高中化学高考一轮·知识清单知识清单16晶体结构与性质含解析答案

这是一份高中化学高考一轮·知识清单知识清单16晶体结构与性质含解析答案，共13页。学案主要包含了单选题，填空题，计算题，判断题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用，我国现已能够拉制出直径为300毫米的大直径硅单晶，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述正确的是
A．形成晶体硅的速率越快越好
B．晶体硅有固定的熔、沸点
C．可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D．晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关
2．已知干冰晶胞属于面心立方最密堆积，晶胞中相邻最近的两个CO2分子间距为a pm，阿伏加 德罗常数为NA，下列说法正确的是
A．晶胞中一个CO2分子的配位数是8
B．晶胞的密度表达式是g·cm－3
C．一个晶胞中平均含6个CO2分子
D．CO2分子的立体构型是直线形，中心C原子的杂化类型是sp3杂化
二、填空题
3．现有几组物质的熔点(℃)数据：
据此回答下列问题：
(1)A组属于 晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是 。
(2)B组晶体共同的物理性质是 (填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于 。
(4)D组晶体可能具有的性质是 (填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因为 。
4．晶胞有两个基本要素：
(1)原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图所示为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(,0, )；C为(,,0)。则D原子的坐标参数为 。

(2)晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm，其密度为 g·cm-3(列出计算式即可)。
5．GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是 。
6．按要求回答下列问题：
(1)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点，则该晶胞中有 个铜原子。
(2)Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a=0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为 。列式表示Al单质的密度 g·cm-3(不必计算出结果)。
7．周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的 3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：
(1)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图，则e离子的电荷为 。
(2)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图所示)。
该化合物中，阴离子为 ，阳离子中存在的化学键类型有 ；该化合物加热时首先失去的组分是 ，判断理由是 。
8．按要求完成下列小题：
(1)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以 相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献 个原子。
(2)在硅酸盐中，SiO44-四面体[如图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根：其中Si原子的杂化形式为 ，Si与O的原子数之比为 ，化学式为 。
三、计算题
9．某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
(1)晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。
(2)若合金的密度为d g·cm-3，晶胞参数a= nm。
四、判断题
10．凡有规则外形的固体一定是晶体。(____)
11．晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。(________)
12．晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。(________)
13．冰和碘晶体中相互作用力相同。(_____)
14．缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。(_____)
15．通过X-射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。(________)
16．粉末状的物质不是晶体，具有各向异性的固体一定是晶体。(________)
17．晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。(________)
18．晶体内部的微粒按一定规律周期性地排列。(____)
19．某晶体的熔点为112.8 ℃，溶于CS2、CCl4等溶剂，可推出该晶体可能为分子晶体。(________)
20．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。(_____)
21．共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。(_____)
22．离子晶体一定都含有金属元素。(_____)
23．金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。(_____)
24．金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高。(________)
25．在金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个。(________)
