①与元素⑤形成的1︰1的化合物是H2O2，该化合物中的氢原子满足最外层2电子稳定结构，故A错误；H2O2中只存在共价单键，所以只存在σ键，故B错误；H2O2中氧原子间是非极性键、氢原子和氧原子间是极性键，分子不是直线型的，而是折线型的，正负电荷中心不重合，为极性分子，故C正确、D错误。
(4)H与N形成的相对分子质量最小的化合物是NH3，氨气中价层电子对个数＝3＋(5－3×1)＝4且含有1个孤电子对，所以N原子采用sp3杂化；等电子体是指价电子数和原子数(氢等轻原子不计在内)相同的分子、离子或原子团，所以与化合物NH3互为等电子体的阳离子较多，例如：H3O＋、NH、Na＋、Mg2＋、Al3＋等。
(5)由已知0.010 mol该物质与足量AgNO3溶液，得到沉淀2.870 g，即n(Cl－)＝n(AgCl)＝2.870 g÷0.02 mol，所以符合条件的异构体中有2个Cl－(－1价的Cl)，根据正负化合价代数和相等可得，该晶体的化学式为[M(H2O)5Cl]Cl2·H2O，故选B。
(6)元素⑩为Cu，元素⑤为O，由二者形成化合物晶胞结构图可得：Cu原子数为4，O原子数为1＋8×＝2，所以该化合物的化学式为：Cu2O；a pm＝a×10－10cm，该晶体密度为d g/cm3，则晶胞质量：g＝d g/cm3×(a×10－10)3cm3，所以NA＝288×1030/da3。
章末复习提升
固体
固体
固体
固体
固体
固体
专题一 “三键一力”的比较
离子键
共价键
金属键
分子间作用力
非极性键
极性键
配位键
范德华力
氢键
本质
阴、阳离子间通过静电作用形成
相邻原子间通过共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用形成
金属阳离子与自由电子间作用
静电作用
成键条件
(元素种类)
成键原子的得、失电子能力差别很大
成键原子相同
成键原子不同，但得、失电子能力差别较小
成键原子一方有孤电子对(配位体)，另一方有空轨道
金属单质或合金
氢键的形成条件是分子中存在强极性的N—H、O—H或F—H键
特征
无方向性、饱和性
有方向性、饱和性
无方向性、饱和性
氢键有饱和性和方向性，范德华力无
表示
方法
电子式
H︰H
—
氢键：X—H…Y
结构式
H—H
H—Cl
存在的表现形式(举例)
离子化合物(离子晶体)
非金属单质，共价化合物，部分离子化合物如Na2O2
共价化合物，离子化合物
离子化合物如NH4Cl，共价化合物如Al2Cl6
金属单质晶体或合金
分子间均存在范德华力，部分分子的分子间或分子内存在氢键
作用力大
小比较
一般阴、阳离子电荷越多，半径越小，离子键越强
成键原子电负性差值越大，键的极性越强；键能越大，键长越小，共价键越稳定(牢固)
金属阳离子半径越小，价电子数越多，金属键越强
相对分子质量和分子极性影响范德华力大小，电负性和原子半径影响氢键强弱
化学键≫氢键>范德华力
典例1 在下列化学反应中，既有离子键、极性键、非极性键断裂，又有离子键、极性键、非极性键形成的是( A )
A．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
B．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑
C．Cl2＋H2O===HClO＋HCl
D．NH4Cl＋NaOHNaCl＋NH3↑＋H2O
解析：化学反应是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。A反应中既有Na＋与O之间的离子键、O中的氧氧非极性键，H2O中氢氧极性键的断裂，又有生成物中Na＋与OH－之间的离子键、OH－中的氢氧极性键、O2中氧氧非极性键的形成，符合题意；B反应中缺少非极性键的形成，不符合题意；C反应中没有离子键的断裂和形成，也没有非极性键的形成，不符合题意；D反应中没有非极性键的断裂和形成，不符合题意。
〔变式训练1〕 下列说法正确的是( B )
A．化学键都具有饱和性和方向性
B．晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子
C．氢键具有方向性和饱和性，也属于一种化学键
D．金属键由于无法描述其键长、键角，故不属于化学键
解析：离子键、金属键没有饱和性、方向性；氢键不属于化学键；金属键属于化学键。
专题二 四种晶体类型的性质比较
晶体
分子晶体
离子晶体
金属晶体
原子晶体
构成粒子
分子
阴、阳离子
金属离子、自由电子
原子
粒子间作用
范德华力(少数有氢键)
离子键
金属键
共价键
性
质
熔、沸点
较低
较高
一般较高
很高
硬度
小
略硬而脆
较大
很大
溶解性
相似相溶
多数溶于水
不溶，有些
与水反应
不溶
机械加
工性能
不良
不良
良好
不良
导电性
固态、液态不导电，部分溶于水导电
固态时不导电，熔化时、能溶于水的溶于水时导电
固态时导电，熔化时导电
大部分固态、熔化时都不导电
作用力
大小规律
组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大
离子的电荷多、半径小，离子键强
金属原子的价电子数多、半径小，金属离子与自由电子间的作用力强
共价键短(电子云重叠多)、原子半径小，键牢固
典例2 下列关于晶体的说法正确的组合是( D )
①分子晶体中都存在共价键
②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
③金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低
④离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键
⑤CaTiO3晶体中(晶胞结构如图所示)每个Ti4＋和12个O2－相紧邻
(图中Ca2＋、O2－、Ti4＋分别位于立方体的体心、面心和顶点)
⑥SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
⑦晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
⑧氯化钠熔化时离子键被破坏
A．①②③⑥ B．①②④
C．③⑤⑦ D．③⑤⑧
解析：稀有气体的晶体内不含化学键；金属晶体中含阳离子和自由电子，无阴离子；离子晶体内可能有共价键；SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子以共价键相结合；分子的稳定性由共价键的键能决定，与分子间作用力无关。
〔变式训练2〕 下列各项所述的数字不是12的是( B )
A．在NaCl晶体中，与一个Na＋最近的且距离相等的Na＋的个数
B．在金刚石晶体中，最小的环上的碳原子个数
C．在二氧化硅晶体中，最小的环上的原子个数
D．干冰晶体中每个CO2分子周围最近且距离相等的CO2分子的个数
解析：金刚石晶体中，最小的环上有6个碳原子。
知识点三 判断晶体类型
1．依据物质的分类判断
(1)金属氧化物(如K2O等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
(2)金属单质(除汞外)与合金是金属晶体。
(3)常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。
(4)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。
2．根据物质的物理性质判断晶体的类型
(1)在常温下呈气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)，如H2O、H2等。对于稀有气体，虽然构成物质的微粒为原子，但应看作单原子分子，因为微粒间的相互作用力是范德华力，而非共价键。
(2)在熔融状态下能导电的晶体(化合物)是离子晶体。如：NaCl熔融后电离出Na＋和Cl－，能自由移动，所以能导电。
