化学选择性必修2第三章 晶体结构与性质本章综合与测试课后作业题

本章复习提升

易混易错练

易错点1　晶体类型的判断

1.(2020云南昭通高二期末,)下列各组晶体中,所含化学键类型相同,晶体类型也相同的是(　　)

①SiO2和SO3 ②晶体硼和HCl

③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石

⑤晶体氖和晶体氮 ⑥硫黄和碘

A.①②③ B.④⑤⑥

C.③④⑥ D.①③⑤

易错点2　晶体熔、沸点高低的判断

2.(2020四川邻水实验学校高二阶段检测,)下列有关晶体叙述中,正确的是(　　)

A.熔点I2>Cl2;沸点PH3>NH3

B.熔点SiO2>CO2;沸点C(CH3)4>(CH3)2CHCH2CH3>CH3CH2CH2CH2CH3

C.共价晶体的结构粒子是分子,故共价晶体都不导电

D.金属晶体的导电、导热性均与自由电子密切相关

易错点3　共价晶体与分子晶体的比较

3.(2020山东济南外国语学校高二月考,)正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体,有与石墨相似的层状结构,受热易分解,层内的H3BO3分子间是通过氢键相连(如图所示),则下列有关说法中不正确的是(　　)

A.正硼酸晶体属于分子晶体

B.正硼酸分子的稳定性与氢键无关

C.1 mol H3BO3晶体中含有3 mol氢键

D.B原子杂化轨道类型为sp2,层间的H3BO3分子通过共价键相连

易错点4　配位键

4.(2020江苏徐州一中高二期末,)如图是某无机化合物的二聚分子,该分子中A、B两种元素都处于第三周期,分子中所有原子的最外层都达到8电子的稳定结构。下列说法不正确的是(　　)

A.元素B位于元素周期表第三周期第ⅢA族

B.该化合物是共价化合物,在熔融状态下能导电

C.该化合物在固态时所形成的晶体是分子晶体

D.该化合物中存在极性共价键,无非极性共价键

5.(双选)(2020山东枣庄三中高二网测,)BF3与一定量的水形成晶体Q[(H2O)2·BF3],Q在一定条件下可转化为R:

[H3O]+

　　　　　Q　　　　　　　　　　　　　　　R

反应过程中新形成的化学键中无(　　)

A.离子键          B.配位键

C.非极性共价键 D.氢键

易错点5　晶体结构及其相关计算

6.()用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　　)

A.18 g冰中含O—H键的数目为2NA

B.28 g晶体硅中含有Si—Si键的数目为2NA

C.44 g干冰中含有NA个晶胞

D.石墨烯是碳原子单层片状新材料,12 g石墨烯中含C—C键的数目为1.5NA

7.()氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂;立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。关于这两种晶体的说法正确的是(　　)

A.六方相氮化硼与石墨一样可以导电

B.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大

C.两种晶体均为分子晶体

D.六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成平面三角形

思想方法练

利用建模思想解决晶胞的相关计算问题

1.()FeO晶胞结构如图所示,FeO晶体中Fe2+配位数为　　　　,若该晶胞边长为a cm,则该晶体密度为　　　　g/cm3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。 

2.()碳化钨是耐高温耐磨材料。下图为碳化钨晶体的部分结构,碳原子嵌入金属的晶格间隙,并不破坏原有金属的晶格,形成填隙化合物。

(1)在该结构中,每个钨原子周围距离钨原子最近且等距离的碳原子有　　　　个。 

(2)假设该部分晶体的体积为V cm3,碳化钨的摩尔质量为M g·mol-1,密度为d g·cm-3,则阿伏加德罗常数NA用上述数据表示为　　　　。 

3.()NiO晶胞如图:

(1)氧化镍晶胞中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,1,0),则C原子坐标参数为　　　　。 

(2)已知氧化镍晶胞密度为d g·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则晶胞棱长为　　　　nm(用代数式表示)。 

4.(2020山东济南外国语学校高二月考,)亚铁氰化钾{K4[Fe(CN)6]}俗称黄血盐,是一种重要的化工原料。检验三价铁发生的反应为K4[Fe(CN)6]+FeCl3 KFe[Fe(CN)6]↓(滕氏蓝)+3KCl,回答问题:

(1)写出基态Fe3+的核外电子排布式:　　　　。 

(2)K4[Fe(CN)6]中的作用力除极性共价键外,还有　　　　和　　　　。含有12 mol σ键的K4[Fe(CN)6]的物质的量为　　　　mol。 

(3)黄血盐中N原子的杂化方式为　　　　;C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为　　　　,电负性由大到小的顺序为　　　　。 

