高考化学二轮专题复习专题跟踪检测9 晶体结构与性质（含解析）

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这是一份高考化学二轮专题复习专题跟踪检测9 晶体结构与性质（含解析），共8页。试卷主要包含了下面的排序不正确的是，下列说法错误的是，下列说法正确的是，[双选]下列有关说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

A．熔点由高到低：Na＞Mg＞Al
B．硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
C．晶体熔点由低到高：COD．晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI
解析：选A A项，金属离子的电荷越多、半径越小，金属晶体的熔点越高，则熔点由高到低为Al＞Mg＞Na，错误；B项，键长越短，键能越大，硬度越大，键长C—C＜C—Si＜Si—Si，则硬度由大到小为金刚石＞碳化硅＞晶体硅，正确；C项，一般情况下，分子晶体的熔点低于离子晶体的熔点，离子晶体的熔点低于共价晶体的熔点，熔点：CO(分子晶体)＜KCl(离子晶体)＜SiO2(共价晶体)，正确；D项，电荷相同的离子，离子半径越小，晶格能越大，F、Cl、Br、I的离子半径由小到大，则晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，正确。
2．下列说法错误的是( )
A．NaCl晶体溶于水，离子键被破坏
B．碘的升华和白磷的熔化所需破坏的化学键相同
C．1 ml CO2晶体与1 ml CH4晶体中共价键的个数比为1∶2
D．在Na2O、Na2O2晶体中，阳离子与阴离子个数比均为2∶1
解析：选B NaCl属于离子化合物，溶于水电离成Na＋和Cl－，破坏离子键，故A正确；碘升华破坏的是分子间作用力，白磷为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，二者均无需破坏化学键，故B错误；1 ml CO2中含有 2 ml C===O 键，1 ml CH4中含有4 ml C—H键，故C正确；Na2O2由Na＋和 Oeq \\al(2－,2)构成，Na2O、Na2O2中阳、阴离子个数比为2∶1，故D正确。
3．下列说法正确的是( )
A．NaHCO3受热分解，只破坏了离子键
B．CO2和CS2每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
C．H2O、H2S、H2Se由于分子间作用力依次增大，所以熔、沸点依次升高
D．某晶体固态时不导电，水溶液能导电，说明该晶体是离子晶体
解析：选B NaHCO3受热分解为碳酸钠、二氧化碳和水，既破坏了离子键，又破坏了共价键，故A错误；CO2的结构式为O===C===O，CS2的结构式为S===C===S，O和S属于同主族，最外层都具有8电子稳定结构，故B正确；H2O分子间存在氢键，另外两个不含有分子间氢键，因此H2O的熔、沸点最高，H2S和H2Se的熔、沸点随着分子质量增大而升高，因此熔、沸点大小顺序是H2O>H2Se>H2S，故C错误；该晶体可能是离子晶体，也可能是分子晶体，如AlCl3固态时不导电，水溶液能导电，但AlCl3属于分子晶体，故D错误。
4.已知CsCl晶体的密度为ρ g·cm－3，NA为阿伏加德罗常数的值，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为( )
A．NA·a3·ρ B.eq \f(NA·a3·ρ,6)
C.eq \f(NA·a3·ρ,4) D.eq \f(NA·a3·ρ,8)
解析：选A 该立方体中含1个Cl－，Cs＋个数＝8×eq \f(1,8)＝1，根据ρV＝eq \f(M,NA)知，M＝ρVNA＝ρa3NA，摩尔质量在数值上等于其相对分子质量，所以其相对分子质量是ρa3NA。
5．下列说法正确的是( )
A．C60和金刚石化学键类型和晶体类型完全相同
B．白磷和食盐晶体熔化需克服相同类型的作用力
C．碳化铝的熔点达到2 000 ℃以上，由于熔融状态不导电，所以属于共价晶体
D．CCl4和HCl都是共价化合物，并且都属于电解质
解析：选C C60属于分子晶体，金刚石属于共价晶体，故A错误；白磷属于分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，食盐是离子晶体，熔化时破坏离子键，故B错误；共价晶体的熔点很高，熔融时不导电，碳化铝的熔点达到2 000 ℃以上，由于熔融状态不导电，所以属于共价晶体，故C正确；CCl4在熔融时和在水溶液中均不导电，属于非电解质，HCl在水溶液中能导电，属于电解质，故D错误。
6．下列说法正确的是( )
A．干冰和石英晶体中的化学键类型相同，熔化时需克服微粒间的作用力类型也相同
B．化学变化发生时，需要断开反应物中的化学键，并形成生成物中的化学键
C．CH4和CCl4中，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