(3)有较高的熔点，硬度大，并且难溶于水的物质大多为原子晶体，如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。
(4)易升华的物质大多为分子晶体。
3．根据物质所含化学键的类型判断晶体的类型
(1)离子晶体与化学键的关系：
①离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键。注意，可以再细化：离子晶体中一定含有离子键，可能含有极性共价键、非极性共价键、配位键。
②含有离子键的化合物一定是离子化合物。
③离子晶体一定是由阴、阳离子构成的，但晶体中可以含有分子，如结晶水合物。
④离子晶体中一定含有阳离子，但含有阳离子的晶体不一定是离子晶体。
⑤非金属元素也可以形成离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等都是离子化合物。
(2)分子晶体与分子间作用力及化学键的关系：
①分子晶体中一定含有分子间作用力。
②稀有气体形成的晶体是分子晶体，而稀有气体是单原子分子，其晶体中只含有分子间作用力。
③除稀有气体外的其他分子晶体均含有分子间作用力和分子内共价键。
④分子晶体中的分子间作用力决定物质的物理性质(如熔点、硬度、溶解性等)，而共价键决定分子的化学性质。
(3)原子晶体与化学键的关系：
①原子晶体中一定有共价键，且只有共价键，无分子间作用力。
②原子晶体一定是由原子构成的，可以是同种元素的原子，也可以是不同种元素的原子。
③共价化合物形成的晶体可能是原子晶体，也可能是分子晶体。
典例3 分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：
(1)碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融状态下不导电__原子晶体____。
(2)溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融状态下不导电__分子晶体____。
(3)五氟化钒，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等__分子晶体____。
(4)溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中能导电__离子晶体____。
解析：晶体的熔点高低、熔融态能否导电及溶解性等性质相结合，是判断晶体类型的重要依据。原子晶体和离子晶体的熔点都很高或较高，两者最大的差异是熔融态的导电性不同。原子晶体熔融态不导电，离子晶体熔融时或水溶液都能导电。原子晶体和分子晶体的区别则主要在于熔沸点有很大差异。一般原子晶体和分子晶体熔融状态时都不能导电。另外易溶于一些有机溶剂往往也是分子晶体的特征之一。
〔变式训练3〕 现有5种固态物质：氯化钠、硼、石墨、锑、氖。将符合信息的物质名称和所属晶体类型填在表格中：
编号
信息
物质
名称
晶体
类型
(1)
熔点811℃，硬度较大，易溶于水，水溶液或熔融态时均能导电
__氯化钠____
__离子晶体____
(2)
熔点630.74℃，沸点1 750℃，导电
__锑____
__金属晶体____
(3)
由分子间作用力结合而成，熔点很低，化学性质稳定
__氖____
__分子晶体____
(4)
由共价键结合成空间网状结构的晶体，熔点2 300℃，沸点2 550℃，硬度大
__硼____
__原子晶体____
(5)
由共价键结合成层状结构的晶体，熔点高、能导电，具有滑腻感
__石墨____
__混合晶体____
知识点四 物质熔沸点高低的比较
首先判断物质的状态：固体>液体>气体，如I2>Hg>O2。
1．不同晶型的物质的熔沸点高低顺序一般是：原子晶体>离子晶体>分子晶体。同一晶型的物质，则晶体内部结构微粒间的作用越强，熔沸点越高。
2．原子晶体要比较共价键的强弱，一般地说，原子半径越小，形成的共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔沸点越高。
如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
键长：C—C
3．离子晶体要比较离子键的强弱。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
4．分子晶体：
(1)组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，如熔沸点：O2>N2，HI>HBr>HCl，I2>Br2>Cl2>F2。
(2)组成和结构不相似的物质，分子极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：CO>N2。
(3)在同分异构体中，一般地说，支链数越多，熔沸点越低，如熔沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；同分异构体的芳香烃及其衍生物，其熔沸点高低顺序是邻>间>对位化合物。
5．金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属阳离子与自由电子间的作用越强，金属熔沸点就越高。
典例4 下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是( A )
A．SiO2、CsCl、CBr4、CF4 B．SiO2、CsCl、CF4、CBr4
C．CsCl、SiO2、CBr4、CF4 D．CF4、CBr4、CsCl、SiO2
解析：SiO2是原子晶体，CsCl是离子晶体，一般来说，原子晶体的熔点高于离子晶体。CBr4和CF4都是分子晶体，一般来说，组成相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高。所以熔点由高到低的顺序是：SiO2>CsCl>CBr4>CF4。
〔变式训练4〕 下列各物质中，按熔沸点由低到高排列正确的是__AE____。
A．KCl、NaCl、MgCl2、MgO B．金刚石、SiC、SiO2、硅
C．H2O、H2S、H2Se、H2Te D．Na、K、Rb、Al
E．CO2、Na、KCl、SiO2F.O2、I2、Hg、MgCl2
G．钠、钾、钠钾合金H.CH4、H2O、HF、NH3
I．CH4、C2H6、C4H10、C3H8
J．CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4
解析：A中离子半径：K＋>Na＋，O2－>Cl－，离子电荷K＋＝Na＋
1．熟悉几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目
A．NaCl(含4个Na＋，4个Cl－)
B．干冰(含4个CO2)
C．CaF2(含4个Ca2＋，8个F－)
D．金刚石(含8个C)
E．体心立方(含2个原子)
F．面心立方(含4个原子)
2．掌握晶胞的基本计算方法
(1)晶胞中所含粒子数的计算方法——均摊法
原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞
所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是。
(2)计算方法
特别注意：①当晶胞为六棱柱时，其顶点上的粒子被6个晶胞共用，每个粒子属于该晶胞的部分为；而不是。
②审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶体结构”，若是分子结构，其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定，原子个数比可以不约简。
3．有关晶胞各物理量的关系
