高考化学大一轮专题复习课时作业：第六单元 物质结构与性质(选考) 第31讲 晶体结构与性质 Word版含答案

第31讲晶体结构与性质
教材习题回扣
1．(选修3 P72－2)下列叙述正确的是( )。

A．原子晶体中只含共价键
B．离子晶体中只含有离子键，不含有共价键
C．分子晶体中只存在分子间作用力，不存在其他化学键
D．任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子
2．(选修3 P72－5)下列叙述正确的是( )。

A．离子晶体都是化合物
B．原子晶体都是单质
C．金属在常温下都以晶体形式存在
D．分子晶体在常温下不可能是固态
3．(选修3 P72－8)下列各组物质熔化或升华时，所克服的粒子间作用属于同种类型的是( )。

A．Na2O和SiO2熔化B．Mg和S熔化
C．氯化钠和蔗糖熔化D．碘和干冰升华
能力提升训练
一、单项选择题
1．下列对各组物质性质的比较中，正确的是( )。

A．硬度：Li＞Na＞K
B．熔点：金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅
C．第一电离能：Na＜Mg＜Al
D．空间利用率：六方密堆积＜面心立方＜体心立方
2．(2016年河北邢台模拟)某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是( )。

A．3∶9∶4 B．1∶4∶2
C．2∶9∶4 D．3∶8∶4
3．关于晶体的下列说法中正确的是( )。

A．溶质从溶液中析出是得到晶体的三条途径之一
B．区别晶体和非晶体最好的方法是观察是否有规则的几何外形
C．水晶在不同方向上的硬度、导热性、导电性相同
D．只有无色透明的固体才是晶体
4．二茂铁是由一个二价铁离子和2个环戊烯基负离子构成，它的发现可以说是有机金属化合物研究中具有里程碑意义的事件，它开辟了金属有机化合物研究的新领域。

已知：二茂铁熔点是173 ℃(在100 ℃时开始升华)，沸点是249 ℃，不溶于水，易溶于苯、乙醚等非极性溶剂。

下列说法正确的是( )。

A．二茂铁属于离子晶体
B．在二茂铁结构中，C5H－5与Fe2＋之间形成的化学键类型是离子键
C．已知：环戊二烯的结构式为：，则其中仅有1个碳原子采取sp3杂化
D．二价铁离子的基态电子排布式为：3d44s2
5．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是( )。

A．①为简单立方堆积；②为六方最密堆积；③为体心立方堆积；④为面心立方最密堆积
B．每个晶胞含有的原子数分别为：①1个；②2个；③2个；④4个
C．晶胞中原子的配位数分别为：①6；②8；③8；④12
D．空间利用率的大小关系为：①＜②＜③＜④
6．如图所示晶体结构是一种具有优良的压电、光电等功能的晶体材料的最小结构单元(晶胞)。

晶体内
与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是(各元素所带电荷均已略去)( )。

A．8；BaTi8O12B．8；BaTi4O9
C．6；BaTiO3D．3；BaTi2O3
7．下表给出几种氯化物的熔点和沸点：
分子晶体；③氯化钠晶体中微粒之间以范德华力结合；④氯化铝晶体是典型的离子晶体。

其中与表中数据一致的是( )。

A．①②B．②③ C．①②④D．②④
二、非选择题
8．(2016年四川卷)M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。

M基态原子L层中p轨道电子数是s电子的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。

请回答下列问题：
(1)R基态原子的电子排布式是________________，X和Y中电负性较大的是________(填元素符号)。

(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物，其原因是__________________
____________。

(3)X与M形成的XM3分子的空间构型是__________________。

(4)M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示，则图中黑球代表的离子是________(填离子符号)。

(5)在稀硫酸中，Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物，Z被还原为＋3价，该反应的
化学方程式是____________________________________________________。

9．(2015年新课标卷Ⅱ)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。

回答下列问题：
(1)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为__________。

(2)单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是________(填分子式)，原因是___________
_________________________________________________________；
A和B的氢化物所属的晶体类型分别为____________和____________。