D．NaHSO4晶体溶于水时，离子键被破坏，共价键不受影响
解析：选B A项，干冰熔化克服的是分子间作用力，石英熔化克服的是共价键，错误；C项，CH4中的H原子最外层只有2个电子，错误；D项，NaHSO4晶体溶于水，既破坏离子键，又破坏共价键，错误。
7．[双选]下列有关说法正确的是( )
A．水合铜离子的模型如图1，该微粒中存在极性共价键、配位键、离子键
B．CaF2晶体的晶胞如图2，距离F－最近的Ca2＋组成正四面体
C．氢原子的电子云图如图3，氢原子核外大多数电子在原子核附近运动
D．金属Cu中Cu原子堆积模型如图4，为面心立方最密堆积，Cu原子的配位数均为12，晶胞空间利用率为74%
解析：选BD 水合铜离子中水中的氧原子提供孤对电子与铜离子形成配位键，水中的H原子和O原子形成极性共价键，但不存在离子键，A选项错误；CaF2晶体的晶胞中，F－位于体心，而Ca2＋位于顶点和面心，距离F－最近的Ca2＋组成正四面体，B选项正确；电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子一说，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会多，C选项错误；金属Cu中Cu原子堆积模型为面心立方最密堆积，配位数为12，空间利用率为74%，D选项正确。
8.[双选]有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6]，经X射线研究发现，它的结构特征是Fe3＋和Fe2＋互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN－位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法不正确的是( )
A．该晶体的化学式为MFe2(CN)6
B．该晶体属于离子晶体，M呈＋1价
C．该晶体属于离子晶体，M呈＋2价
D．晶体中与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－为8个
解析：选CD 由题图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2＋个数：4×eq \f(1,8)＝eq \f(1,2)，含Fe3＋个数：4×eq \f(1,8)＝eq \f(1,2)，含CN－个数：12×eq \f(1,4)＝3，因此阴离子为[Fe2(CN)6]－，则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6，由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为＋1价，故A、B两项正确，C项错误；由图可看出与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－为6个，故D项错误。
9．(1)Mn与Re属于同一族，研究发现，Mn的熔点明显高于Re的熔点，原因可能是________________________________________________________________________。
(2)CuSO4的熔点为560 ℃，Cu(NO3)2的熔点为115 ℃，CuSO4熔点更高的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)根据下表提供的数据判断，熔点最高、硬度最大的是________(填化学式)。
(4)已知金刚石结构中C—C比石墨结构中C—C的键长长，则金刚石的熔点________(填“高于”“低于”或“等于”)石墨的熔点。理由是________________________________。
(5)碳酸盐的热分解示意图如图所示：
热分解温度：CaCO3__________(填“高于”或“低于”)SrCO3，原因是________________________________________________________________________。
答案：(1)Mn的金属键比Re的金属键强
(2)CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体，SOeq \\al(2－,4)所带电荷比NOeq \\al(－,3)多，故CuSO4晶格能较大，熔点较高
(3)AlF3
(4)低于键长越长，键能越小，键越不稳定，熔点越低
(5)低于 CaO晶格能大于SrO晶格能，故CaCO3更易分解生成CaO
10.(1)一种铁、碳形成的间隙化合物的晶体结构如图所示，其中碳原子位于铁原子形成的八面体的中心。每个铁原子又为两个八面体共用。则该化合物的化学式为________________________。
(2)硼氢化钠的晶胞结构如图所示。
①该晶胞中Na＋的配位数为________；
②若硼氢化钠晶体的密度为d g·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则a＝________(用含d、NA的代数式表示)；