26．在NaCl晶体中，每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个。(________)
27．在CsCl晶体中，每个Cs＋周围与其距离最近的Cl-有8个。(________)
28．金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其最近的镁原子有6个。(________)
29．A1型最密堆积又称为六方最密堆积。(________)
30．A1型最密堆积和A3型最密堆积的配位数均为12。(________)
31．体心立方堆积的金属晶体的晶胞中含有4个原子。(________)
32．金属钠晶体的晶胞为体心立方晶胞()，晶胞的边长为a．假定金属钠原子为等径的刚性球，且晶胞中处于体对角线上的三个球相切，则钠原子的半径r为。(________)
33．在NaCl晶体中，每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个，Na＋周围最近的构成一个正八面体。(________)
34．如图a、b、c分别代表这三种堆积方式的结构示意图，则图示结构内金属原子个数比为21∶14∶9。(________)
A组
B组
C组
D组
金刚石：3 550 ℃
Li：181 ℃
HF：－83 ℃
NaCl：801 ℃
硅晶体：1 410 ℃
Na：98 ℃
HCl：－115 ℃
KCl：776 ℃
硼晶体：2 300 ℃
K：64 ℃
HBr：－89 ℃
RbCl：718 ℃
二氧化硅：1 723 ℃
Rb：39 ℃
HI：－51 ℃
CsCl：645 ℃
参考答案：
1．BC
【详解】A．晶体的形成都要有一定的形成条件，如温度、压强、结晶速率等，所以形成晶体硅的速率并不是越快越好，速率太快可能导致晶体质量下降，故A错误；
B．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，所以晶体硅有固定的熔、沸点，故B正确；
C．晶体硅是晶体，玻璃是非晶体，区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验，所以可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃，故C正确；
D．晶体硅的形成与晶体的自范性有关，形成的晶体有各向异性，故D错误；
故选BC。
2．B
【详解】A．面心立方最密堆积配位数为12，故A错误；
B．该晶胞中最近的相邻两个CO2 分子间距为apm，即晶胞面心上的二氧化碳分子和其同一面上顶点上的二氧化碳之间的距离为apm，则晶胞棱长=apm=a×10-10 cm，晶胞体积=(a×10-10 cm)3，该晶胞中二氧化碳分子个数=8×+6×=4，晶胞密度=，故B正确；
C．该晶胞中二氧化碳分子个数=8×+6×=4，故C错误；
D．二氧化碳分子是直线形分子，C原子价层电子对个数是2，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型为sp，故D错误；
故选：B。
【点睛】六方最密堆积、面心立方最密堆积的配位数均为12，体心立方堆积配位数为8，简单立方堆积配为数为6。
3． 原子 共价键 ①②③④ HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可) ②④ D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高
【分析】(1)根据物质的组成和熔点可知A组属于原子晶体，B组属于金属晶体，C组形成分子晶体，D组是离子晶体；
(2)B组为金属晶体，金属阳离子与自由电子之间通过金属键结合；
(3)由于HF分子间存在氢键，导致HF的沸点比其它氢化物的沸点高；
(4)D组物质为离子晶体，根据离子晶体的性质判断；
(5)离子晶体的离子键越强，物质的熔沸点越高，据此分析解答。
【详解】(1)A组熔点很高，为原子晶体，构成微粒是原子，原子晶体是由原子通过共价键形成的，熔化时克服的是共价键；
(2)B组为金属晶体，根据金属晶体的特征可知，B组金属晶体具有①②③④四条共性；
(3)HF的分子之间除存在范德华力外，分子之间还含有分子间氢键，增加了分子之间的吸引力，使物质熔化、气化需消耗更高的能量，因此其熔点反常；
(4)D组属于离子晶体，离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，离子之间通过离子键结合，离子键是一种比较强的相互作用，具有一定的硬度；一般能够溶于水，在水分子作用下电离产生自由移动的离子，因而能够导电；在固体时离子之间通过离子键结合，不能自由移动，因此固态时不能导电；在熔融状态时断裂离子键，产生自由移动的离子，因此在熔融状态下也可以导电，故②④两个性质符合；
(5)D组属于离子晶体，其熔点与离子键键能有关。离子半径越小，离子之间作用力越强，离子键的键能越大，晶格能越大，物质的熔沸点就越高。由于离子半径：r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高。
【点睛】本题考查晶体的结构与性质的知识，注意对于氢化物来说，若与H结合的元素的原子半径小，电负性大，则分子之间会存在氢键，应用氢键解释HF的熔点反常，氢键属于分子间作用力，比一般的分子间作用力强，但比化学键弱。
4． (，，) ×107
【详解】(1)结合D在晶胞内的位置可确定其坐标为；
(2)由均摊法可确定该Ge晶胞中含有Ge原子为，则，解得。
5．GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体
【详解】GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高。
点睛：明确不同类型的晶体在熔化时克服不同的作用力是解答本题的关键，注意把握晶体类型的判断方法和微粒间的作用。离子晶体熔化克服离子键，原子晶体熔化克服共价键，金属晶体熔化克服金属键，分子晶体熔化或升华克服分子间作用力或氢键，尤其注意氢键属于分子间作用力。
6．(1)16
(2) 12
【详解】（1）该晶胞中O原子数为4×1+6×+8×=8，由Cu2O中Cu和O的比例可知该晶胞中铜原子数为O原子数的2倍，所以该晶胞中含有Cu原子个数为16个。
（2）在面心立方晶体中，以顶点Al原子为研究对象，在一个晶胞中与该铝原子距离相等且最近的Al原子有3个，分别位于通过该顶点的三个面心上，通过该顶点可以形成8个晶胞，每个面心的Al原子被重复数了2个，故与该Al原子距离相等且最近的Al原子数目为3×8×=12，与晶胞中Al原子的配位数为12；该晶胞中含有Al原子数目为8×+6×=4，根据晶体密度计算公式可得其密度g/cm3。