对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a3×ρ×NA＝n×M，a表示晶胞的棱长，ρ表示密度，NA表示阿伏加德罗常数，n表示1 mol晶胞中所含晶体的物质的量，M表示相对分子质量，a3×ρ×NA表示1 mol晶胞的质量。如NaCl：a3ρNA＝4M(M＝58.5)。
典例5 某离子晶体的晶胞结构如图所示。
试回答下列问题：
(1)晶体中每个Y同时吸引着__4____个X，每个X同时吸引着__8____个Y，该晶体的化学式是__XY2(或Y2X)____。
(2)晶体中在每个X周围与它最近且距离相等的X共有__12____个。
(3)设该晶体的摩尔质量为M g·mol－1，晶胞的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中两个最近的X间的距离为______cm。
解析：此晶胞初看比较复杂，若将X、Y分开来看，X在晶胞中的位置类似NaCl中的Na＋或Cl－，如图(a)。体内8个Y分别位于每个小立方体的中心，如图(b)。
(1)从图(b)知，每个Y同时吸引着4个X，为方便观察，根据晶胞与晶体的关系，不难想像出图(a)与图(c)是等效的，所以由图(c)中心的X与图(b)中Y的关系知，每个X同时吸引着8个Y。所以此离子化合物的化学式为XY2(或Y2X)。(2)从图(c)中心的X来看，与它最近且距离相等的X处于小立方体平面四边形的面对角线上，共有12个。(3)因晶胞内X占8×＋6×＝4个，Y占8个，即有4个XY2(或Y2X)。故其物质的量为 mol，质量为g。设晶胞边长为a cm，晶体中最近的两个X间的距离为l cm；由m＝ρa3和l＝×a得：l＝××＝××＝(cm)。
〔变式训练5〕 (2018·河南许昌一模)磷化硼(BP)是一种有价值的耐磨硬涂层材料，这种陶瓷材料可作为金属表面的保护薄膜，它是通过在高温(T＞750 ℃)氢气氛围下BBr3和PBr3反应制得的，BBr3的空间构型为__平面三角形____，BP晶胞的结构如图所示，当晶胞晶格参数为478 pm(即图中立方体的每条边长为478pm)时，BP中B和P之间的最近距离为__119.5 pm____。
解析：B原子含有3个价电子，与3个Br原子形成σ键，空间构型为平面三角形；根据BP的晶胞示意图可知硼原子和磷原子之间的最近距离等于晶胞体对角线的，设最近距离为x，则(4x)2＝4782＋4782＋4782，解得x＝119.5 pm。
考纲要求 ☞
1．理解离子键的含义，能说明离子键的形成。
2．了解NaCl型和CsCl型离子晶体的结构特征，能用晶格能解释典型离子化合物的某些物理性质。
3．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
4．能用金属键的自由电子理论解释金属的某些物理性质。
5．知道金属晶体的基本堆积方式，了解简单晶体的晶胞结构特征。
6．了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成微粒、微粒间作用力的区别。
Z
1．(2018·全国卷Ⅰ)Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：
(5)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，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)。
解析：根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中，共计是8个，根据化学式可知氧原子个数是4个，则Li2O的密度是ρ＝＝ g·cm－3。
2．(2018·全国卷Ⅱ·35)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：
H2S
S8
FeS2
SO2
SO3
H2SO4
熔点/℃
－85.5
115.2
>600
(分解)
－75.5
16.8
10.3
沸点/℃
－60.3
444.6
－10.0
45.0
337.0
回答下列问题：
(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)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__×1021____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__a____nm。
解析：FeS2晶体的晶胞中Fe2＋位于立方体的棱上和体心，因此一个晶胞中含有Fe2＋为12×＋1＝4(个)，含有S为6×＋8×＝4(个)，因此一个晶胞中含有4个FeS2，因此晶体的密度为ρ＝＝ g·cm－3＝×1021 g·cm－3。S形成正八面体，其中四个S形成的正方形的对角线即为晶胞的边长a nm，若正八面体的边长x，则x＝a，因此x＝ nm＝ nm。
3．(2018·全国卷Ⅲ·35)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：
(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为__六方最密堆积____。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为______g·cm－3(列出计算式)。
解析：(5)结合题中所给金属锌晶体中的原子堆积方式，可知这种堆积方式称为六方最密堆积。
六棱柱底边边长为a cm，可求六棱柱底面积＝6××a×a×sin60°＝6×a2，六棱柱高为c cm，则六棱柱的体积＝6×a2 c；一个金属锌晶胞中含有锌原子数＝12×＋2×＋3＝6，然后根据密度的计算公式：ρ＝＝
4．(2017·新课标Ⅲ卷)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：
(5)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420 nm，则r(O2－)为__0.148____nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为__0.076____nm。
解析：(5)由题意知在MgO中，阴离子作面心立方堆积，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触，所以a＝2r(O2－)，r(O2－)＝0.148 nm；MnO的晶胞参数比MgO更大，说明阴离子之间不再接触，阴阳离子沿坐标轴方向接触，故2[r(Mn2＋)＋r(O2－)]＝a'，r(Mn2＋)＝0.076 nm。
5．(2017·江苏卷)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(5)某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为__Fe3CuN____。
图1 FexNy晶胞结构示意图 图2 转化过程的能量变化
解析：(5)能量低更稳定，Cu代替a位置的Fe(顶点上的Fe)，晶胞中Cu个数为8×＝1，Fe个数为6×＝3，N个数为1，化学式为Fe3CuN。
第三章 学业质量标准检测
(90分钟，100分)
一、选择题(本题包括17个小题，每小题3分，共51分)
1．由单质形成的晶体一定不存在的微粒是( C )
A．原子 B．分子
C．阴离子 D．阳离子
解析：由单质形成的晶体可能有：硅、金刚石(原子晶体)，S8、Cl2(分子晶体)，Na、Mg(金属晶体)，在这些晶体中，构成晶体的微粒分别是原子、分子、金属阳离子和自由电子，构成离子晶体的微粒是阴、阳离子，但离子晶体不可能是单质。
2．下列对化学知识概括合理的是( C )