③若硼氢化钠晶胞上、下底心处的Na＋被Li＋取代，则得到晶体的化学式为__________________。
解析：(1)根据均摊原则，每个铁原子为两个八面体共用，所以铁与碳原子数比是6×eq \f(1,2)∶1＝3∶1。
(2)以上底面处的Na＋为研究对象，与之距离最近的BHeq \\al(－,4)共有8个。该晶胞中Na＋个数为4，BHeq \\al(－,4)个数是4，晶体的化学式为NaBH4，该晶胞的质量为eq \f(38×4,NA) g，该晶胞的体积为2a3 nm3＝2a3×10－21 cm3，则2a3×10－21 cm3×d g·cm－3＝eq \f(38×4,NA) g，a＝eq \r(3,\f(76×1021,d·NA))；若NaBH4晶胞底心处的Na＋被Li＋取代，则晶胞中BHeq \\al(－,4)数目为4，钠离子个数为3，锂离子个数为1，晶体的化学式为Na3Li(BH4)4。
答案：(1)Fe3C
(2)①8 ② eq \r(3,\f(76×1021,dNA))或 eq \r(3,\f(76,dNA))×107
③Na3Li(BH4)4
11.(1)①CaF2晶胞结构如图所示，则CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的Ca2＋数目为______；已知Ca2＋和F－半径分别为a cm、b cm，阿伏加德罗常数为NA，M为摩尔质量，则晶体密度为________ g·cm－3(不必化简)。
②已知MgO与CaO的晶体结构相似，其摩氏硬度的大小关系为________，原因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)晶胞有两个基本要素：
①原子坐标参数：表示晶胞内部各微粒的相对位置。如图是CaF2的晶胞，其中原子坐标参数A处为(0,0,0)；B处为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))；C处为(1,1,1)。则D处微粒的坐标参数为___________。
②晶胞参数：描述晶胞的大小和形状。已知CaF2晶体的密度为ρ g·cm－3，则Ca2＋与离它最近的F－间的距离为________ pm(设NA为阿伏加德罗常数的值，用含ρ、NA的式子表示)。
(3)钛(Ti)被誉为“21世纪金属”，Ti晶体的堆积方式是六方最密堆积如图1所示，晶胞可用图2表示。设金属Ti的原子半径为a cm，空间利用率为______。设晶胞中A点原子的坐标为(1,0,0)，C点原子的坐标为(0,1,0)，D点原子的坐标为(0,0,1)，则B点原子的坐标为________________。
解析：(1)①根据CaF2晶胞结构可知：在每个晶胞中与Ca2＋距离最近且等距离的Ca2＋有3个(顶点Ca2＋与面心Ca2＋最近)，顶点Ca2＋可被8个晶胞共用，每个Ca2＋计算了2次，所以与Ca2＋距离最近且等距离的Ca2＋有(3×8)÷2＝12个；将CaF2晶胞分成8个小立方体，立方体中心为F－，顶点为Ca2＋，晶胞中共有4个钙离子、8个氟离子。小立方体的对角线为2(a＋b)，则晶胞的对角线为4(a＋b)，晶胞的边长为eq \f(4a＋b,\r(3))，根据晶体密度计算公式可得该晶体的密度ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(\f(4M,NA),\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(4a＋b,\r(3))))3) g·cm－3。
②MgO与CaO的晶体结构相似，由于离子半径Ca2＋>Mg2＋，离子半径越大，与O2－的核间距就越大，晶格能就越小，物质的硬度就越小，故其摩氏硬度的大小关系为MgO>CaO。
(2)①D处于体对角线AC上，且AD距离等于体对角线长度的eq \f(3,4)，则D到坐标平面距离均为晶胞棱长的eq \f(3,4)，由C的坐标参数可知，晶胞棱长＝1，故D到坐标平面距离均为eq \f(3,4)，D处微粒的坐标参数为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))；②设晶胞中Ca2＋与离它最近的F－间距离为x nm，晶胞的边长为y cm，则x与y的关系为(4x)2＝3y2，所以y＝eq \f(4x,\r(3))。由于F－位于晶胞的内部，Ca2＋位于晶胞的顶点和面心，所以平均每个晶胞含有F－和Ca2＋数目分别是8个和4个，所以ρ＝eq \f(4×78,NA×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4x,\r(3))×10－10))3)，解得x＝eq \f(\r(3),4\r(3,\f(4×78,ρNA)))×1010。