7．(1)+1
(2) 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱
【分析】根据题干信息可知，a为H，b为N，c为O，d为S，e为Cu。
【详解】（1）e为Cu，c为O，由图1可知，晶胞中含Cu原子数为4个，含O原子为8×＋1=2个，故化学式为Cu2O，O为-2价，则Cu为＋1价。
（2）含有H、N、O、S、Cu 5种元素的化合物，结合课本选修3配合物有关知识和题目所给信息，观察中心为1个Cu2＋，周围为4个NH3分子和2个H2O分子，得到该化合物化学式为[Cu(NH3)4]SO4·2H2O，因此阴离子为硫酸根离子，阳离子中存在的化学键为共价键和配位键。加热时，由于H2O和Cu2＋的配位键比NH3与Cu2+的配位键弱，故首先失去H2O。
8．(1) 共价键 3
(2) sp3杂化 1∶3
【详解】（1）硅晶体和金刚石晶体类似都属于共价晶体，硅原子之间以共价键结合，在金刚石晶体的晶胞中，每个面心有一个碳原子（晶体硅类似结构），则面心位置贡献的原子为 6×=3个，故答案为：共价键；3。
（2）在多硅酸根中每个硅原子都与4个O形成4个Si-O单键，因而Si原子都是sp3杂化；观察图(b)可知，每个四面体通过两个氧原子与其他四面体连接形成链状结构，因而每个四面体中硅原子数是1，氧原子数=2＋2×=3，即Si与O的原子个数比为1∶3，化学式为；故答案为：sp3；1∶3；。
9． 3∶1 ×107
【详解】(1)铜原子位于晶胞面心，Ni原子位于晶胞顶点，则晶胞中含Cu原子数为×6=3，含Ni原子数为×8=1，铜原子与镍原子的数量比为3∶1；
(2)晶胞密度dg/cm3==，解得a=×107nm。
10．错误
【详解】非晶体也有规则的外形，如玻璃一定的几何外形，所以凡有规则外形的固体不一定是晶体，故错误。
11．正确
【详解】晶体具有自范性，而非晶体没有自范性，这是二者的本质区别，故正确。
12．错误
【详解】晶体有固定的熔点，非晶体没有熔点，无法比较，故答案为：错误。
13．错误
【详解】冰中含有氢键、氢氧极性共价键，碘晶体中不含氢键、含有碘碘非极性共价键，二者相互作用力不相同；错误。
14．正确
【详解】由于晶体具有自范性，缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢得到修复，变为完美的立方体块，故正确。
15．正确
【详解】晶体有固定熔沸点，非晶体没有，可以通过测熔沸点区分晶体和非晶体，但最可靠的科学方法是对固体进行X-射线衍射实验去区分晶体和非晶体，故答案为：正确。
16．错误
【详解】晶体和非晶体的本质区别是组成晶体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列，不管固体的颗粒大小，只要有组成粒子在三维空间里呈现周期性的有序排列就属于晶体，晶体有自范性，所以具有各向异性的固体一定是晶体，故答案为：错误。
17．正确
【详解】晶体具有自范性(能自发呈现规则的外形)、各向异性和固定的熔点，这是由于构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的结果，而非晶体中粒子排列无序，这是晶体与非晶体的本质差别，故正确。
18．正确
【详解】晶体内部的粒子按一定规律周期性的排列，而非晶体中的粒子排列是无规则的，故正确。
19．正确
【详解】分子晶体是由分子构成，许多物质在常温下呈气态或液态，主要性质有熔沸点低，硬度小，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂，晶体固态和熔化时均不导电；题中某晶体的熔点为112.8 ℃，熔点低，溶于CS2、CCl4等溶剂，符合分子晶体特征，可推出该晶体可能为分子晶体，答案为正确。
20．正确
【详解】在晶体中，根据呈电中性原则，只要有阴离子就一定有阳离子；正确。
21．错误
【详解】金属晶体的熔点有很高的也有很低的，其金属阳离子半径越小，单位体积内自由电子数目越多则熔点越高，可能比共价晶体的高，如：钨；错误。
22．错误
【详解】离子晶体含有阴阳离子，阳离子可能是金属离子，也可能是，不一定都含有金属元素；错误。
23．正确
【详解】金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，可能是分子晶体，如：AlCl3；正确。
24．正确
【详解】金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高，如金属汞在常温下为液体，硫为固体，故答案为：正确。
25．正确
【详解】金属钠是体心立方堆积，钠的配位数为8，即每个钠原子周围与其距离最近的原子有8个，故正确。
26．正确
【详解】氯化钠晶胞中，钠离子和氯离子交替出现在顶点处，与每个钠离子周围距离最近的钠离子位于晶胞中与钠离子共面的正方形的对角线上，其个数=，故正确。
27．正确
【详解】氯化铯晶体中，铯离子的配位数是8，则每个铯离子周围与其距离最近的氯离子数为8，故正确。
28．错误
【详解】金属镁为六方最密堆积，堆积方式为，因此镁的配位数为8，即每个镁原子周围与其距离最近的原子有8个，故答案为：错误。
29．错误
【详解】型最密堆积又称为面心立方最密堆积，答案为错误。
30．正确
【详解】在晶体结构中，原子或离子总是按一定方式与周围的原子或离子相结合，此时，一个质点与周围直接接触的质点数称为配位数。在金属晶体中，金属原子通常做最紧密堆积，这决定了金属原子具有较高或最高的配位数。配位数为 12 是晶体结构中最大的配位数。所以等径圆球形成的 A1型最密堆积和 A3型最密堆积中，每个球的配位数都是 12个，其中同一层上有 6个，相邻两层各有 3个，故正确。
31．错误
【详解】体心立方堆积的堆积方式为立方体的顶点和体心各有1个金属原子，则每个晶胞中原子数为。
32．正确
【详解】金属钠晶体为体心立方晶胞，晶胞的边长为a，则晶胞的体对角线为a；假定金属钠原子为等径的刚性球，且晶胞中处于体对角线上的三个球相切，则晶胞的体对角线为钠原子半径的4倍，所以4r=a，则钠原子的半径r为，故正确。
33．正确
【详解】NaCl晶体中，Na＋和交替出现在顶点处，每个Na＋周围距离最近的Na＋位于晶胞中共面的正方形对角线上，则每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个；Na＋周围最近的有6个，6个构成一个正八面体。
34．错误
【详解】a中所含原子数目为，b中所含原子数目为，c中所含原子数目为，原子个数比为6∶4∶2=3∶2∶1，故说法错误。
题号
1
2








答案
BC
B