A．原子晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体中都一定存在化学键
B．同素异形体之间的转化都是物理变化
C．原子晶体的熔点不一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点不一定比金属晶体的低
D．一种元素可能有多种氧化物，但同种化合价只对应一种氧化物
解析：稀有气体的晶体中不含有化学键，A项错；3O22O3是化学变化，B项错；晶体硅的熔点比钨低，蔗糖的熔点比汞高，C项正确；N元素显＋4价的氧化物有NO2、N2O4，D项错。
3．下列叙述中正确的是( B )
A．干冰升华时碳氧键发生断裂
B．CaO和SiO2晶体中都不存在单个小分子
C．Na2O与Na2O2所含的化学键类型完全相同
D．Br2蒸气被木炭吸附时共价键被破坏
解析：A、D两项所述变化属于物理变化，故化学键未被破坏，所以A、D两项错误；C选项中，Na2O只含离子键，Na2O2既有离子键又有非极性键，所以C项错误，故选B。
4．下列晶体分类中正确的一组是( C )
选项
离子晶体
原子晶体
分子晶体
A
NaOH
Ar
SO2
B
H2SO4
石墨
S
C
CH3COONa
水晶
D
Ba(OH)2
金刚石
玻璃
5．关于晶体的下列说法正确的是( B )
A．化学键都具有饱和性和方向性
B．晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子
C．氢键具有方向性和饱和性，也属于一种化学键
D．金属键由于无法描述其键长、键角，故不属于化学键
解析：离子键、金属键没有饱和性、方向性；氢键不属于化学键；金属键属于化学键。
6．制造光导纤维的材料是一种很纯的硅氧化物，它是具有立体网状结构的晶体，下图是简化了的平面示意图，关于这种制造光纤的材料，下列说法正确的是( C )
A．它的晶体中硅原子与氧原子数目比是1︰4
B．它的晶体中硅原子与氧原子数目比是1︰6
C．这种氧化物是原子晶体
D．这种氧化物是分子晶体
解析：由题意可知，该晶体具有立体网状结构，是原子晶体，一个Si原子与4个O原子形成4个Si—O键，一个O原子与2个Si原子形成2个Si—O键，所以在晶体中硅原子与氧原子数目比是1︰2。
7．金属晶体和离子晶体是重要晶体类型。下列关于它们的说法中，正确的是( C )
A．金属晶体和离子晶体都能导电
B．在镁晶体中，1个Mg2＋只与2个价电子存在强烈的相互作用
C．金属晶体和离子晶体都可采取“紧密堆积”方式
D．金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等强烈的相互作用，很难断裂，因而都具有延展性
解析：离子晶体在固态时不导电；在金属晶体中，自由电子为整块金属所有，不专属于某个离子；金属键和离子键均无方向性和饱和性，使两类晶体均采取“紧密堆积”方式；离子晶体无延展性。
8．按原子序数递增的顺序(稀有气体除外)，对第三周期元素性质的描述正确的是( C )
A．原子半径和离子半径均减小
B．氧化物对应的水化物碱性减弱，酸性增强
C．单质的晶体类型金属晶体、原子晶体和分子晶体
D．单质的熔点降低
解析：Na、Mg、Al是金属晶体，Si是原子晶体，P、S、Cl2是分子晶体，C正确。
9．下列说法正确的是( C )
A．用乙醇或CCl4可提取碘水中的碘单质
B．NaCl和SiC晶体熔化时，克服粒子间作用力的类型相同
C．24Mg32S晶体中电子总数与中子总数之比为1︰1
D．H2S和SiF4分子中各原子最外层都满足8电子结构
解析：A选项，用于从碘水中萃取碘的溶剂必须不能与水混溶，因此CCl4可以，而乙醇不可以；B选项，晶体熔化时NaCl破坏离子键，而SiC破坏共价键；C选项，24Mg32S 电子总数为12＋16＝28，而中子数为(24－12)＋(32－16)＝28，故二者比例1︰1；D选项，H2S中氢原子成键后最外层电子数为2。
10．氮氧化铝(AlON)属原子晶体，是一种超强透明材料。下列描述中错误的是( D )
A．AlON和石英的化学键类型相同
B．AlON和石英晶体类型相同
C．AlON和Al2O3的化学键类型不同
D．AlON和Al2O3晶体类型相同
解析：AlON与石英(SiO2)均为原子晶体，所含化学键均为共价键，A、B正确；Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，C正确、D错误。
11．观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法不正确的是( B )
HCN
S8
SF6
B12结构单元
结构
模型
示意图
备注
—
易溶于CS2
—
熔点1 873 K
A．HCN的结构式为H—C≡N，分子中含有2个σ键和2个π键
B．固态硫S8属于原子晶体
C．SF6是由极性键构成的非极性分子
D．单质硼属原子晶体，结构单元中含有30个B—B键
解析：“C≡N”键中含有1个σ键和2个π键，所以H—C≡N中共有2个σ键和2个π键，A项正确；B属于分子晶体，B项错；SF6是正八面体对称结构。是非极性分子，C项正确；硼晶体的结构单元中有12个B原子，每个原子形成5个B—B键，而每个B—B键为2个原子所共有，所以B—B键数为12×5/2＝30个，D项正确。
12．X、Y都是ⅡA族(Be除外)的元素，已知它们的碳酸盐的热分解温度：T(XCO3)>T(YCO3)，则下列判断不正确的是( A )
A．晶格能：XCO3>YCO3
B．阳离子半径：X2＋>Y2＋
C．金属性：X>Y
D．氧化物的熔点：XO
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．CF4、SiF4、GeF4、SnF4的熔点和沸点逐渐升高
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键的键长比Si—Si键的键长短，C—C键的键能比Si—Si键的键能大，也与化学键的强弱有关；KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低，这是因为它们中的离子键的强度逐渐减弱，与化学键的强弱有关；CF4、SiF4、GeF4、SnF4的熔点和沸点逐渐升高，这是因为分子间作用力随相对分子质量的增大而增大，与化学键的强弱无关。
14．下列说法正确的是( D )
A．熔点：锂<钠<钾<铷<铯
B．由于HCl的分子间作用力大于HI，故HCl比HI稳定
C．等质量的金刚石和石墨晶体所含碳碳键的数目相等
D．已知AB的离子晶体结构如右上图所示，则每个A＋周围距离最近且等距的B－有8个
解析：A项熔点应逐渐降低；B项HCl比HI稳定是因为H—Cl键比H—I键牢固的缘故；C项12 g金刚石中含2 mol C—C键，12 g石墨中含有1.5 mol C—C键；D项中每个A＋被8个B－所形成的立方体包围，B－亦被8个A＋所形成的立方体包围。
15．下列说法中正确的是( C )
A．Na2O2晶体中的阳离子与阴离子个数比为1︰1
B．石墨晶体中C原子数与C—C共价键数比为1︰3
C．3HO与2HO分子中的质子个数比为1︰1
D．冰晶体中H2O分子个数与氢键数目比为1︰4
解析：Na2O2晶体中的阳、阴离子为Na＋、O，其个数比为2︰1，A项错；石墨中1个C原子形成×3＝个共价键，C原子数与C—C共价键数比为2︰3，B项错；D项冰晶体中一个水分子可形成四个氢键，但是每个氢键被2个H2O分子共有，故H2O分子个数与氢键数目比为1︰2，D项错；C项不论何种水，其质子数均为10，C项正确。
16．硼化镁在39 K时具有超导性。在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼的相间排列，下图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿z轴方向的投影(黑球是硼原子投影，白球是镁原子投影)，下图中硼原子和镁原子投影在同一平面上。根据图确定硼化镁的化学式为( B )