(4)Fe、Na、K的晶胞结构如图所示:

①钠的熔点比钾高,原因是　　　　　　　　　　　　。 

②Fe原子半径是r cm,阿伏加德罗常数的值为NA,铁的相对原子质量为a,则铁单质的密度是　　　　g/cm3。 

5.(2020广东深圳一模,)氮、硒形成的单质及其化合物有重要的科学研究价值,请回答下列问题:

(1)邻氨基吡啶的铜配合物在有机不对称合成中起催化诱导作用,其结构简式如图所示。基态氮原子的价电子轨道表示式为　　　　　;其核外电子共占据　　　　个能级;邻氨基吡啶的铜配合物中Cu2+的配位数是　　　　。 

(2)高聚氮晶体中每个氮原子与另外三个氮原子结合形成空间网状结构。固态高聚氮是　　　　　　晶体;该晶体中N(N)与N(N—N键)之比为　　　　;这种高聚氮中N—N键的键能为160 kJ· mol-1,而N2中键的键能为942 kJ· mol-1,其可能潜在的应用是　　　　。 

(3)N的空间结构是　　　　;HNO3的酸性比HNO2强,试从结构的角度解释其原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)硒有三种晶体(α单斜体、β单斜体和灰色三角晶),灰硒的晶胞为六方晶胞,原子排列为无限螺旋链,分布在六方晶格上,同一条链内原子间作用很强,相邻链之间原子间作用较弱,其螺旋链状图、晶胞结构图和晶胞俯视图如图所示:

已知正六棱柱的边长为a cm,高为b cm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为　　　　g·cm-3(用含NA、a、b的式子表示)。 

答案全解全析

易混易错练

1.C　①SiO2和SO3,固体SO3是分子晶体,二氧化硅是共价晶体,SiO2、SO3都只含共价键,故①错误;②晶体硼和HCl,固体HCl是分子晶体,晶体硼是共价晶体,二者都只含共价键,故②错误;③CO2和SO2固体都是分子晶体,二者都只含极性共价键,故③正确;④晶体硅和金刚石都是共价晶体,二者都只含非极性共价键,故④正确;⑤晶体氖和晶体氮都是分子晶体,晶体氖中不含化学键,晶体氮含共价键,故⑤错误;⑥硫黄和碘都是分子晶体,二者都只含非极性共价键,故⑥正确。

2.D　结构相似的分子晶体,一般相对分子质量越大,熔、沸点越高,所以熔点I2>Cl2;由于NH3存在分子间氢键,故沸点NH3>PH3,A错误。SiO2是共价晶体,CO2是分子晶体,所以熔点SiO2>CO2;碳原子数相同的烷烃,支链越多,沸点越低,因此沸点CH3CH2CH2CH2CH3>(CH3)2CHCH2CH3>C(CH3)4,B错误。共价晶体的结构粒子是原子,共价晶体一般不导电,C错误。金属晶体的导电、导热性均与自由电子密切相关,D正确。

3.D　正硼酸与石墨有相似的层状结构,层内的H3BO3分子间通过氢键相连,受热易分解,所以正硼酸晶体属于分子晶体,故A正确;分子的稳定性与分子内的共价键有关,熔、沸点与氢键有关,故B正确;1个硼酸分子形成了6个氢键,但每个氢键是2个硼酸分子形成的,所以1个分子平均含3个氢键,则含有1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键,故C正确;B形成了3个单键,没有孤电子对,价层电子对数为3,所以采取sp2杂化,层间硼酸分子间的作用力是范德华力,故D错误。

4.B　根据二聚分子可知单分子的化学式为BA3,又因为两种元素都处于第三周期,所以元素B位于元素周期表第三周期第ⅢA族,故A正确;该化合物是无机化合物的二聚分子,属于共价化合物,在熔融状态下不能导电,故B错误;该化合物是无机化合物的二聚分子,属于共价化合物,是分子晶体,故C正确;由题图可知该化合物中没有非极性共价键,含极性共价键,故D正确。

5.CD　Q在一定条件下可转化为R,由题图可知,晶体Q中O—H键断裂,而R中新形成的化学键包括离子键和配位键,同种原子之间形成的共价键为非极性共价键,所以新形成的化学键中无非极性共价键,氢键不是化学键。