(3)由Ti晶体的晶胞结构示意图可知，该晶胞为平行六面体，其底是菱形，金属Ti的原子半径为a cm，则底边长为2a cm，底面的面积为2a×2a×sin 60＝2eq \r(3)a2。B点与底面连线的3个点构成正四面体，正四面体的高为eq \f(\r(6),3)×2a，所以晶胞的高为eq \f(\r(6),3)×2a×2＝eq \f(4\r(6),3)a，晶胞的体积为底面的面积与高的积，即2eq \r(3)a2×eq \f(4\r(6),3)a＝8eq \r(2)a3，根据均摊法可以求出该晶胞中有2个Ti原子，2个Ti原子的体积为2×eq \f(4πa3,3)，所以，原子的空间利用率为eq \f(2×\f(4πa3,3),8\r(2)a3)×100%＝eq \f(\r(2)π,6)(或74%)。设晶胞中A点原子的坐标为(1, 0,0)，C点原子的坐标为(0,1, 0)，D点原子的坐标为(0,0,1)，B点的高度为晶胞高度的一半，由B点向底面作垂线，垂足为中线的三等分点，则垂足的坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)，\f(1,3)，0))，所以，B点原子的坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)，\f(1,3)，\f(1,2)))。
答案：(1)①12 eq \f(\f(4M,NA),\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(4a＋b,\r(3))))3)
②MgO>CaO Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO晶格能较大
(2)①eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(3,4))) ②eq \f(\r(3),4\r(3,\f(4×78,ρNA)))×1010
(3)eq \f(\r(2)π,6)或74% eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)，\f(1,3)，\f(1,2)))
12．(2020·青岛模拟)第三代永磁体材料——钕铁硼(NdFeB)因其优异的综合磁性能，被广泛应用于计算机、通信信息等高科技产业。
(1)铁、钴、镍元素性质非常相似，原子半径接近但依次减小，NiO、FeO的晶体结构类型与氯化钠相同。基态钴原子价电子轨道表示式为______________________，熔、沸点：NiO________(填“＜”“＞”或“＝”)FeO。
(2)新型储氢材料氨硼烷(NH3BH3)常温下以固体形式稳定存在，极易溶于水。
①氨硼烷分子中B原子采取________杂化。
②氨硼烷晶体中存在的作用力有范德华力、极性键、________和________。
(3)氨硼烷受热析氢的过程之一如图甲所示。
①NH2BH2的氮硼键键能大于NH3BH3，其原因为____________________________
________________________________________________________________________。
②CDB的结构简式为__________________________________________________。
③立方氮化硼(BN)晶体的晶胞结构如图乙所示。设阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为__________ g·cm－3(用含a和NA的最简式表示)。图丙是立方氮化硼晶胞的俯视投影图，请在图中用“eq \a\vs4\al(●)”标明B原子的相对位置。
解析：(1)C是27号元素，3d轨道上有7个电子，4s轨道上有2个电子，则价电子轨道表示式为；NiO、FeO属于离子晶体，离子半径：r(Ni2＋)＜r(Fe2＋)，则晶格能：NiO＞FeO，所以熔、沸点：NiO＞FeO。
(2)①该分子中存在配位键(N—B键)，N、B原子价层电子对数都是4，根据价层电子对互斥理论知N、B原子杂化类型都是sp3杂化。②B原子和N原子之间存在配位键，N原子和其他分子中的H原子之间形成氢键。
(3)①NH2BH2分子内N和B之间除了存在σ键还存在π键，导致其键能大于NH3BH3中氮硼键。②根据第Ⅲ步反应后的产物结构简式确定CDB结构简式为H2BH2NNH2BH2。③该晶胞中B原子个数为4，N原子个数＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，晶胞体积为(a×10－7 cm)3，ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(\f(M,NA)×4,V)＝eq \f(\f(25,NA)×4,a×10－73) g·cm－3＝eq \f(1023,NA·a3) g·cm－3；4个B在底面上的投影分别位于面对角线eq \f(1,4)处，其图像为。
答案：(1) >
(2)①sp3 ②配位键氢键
(3)①NH2BH2分子中N和B之间除了存在σ键还存在π键
② ③eq \f(1023,NA·a3)
离子晶体
NaF
MgF2
AlF3
晶格能/(kJ·ml－1)
923
2 957
5 492