A．MgB B．MgB2
C．Mg2B D．MgB6
17．钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其结构如图所示，有关说法正确的是( C )
A．该晶体为分子晶体
B．晶体的化学式为Ba2O2
C．该氧化物的电子式为
D．与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有6个
解析：钡是活泼的金属，形成的氧化物是离子晶体，选项A不正确；根据晶胞可知钡原子的个数是8×＋6×＝4，而O个数是12×＋1＝4，所以化学式应该是BaO2，选项B不正确，而选项C正确；与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有12个，选项D不正确。
二、非选择题(本题包括5小题，共49分)
18．(10分)(2018·广东珠海一模)(1)固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类，可通过__X－射线衍射____方法区分晶体、非晶体和准晶体，以色列科学家丹尼尔·谢赫特曼因发现锰的化合物准晶体而独享了2011年诺贝尔化学奖。基态Mn原子的电子排布式为__[Ar]3d54s2____。
(2)PCl3的立体构型为__三角锥形____，中心原子的杂化轨道类型__sp3____。
(3)硼的卤化物在工业中有重要作用，硼的四种卤化物的沸点如下表所示。
BF3
BCl3
BBr3
BI3
沸点/K
172
285
364
483
①四种卤化物沸点依次升高的原因是__分子结构相似，相对分子质量增大，分子间作用力逐渐增强____。
②B、C、N、O三种元素第一电离能由小到大的顺序为__B
(4)碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题
①石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm，其原因是金刚石中只存在C—C间的__σ____共价键，而石墨层内的C—C间存在__σ、π____键。
②金刚石晶胞含有__8____个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率____ __ (不要求计算结果)。
解析：(1)固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类，可通过X－射线衍射方法区分晶体、非晶体和准晶体，以色列科学家丹尼尔·谢赫特曼因发现锰的化合物准晶体而独享了2011年诺贝尔化学奖。锰是25号元素，基态Mn原子的电子排布式为[Ar]3d54s2，故答案为：X－射线衍射； [Ar]3d54s2；
(2)PCl3中P原子与3个氯原子相连，含有1个孤电子对，立体构型为三角锥形，中心原子的杂化轨道类型为sp3杂化，故答案为：三角锥形；sp3；
(3)①硼的四种卤化物均为分子晶体，且分子结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，沸点依次升高，故答案为：分子结构相似，相对分子质量增大，分子间作用力逐渐增强；
②同一周期，从左到右，元素的第一电离能逐渐增大，但N原子的2p为半充满结构，均为稳定，第一电离能最大，B、C、N、O三种元素第一电离能由小到大的顺序为B
(4)①金刚石中碳原子以sp3杂化，形成四条杂化轨道，全部形成σ键；石墨中碳原子以sp2杂化，形成三条杂化轨道，还有一条为杂化的p轨道，三条杂化轨道形成σ键，而未杂化p轨道形成π键，故答案为：σ；σ、π；
②晶胞中顶点微粒数为：8×＝1，面心微粒数为：6×＝3，体内微粒数为4，共含有8个碳原子；晶胞内含有四个碳原子，则晶胞体对角线长度与四个碳原子直径相同，即a＝8r，r＝a；碳原子的体积为：8××π×r3，晶胞体积为：a3，碳原子的空间利用率为：＝＝＝，故答案为8；。
19．(10分)已知周期表中，元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题：
(1)W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶体类型是__原子晶体____。
(2)Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是__NO2和N2O4____。
(3)R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式是__As2S5____。
(4)这5种元素的氢化物分子中：
①立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是(填化学式)__NH3、AsH3、PH3____，其原因是__NH3分子间存在氢键，所以沸点最高，相对分子质量AsH3大于PH3，分子间作用力AsH3大于PH3，故AsH3沸点高于PH3____；
②电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是__SiH4正四面体，PH3三角锥形，H2S角形(V形)____。
(5)W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合物W(QH2)4和HCl气体；W(QH2)4在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式(各物质用化学式表示)是__SiCl4＋4NH3Si(NH2)4＋4HCl,3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑____。
解析：本题可结合问题作答。W的氯化物为正四面体结构，则应为SiCl4或CCl4，又W与Q形成高温陶瓷，故可推断W为Si。(1)SiO2为原子晶体。(2)高温陶瓷可联想到Si3N4，Q为N，则有NO2与N2O4之间的相互转化关系。(3)Y的最高价氧化物对应的水化物为强酸，且和Si、N等与同一元素相邻，则只能是S，R为As，所以R的最高价化合物应为As2S5。(4)显然X为磷元素。①氢化物沸点顺序为NH3>AsH3>PH3，因为前者中含有氢键，后两者构型相同，分子间作用力不同。
②SiH4、PH3和H2S的电子数均为18，结构分别为正四面体形、三角锥形和V形。(5)由题中所给出的含字母表示的化学式可以写出具体的物质，然后配平即可。
20．(9分)(2018·陕西二模)铜及其合金是人类最早使用的金属材料，铜的化合物在现代生活和生产中有着广泛的应用。
(1)铜的熔点比钙的高，其原因是__铜的金属键强度大于钙____。
(2)金属铜的堆积方式为下图中的__C____(填字母序号)。
(3)科学家通过 X 射线推测，胆矾的结构如下图所示。
胆矾的阳离子中心原子的配位数为__4____，阴离子的空间构型为__正四面体____。胆矾中所含元素的电负性从大到小的顺序为__O>S>H>Cu____(用元素符号作答)。
(4)铜与Cl原子构成晶体的晶胞结构如图所示，该晶体的化学式为__CuCl____，已知该晶体的密度为 4.14 g/cm3，则该晶胞的边长为______pm(写计算式)。将该物质气化后实验测定其蒸汽的相对分子质量为 198，则其气体的分子式为__Cu2Cl2____。
解析：(1)铜的原子半径比钙小，金属键比钙强，因此铜的熔点比钙的高，故答案为：铜的金属键强度大于钙；
(2)金属铜的晶胞为面心立方堆积，A为体心立方，B为简单立方，C为面心立方，D为六方堆积，故选C；
(3)根据图示，胆矾晶体中铜离子周围有4个水分子，配位数＝4，阴离子为硫酸根离子，S的价层电子对数＝4，采用sp3杂化，空间构型为正四面体；元素的非金属性越强，电负性数值越大，胆矾中所含元素O、S、H、Cu的电负性从大到小的顺序为O>S>H>Cu，故答案为：4；正四面体；O>S>H>Cu；