6.C　1个水分子中含有2个O—H键,18 g冰的物质的量为1 mol,含O—H键的数目为2NA,A正确;28 g晶体硅中含有1 mol Si原子,晶体硅中,每个硅原子与4个Si形成4个Si—Si键,则每个硅原子形成的共价键数目为×4=2,则1 mol晶体硅含有2 mol Si—Si键,即含有2NA个Si—Si键,B正确;1个干冰晶胞中含有4个二氧化碳分子,44 g干冰中含有晶胞的个数小于NA,C错误;在石墨烯中,每个碳原子形成3个C—C键,所以每个碳原子实际占有的化学键数目为1.5个,12 g石墨烯的物质的量为1 mol,所含碳碳键数目为1.5NA,D正确。

7.D　由题图可知,六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子形成3个共价单键,且B原子不存在孤电子对,该物质的层状结构中不存在自由移动的电子,不能导电,A项错误;立方相氮化硼中只有σ键,不存在π键,B项错误;立方相氮化硼为共价晶体,C项错误; 六方相氮化硼中一个硼原子与相邻的3个氮原子形成3个共价单键,且B原子不存在孤电子对,则B原子为sp2杂化,构成平面三角形,D项正确。

思想方法练

1.答案　6　

解析　以顶角亚铁离子为中心,沿x、y、z轴进行切割,结合题图知,亚铁离子配位数为6,该晶胞中亚铁离子个数=8×+6×=4,O2-的个数是12×+1=4,则该晶体的密度ρ=== g/cm3。

2.答案　(1)6　(2) mol-1

解析　(1)每个钨原子周围距离钨原子最近且等距离的碳原子有6个;(2)题图结构中钨原子数目是1+2×+12×+6×=6,碳原子个数为6,化学式为WC,晶胞质量为,根据密度的定义可知,NA= mol-1。

3.答案　(1)(,1,1)　(2)×107

解析　(1)晶胞是正方体结构,且氧化镍晶胞中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,1,0),则C原子坐标参数为(,1,1)。(2)已知氧化镍晶胞密度为d g·cm-3,设晶胞的棱长为a nm,一个晶胞中含有4个NiO,则m(晶胞)= g= g,V(晶胞)=(a×10-7)3 cm3,则可以得到(a×10-7)3×d=,a=×107。

4.答案　(1)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5

(2)配位键　离子键　1

(3)sp　N>O>C　O>N>C

(4)①Na的原子半径小,形成的金属键更牢固,熔点高　②

解析　(1)基态Fe3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。

(2)K4[Fe(CN)6]中的作用力除极性共价键外,还有K+与[Fe(CN)6]4-间的离子键和Fe2+与CN-间的配位键;1个[Fe(CN)6]4-中共含12个σ键,由此可确定含有12 mol σ键的K4[Fe(CN)6]的物质的量为1 mol。

(3)黄血盐中N原子与C原子间形成共价三键,另外N原子还有1对孤电子对,从而得出N的杂化方式为sp;N原子2p能级处于半满状态,较稳定,即第一电离能N>O>C;电负性为O>N>C。

(4)①钠的熔点比钾高,原因是Na的原子半径小,形成的金属键更牢固。

②由题图可知,1个Fe晶胞中含有2个Fe原子,设晶胞的边长为x cm,则4r=x,x=,ρ= g/cm3= g/cm3。

5.答案　(1) 　3　4

(2)共价　2∶3　制炸药

(3)平面三角形　HNO3中含有的非羟基氧原子数多

(4)

解析　(1)N是7号元素,其核外有7个电子,则基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3,价电子轨道表示式为 ,其核外电子共占据1s、2s、2p三个能级,由邻氨基吡啶的铜配合物的结构简式分析可知,Cu2+的配位数为4。

(2)高聚氮晶体中每个氮原子都通过三个单键和三个氮原子结合并形成空间网状结构,属于共价晶体;因为晶体中每个氮原子都通过三个单键与三个氮原子结合,则每个氮原子平均形成1.5个N—N键,故氮原子数与N—N键数之比为2∶3;由键能数据分析可知,高聚氮爆炸后生成氮气放出大量的热,还能瞬间生成大量的气体,则可能潜在的用途为制炸药。

(3)N中N原子的价层电子对数为3+=3,孤电子对数为0,则其空间结构为平面三角形;同种元素R的不同的含氧酸的酸性比较,可以把酸写成(HO)nROm的形式,m越大,非羟基氧原子数越多,由于HNO3中的非羟基氧原子数目比HNO2的多,故HNO3的酸性更强。

(4)灰硒的晶胞为六方晶胞,Se原子位于面心与顶点,从晶胞的俯视图可知晶胞中Se原子数目为6×+12×3×=9,体积V=(×a2×6×b)cm3,ρ== g·cm-3= g·cm-3。