(4)由晶胞结构可知，Cu原子处于晶胞内部，晶胞中含有4个Cu原子，Cl原子属于顶点与面心上，晶胞中含有Cl原子数目为8×＋6×＝4，故化学式为CuCl，一个晶胞的质量为，则晶胞的边长＝＝cm＝×1010pm，该气体的最简式为CuCl，设该气体的化学式为(CuCl)n，蒸汽的相对分子质量为198，则n＝＝2，化学式为Cu2Cl2，故答案为：CuCl；×1010；Cu2Cl2。
21．(10分)下图为几种晶体或晶胞的示意图：
请回答下列问题：
(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是__金刚石晶体____。
(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为__金刚石、MgO、CaCl2、冰、干冰_____。
(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能__小于____(填“大于”或“小于”)MgO晶体，原因是__MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；且r(Mg2＋)
(5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是__H2O分子之间能形成氢键____。
解析：(1)冰晶体、干冰晶体均为分子晶体，粒子间通过分子间作用力结合成晶体，Cu晶体中微粒间通过金属键结合形成晶体，MgO和CaCl2晶体中微粒之间通过离子键结合形成晶体。(2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷有关，离子半径越小，离子所带电荷越大，则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体，熔点最高，冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。(4)铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析：8×＋6×＝4，氯化钙类似于氟化钙，Ca2＋的配位数为8，Cl－配位数为4。
22．(10分)(2018·河北石家庄一模)铜及其化合物在化工生产中有着广泛的应用。回答下列问题：
(1)铜元素在元素周期表中的位置为__第四周期第ⅠB族____，基态Cu原子核外电子占据的原子轨道数为__15____。
(2)向硫酸铜溶液中加入乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH3)溶液后，每个Cu2＋可与两个乙二胺分子形成四配位离子，导致溶液由蓝色变为紫色。
①乙二胺分子中C、N原子的杂化轨道类型分别为__sp3____、__sp3____。
②与硫酸根离子互为等电子体的分子为__CCl4、CBr4、SiCl4、SiF4、Cl2O3(答案合理即可)____(任写一种)。
③四配位离子的结构式为______，该离子中所有元素的电负性由大到小的顺序为__N＞C＞H＞Cu____。
解析：(1)考查元素周期表的位置、能级，Cu位于第四周期IB族，基态Cu原子电子排布式为[Ar]3d104s1，s能级有1个原子轨道，p能级有3个原子轨道，d能级有5个原子轨道，因此Cu原子核外电子占据轨道数为15个；(2)考查杂化类型的判断、等电子体、电负性、配位键，①根据乙二胺的结构简式，C有4个σ键，无孤电子对数，因此C的杂化类型为sp3，N有3个σ键，1个孤电子对数，N的杂化类型为sp3；②根据等电子体的定义，与SO等电子体的分子是CCl4、CBr4、 SiCl4 、SiF4 、Cl2O3等；③乙二胺中N有孤电子对，Cu2＋提供空轨道，根据信息每个Cu2＋可与两个乙二胺分子形成四配位离子，结构式为。
综合学业质量标准检测
(90分钟，100分)
一、选择题(本题包括17个小题，每小题3分，共51分)
1．下列是同周期元素基态原子的最外层电子排布式，所表示的原子最容易得到电子的是( D )
A．ns2 B．ns2np1
C．ns2np4 D．ns2np5
解析：最容易得到电子，应该是最外层电子数大于等于4的原子，最外层电子数小于4的原子容易失去电子。首先排除A、B项。C和D项最外层电子一个是6，一个是7，故D项最容易得到电子。
2．(2016·上海十三校第一次联考)下列物质的熔点均按由高到低的次序排列，其原因是由于键能由大到小的是( B )
A．钠、干冰 B．金刚石、晶体硅
C．碘化氢、溴化氢 D．二氧化硅、二氧化碳
3．短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如下图所示。下列说法正确的是( A )
A．元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8
B．原子半径的大小顺序为：rX＞rY＞rZ＞rW＞rQ。
C．Y2－和Z3＋的核外电子数和电子层数都不相同
D．元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强
解析：X、Y、Z、W、Q分别为N、O、Al、S、Cl。A项，主族元素的最高正价等于最外层电子数，X为＋5价，Z为＋3价，两者之和为8，正确；B项，同一周期原子，核电荷数大的半径小，故半径从大到小为Z＞W＞Q＞X＞Y，B项错；C项，O2－和Al3＋的核外电子数和电子层数均相同，C项错；D项，非金属性S＜Cl，则最高价氧化物对应的水化物H2SO4＜HClO4，D项错。
4．下列关于金属晶体和离子晶体的说法，错误的是( A )
A．受外力作用时都易发生形变而破裂
B．都含有阳离子
C．一般都具有较高的熔点和沸点
D．都可采取“紧密堆积”结构
5．下列有关说法不正确的是( C )
A．C3H8中碳原子都采用的是sp3杂化
B．O2、CO2、N2都是非极性分子
C．酸性：H2CO3＜H3PO4＜H2SO4＜HClO
D．CO的一种等电子体为NO＋，它的电子式为[︰N⋮⋮O︰]＋
解析：HClO的酸性比H2CO3的酸性还弱。
6．下列叙述正确的是( A )
A．金属晶体的一个晶胞中所含的原子数：钾型＝镁型<铜型
B．在卤族元素(F、Cl、Br、I)的氢化物中，HF的沸点最低
C．CaH2、Na2O2晶体的阴、阳离子个数比分别为2∶1、1∶1
D．晶体熔点：金刚石>食盐>干冰>冰
解析：A项中1个晶胞内的原子数分别是2、2、4，正确；B项HCl的沸点最低，D项熔点冰>干冰；C项Na2O2中阴离子(O)与阳离子(Na＋)个数比为1∶2。
7．下列物质的性质与氢键无关的是( C )
A．冰的密度比水的密度小
B．氨气极易溶于水
C．SbH3的沸点比PH3的高
D．溶解度：邻羟基苯甲醛<对羟基苯甲醛
解析：SbH3的沸点比PH3的高是因为前者的相对分子质量大于后者，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，与氢键无关。
8．下列说法或有关化学用语的表达正确的是( B )
A．在基态多电子原子中，p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
B．基态Fe原子的外围电子排布图为：
C．因氧元素电负性比氮元素大，故氧原子第一电离能比氮原子第一电离能大
D．根据原子核外电子排布的特点，Cu在周期表中属于s区元素
解析：原子中2p电子的能量小于3s电子，I1(O)＜I1(N)，Cu元素在ds区。
9．有5种元素X、Y、Z、Q、T。X原子M层上有2个未成对电子且无空轨道；Y原子的特征电子构型为3d64s2；Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道；Q原子的L电子层的P能级上只有一对成对电子；T原子的M电子层上p轨道半充满。下列叙述不正确的是( C )
A．元素Y和Q可形成化合物Y2O3
B．T和Z各有一种单质的空间构型为正四面体形
C．X和Q结合生成的化合物为离子化合物
D．ZO2是极性键构成的非极性分子
解析：X的电子排布式为1s22s22p63s23p4，为硫元素；Y的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，为铁元素；Z的电子排布式为1s22s22p2，为碳元素；Q的电子排布式为1s22s22p4，为氧元素；T的电子排布式为1s22s22p63s23p3，为磷元素。C项中X与Q形成的化合物SO2或SO3都为共价化合物，故C项不正确。
10．下列各组微粒的空间构型相同的是( C )
①NH3和H2O ②NH和H3O＋ ③NH3和H3O＋ ④O3和SO2 ⑤CO2和BeCl2 ⑥SiO和SO ⑦BF3和Al2Cl6
A．全部 B．除④⑥⑦以外
C．③④⑤⑥ D．②⑤⑥
解析：等电子体一般具有相同的空间构型。原子总数相同、价电子总数或最外层电子总数相同的粒子称为等电子体。NH3和H3O＋、O3和SO2、SiO和SO互为等电子体，而CO2和BeCl2均为直线形结构，故选③④⑤⑥。
11．下列关于晶体的说法中，不正确的是( D )
①晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性 ②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 ③共价键可决定分子晶体的熔、沸点 ④MgO的晶格能远比NaCl大，这是因为前者离子所带的电荷数多，离子半径小 ⑤晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列 ⑥晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定 ⑦干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻；CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6
A．①②③ B．②③④
C．④⑤⑥ D．②③⑦
解析：②中含有金属阳离子的晶体可能是离子晶体或金属晶体；③中分子晶体的稳定性等化学性质与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关；⑦中CsCl晶体中阴、阳离子的配位数为8，NaCl晶体中阴、阳离子的配位数为6。
12．甲～己元素在周期表中的相对位置如图。甲是形成化合物种类最多的元素，乙比甲原子序数多6，丁、戊、己属同周期元素，下列判断错误的是( D )
A．乙的单质在空气中燃烧生成的化合物只含离子键
B．丙、己位于金属与非金属过渡线附近
C．丁与己核外电子数相差12
D．戊和己是过渡元素
解析：甲为碳、乙为镁、丁为Ca，己为Ge、丙为Si。己不是过渡金属元素，D错误。
13．关于化学式[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的下列说法中正确的是( C )
A．配位体是Cl－和H2O，配位数是9
B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋
C．内界和外界中的Cl－的数目比是1︰2
C．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀
解析：配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中配位体是Cl－和H2O，配位数是6、中心离子是Ti3＋，1个Cl－和5个H2O分子在内界、2个Cl－和1个H2O分子在外界，内界的Cl－不被沉淀。
14．下列说法正确的是( D )
A．熔点：锂<钠<钾<铷<铯
B．由于HCl的分子间作用力大于HI，故HCl比HI稳定
C．等质量的金刚石和石墨晶体所含碳碳键的数目相等
D．已知AB的离子晶体结构如右上图所示，则每个A＋周围距离最近且等距的B－有8个
解析：A项熔点应逐渐降低；B项HCl比HI稳定是因为H—Cl键比H—I键牢固的缘故；C项12 g金刚石中含2 mol C—C键，12 g石墨中含有1.5 mol C—C键；D项中每个A＋被8个B－所形成的立方体包围，B－亦被8个A＋所形成的立方体包围。
15．六氟化硫分子呈正八面体形(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起温室效应。下列有关六氟化硫的推测正确的是( C )
A．六氟化硫易燃烧生成二氧化硫
B．六氟化硫中各原子均达到8电子稳定结构
C．六氟化硫分子中的S—F键都是σ键，且键长、键能都相等
D．六氟化硫分子是极性分子
解析：SF6分子中，S和F的化合价分别是＋6和－1，S的化合价已达到最高价，不会再升高，而F的氧化性比O强，所以六氟化硫不易燃烧，A错；SF6分子中的硫原子并不是8电子稳定结构，氟原子满足8电子稳定结构，B错；SF6分子中只有S—F极性共价键，均为σ键，具有正八面体立方体构型的SF6是非极性分子。
16．下列说法中正确的是( D )
A．分子中共价键键能越高，键长越长，则分子越稳定
B．元素周期表中的ⅡA族和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键
C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D．N—N、N===N、NN键能之比为1.00︰2.17︰4.90，说明N2分子中π键键能>σ键键能
解析：A中，键长越长，键能越小；B中，ⅡA族中的Be和ⅦA族中的Cl，可以形成BeCl2分子，其中Be与Cl之间以共价键结合；C中，水分子中键角为105°。
17．下列有关物质性质、结构的表述均正确，且存在因果关系的是( B )
表述1
表述2
A
在水中，NaCl的溶解度比I2的溶解度大
NaCl晶体中Cl－与Na＋间的作用力大于碘晶体中分子间的作用力
B
通常条件下，CH4分子比PbH4分子稳定性高
Pb的原子半径比C的大，Pb与H之间的键能比C与H间的小
C
在形成化合物时，同一主族元素的化合价相同
同一主族元素原子的最外层电子数相同
D
P4O10、C6H12O6溶于水后均不导电
P4O10、C6H12O6均属于共价化合物
解析：A选项中，NaCl溶于水是离子晶体的特性，I2是非极性分子，在水中溶解度小；B选项中分子的稳定性与键能有关，所以正确；C中形成的化合物不一定是最高价或最低价化合物，所以不与最外层电子数呈因果关系；D选项P4O10溶于水生成电解质，可以导电，C6H12O6溶于水不导电，故表述Ⅰ不正确，Ⅰ和Ⅱ不存在因果关系。
二、非选择题(本题包括5小题，共49分)
18．(10分)填写下列空白[第(1)～(4)小题用元素符号填写]。
(1)第三周期原子半径最小的元素__Cl____。
(2)第一电离能最大的元素__He____。
(3)电负性最大的元素__F____。
(4)第四周期中第一电离能最小的元素__K____。
(5)含有8个质子，10个中子的原子的化学符号__O____。
(6)最外层电子排布为4s24p1的原子的核电荷数为__31____。
(7)周期表中最活泼的非金属元素原子的轨道表示式为______。
(8)某元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6，写出该元素原子的电子排布式是__1s22s22p63s2或[Ne]3s2____。
(9)写出铜元素在周期表中的位置__第四周期ⅠB族____，它位于__ds____区。
解析：根据元素在元素周期表中的位置和性质递变规律判断。
19．(9分)有A、B、C、D、E、F六种微粒，其中A～E五种微粒均由两种元素组成且均含10个电子，它们有如图所示的转化关系：
(1)写出微粒的空间构型：A__三角锥形____、C__正四面体形____。
(2)六种微粒中互为等电子体的是__H3O＋、NH3____(写微粒的化学式)。
(3)A～E五种微粒中含有配位键的是__H3O＋、NH____(写微粒的化学式)。
(4)E易溶于D，其原因是__一方面NH3是极性溶质，H2O是极性溶剂，根据相似相溶原理，极性溶质易溶于极性溶剂；另一方面NH3与H2O之间能形成作用力较强的氢键，从而增大其溶解度____。
(5)将过量的F滴加到CuSO4溶液中，生成深蓝色的溶液，该深蓝色物质的化学式是__Cu(NH3)4SO4____。
解析：由“A～E五种微粒均由两种元素组成且均含10个电子”知A～E是CH4、NH3、H2O、HF、OH－、H3O＋、NH中的任意五种，再结合其相互转化关系可推出A、B、C、D、E分别是H3O＋、OH－、NH、H2O、NH3。
20．(9分)(2018·潍坊一模)硼、氮、镁、铝、铜等在工业生产中都有广泛的用途。
(1)Cu＋基态核外电子排布式为__1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10____。
(2)金属Mg、Al中第一电离能较大的是__Mg____。
(3)化合物CH3COO[Cu(NH3)3·CO]中与Cu＋形成配离子的配体为__CO和NH3____(填化学式)。
(4)NH4NO3中N原子杂化轨道类型为__sp3和sp2____。C、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序为__0>N>C____，根据等电子原理，CO分子的结构式为__C≡O____。
(5)1mo1 CO(NH2)2·H2O2(过氧化尿素)中含有的σ键的数目为__10NA(或6.02×1024)____。
(6)氮化硼可用于制造飞机轴承，其晶胞如图所示，则处于晶胞顶点上的原子的配位数为__4____，若立方氮化硼的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则距离最近的两个N原子之间的距离为______cm。
21．(7分)Ⅰ.砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长，耗能少。已知砷化镓的晶胞结构如图所示。请回答下列问题：
(1)下列说法正确的是__BC____(填序号)。
A．砷化镓晶胞结构与NaCl相同
B．第一电离能As>Ga
C．电负性As>Ga
D．原子半径As>Ga
(2)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃下反应制得，反应的方程式为__(CH3)3Ga＋AsH3GaAs＋3CH4 ____；
(3)AsH3空间构型为__三角锥____；已知(CH3)3Ga为非极性分子，则其中镓原子的杂化方式为__sp2____；
Ⅱ.金属铜的导电性仅次于银，居金属中的第二位，大量用于电气工业。
(4)请解释金属铜能导电的原因__铜是金属晶体，由金属阳离子和自由电子构成，自由电子在外加电场的作用下可发生定向移动____，Cu2＋的核外电子排布式为__[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9____。
(5)在硫酸铜溶液中通入过量的氨气，小心蒸发，最终得到深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4晶体，晶体中含有的化学键除普通共价键外，还有__离子键____和__配位键____。
22．(14分)(2018·甘肃兰州二模)下表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。
请回答：
(1)在周期表给出的10种元素中，电负性最小的元素基态原子的电子排布式为__1s22s22p63s23p64s2____。
(2)在周期表给出的10种元素中，最外层未成对电子数与最外层成对电子数的个数比为3：2的元素与短周期最外层没有未成对电子数的元素形成的化合物是__Mg3N2____(填化学式)，所含化学键类型是__离子键____。
(3)关于元素①与元素⑤形成的1︰1的化合物，下列说法正确的是__C____(填字母序号)。
A．该化合物中的所有原子都满足最外层8电子稳定结构
B．该化合物分子中σ键和π键数目比为1︰1
C．该化合物是由极性键和非极性键形成的极性分子
D．该化合物分子的空间构型为直线形
(4)在①与③形成的相对分子质量最小的化合物A中，元素③的杂化类型是__sp3____，写出与化合物A互为等电子体的一种阳离子__H3O＋____(填离子符号)。
(5)元素⑧的＋3价化合物MCl3·6H2O 有三种不同颜色的异构体，为探究MCl3溶液析出的暗绿色晶体的化学式，取0.010 molMCl3·6H2O配成溶液，滴加足量AgNO3溶液，得到沉淀2.870 g，该晶体的化学式为__B____(填字母序号)。
A．[M(H2O)6]Cl3 B．[M(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C．[M(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
(6)元素⑩与元素⑤形成一种化合物其晶胞结构如下图所示，该化合物的化学式为__Cu2O____，若该晶体密度为dg/cm3，晶胞参数为a pm，则阿伏加德罗常数的值NA 为__288×1030/da3____。
解析：(1)根据元素在周期表中的位置可知，①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩分别是H、B、N、Mg、O、S、Ca、Fe、Ni、Cu元素，其中Ca元素金属性最强，则Ca元素电负性最小，Ca为第四周期第ⅡA族元素，其基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p64s2。
(2)在H、B、N、Mg、O、S、Ca、Fe、Ni、Cu等10种元素中，最外层未成对电子数与最外层成对电子数的个数比为3︰2的元素是N，属于短周期最外层没有未成对电子数的元素是Mg，二者形成的化合物是Mg3N2；Mg3N2是由Mg2＋和N3－构成的，所含化学键类型是离子键。
(3)元素①与元素⑤形成的1︰1的化合物是H2O2，该化合物中的氢原子满足最外层2电子稳定结构，故A错误；H2O2中只存在共价单键，所以只存在σ键，故B错误；H2O2中氧原子间是非极性键、氢原子和氧原子间是极性键，分子不是直线型的，而是折线型的，正负电荷中心不重合，为极性分子，故C正确、D错误。
(4)H与N形成的相对分子质量最小的化合物是NH3，氨气中价层电子对个数＝3＋(5－3×1)＝4且含有1个孤电子对，所以N原子采用sp3杂化；等电子体是指价电子数和原子数(氢等轻原子不计在内)相同的分子、离子或原子团，所以与化合物NH3互为等电子体的阳离子较多，例如：H3O＋、NH、Na＋、Mg2＋、Al3＋等。
(5)由已知0.010 mol该物质与足量AgNO3溶液，得到沉淀2.870 g，即n(Cl－)＝n(AgCl)＝2.870 g÷0.02 mol，所以符合条件的异构体中有2个Cl－(－1价的Cl)，根据正负化合价代数和相等可得，该晶体的化学式为[M(H2O)5Cl]Cl2·H2O，故选B。
(6)元素⑩为Cu，元素⑤为O，由二者形成化合物晶胞结构图可得：Cu原子数为4，O原子数为1＋8×＝2，所以该化合物的化学式为：Cu2O；a pm＝a×10－10cm，该晶体密度为d g/cm3，则晶胞质量：g＝d g/cm3×(a×10－10)3cm3，所以NA＝288×1030/da3。
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