(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E, E的立体构型为____________，中心原子的杂化轨道类型为________。

(4)化合物D2A的立体构型为________，中心原子的价层电子对数为________，单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A，其化学方程式为___________________________________。

(5)A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数，a＝0.566 nm, F 的化学式为______；晶胞中A 原子的配位数为______；列式计算晶体F的密度(g·cm－3)__________
______________________________________________________________。

10．(2016届东北三省四市一模)已知A、B、C、D、E、F是元素周期表中前36号元素，它们的原子序数依次增大。

A的质子数、电子层数、最外层电子数均相等，B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子总数相同，D的基态原子核外成对电子数是成单电子数的3倍，E4＋与氩原子的核外电子排布相同。

F是第四周期d区原子序数最大的元素。

请回答下列问题：
(1)写出E的价层电子排布式__________。

(2)A、B、C、D电负性由大到小的顺序为________________(填元素符号)。

(3)F(BD)4为无色挥发性剧毒液体，熔点－25 ℃，沸点43 ℃。

不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、苯等
有机溶剂，呈四面体构型，该晶体的类型为________，F与BD之间的作用力为______________。

(4)开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。

①由A、B、E三种元素构成的某种新型储氢材料的理论结构模型如图1所示，图中虚线框内B原子的杂化轨道类型有____________种。

图1
②分子X可以通过氢键形成“笼状结构”而成为潜在的储氢材料。

X一定不是________(填标号)。

A．H2O B．CH4C．HF D．CO(NH2)2
③F元素与镧(La)元素的合金可做储氢材料，该晶体的晶胞如图2所示，晶胞中心有一个F原子，其他F原子都在晶胞面上，则该晶体的化学式为______________；已知其摩尔质量为M g·mol－1，晶胞参数为a pm，用N A表示阿伏加德罗常数，则该晶胞的密度为_____________g·cm－3。

图2
11．(2016年新课标卷Ⅲ)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。

回答下列问题：
(1)写出基态As原子的核外电子排布式________________________。

(2)根据元素周期律，原子半径Ga________As，第一电离能Ga________As(填“大于”或“小于”)。

(3)AsCl3分子的立体构型为______________，其中As的杂化轨道类型为__________。

(4)GaF3的熔点高于1000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是____________________。

(5)GaAs的熔点为1238 ℃，密度为ρg·cm－3，其晶胞结构如图所示。

该晶体的类型为________________，Ga与As以________键合。

Ga和As的摩尔质量分别为M Ga g·mol－1和M As g·mol－1，原子半径分别为r Ga pm和r As pm，阿伏加德罗常数值为N A，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为____________________。

第31讲 晶体结构与性质
【教材习题回扣】
1．A 2.A 3.D
【能力提升训练】
1．A 解析：碱金属元素中，其硬度随着原子序数的增大而减小，所以硬度Li ＞Na ＞K ，故A 正确；原子晶体中，键长越长其键能越小，则晶体的熔点越低，键能大小顺序是：C —C 键、C —Si 键、Si —Si 键，所以熔点高低顺序是：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，故B 错误；同一周期，元素第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA 族、第ⅤA 族元素第一电离能大于相邻元素，第一电离能：Mg ＞Al ＞Na ，故C 错误；空间利用率：六方密堆积74%、面心立方74%、体心立方68%，所以空间利用率：六方密堆积＝面心立方＞体心立方，故D 错误。

2．B 解析：A 粒子数为6×112＝12；B 粒子数为6×14＋3×16
＝2；C 粒子数为1；故A 、B 、C 粒子数之比为12
∶2∶1＝1∶4∶2。

3．A 解析：获得晶体的方法有熔融态物质凝固、气态物质凝华、溶质从溶液中结晶析出，因此溶质从溶液中析出是得到晶体的三条途径之一，A 正确；区别晶体和非晶体最好的方法是对固体进行X­射线衍射实验，而不是通过观察是否有规则的几何外形，B 错误；水晶是晶体SiO 2，其性质的各向异性表现在物理性质如在不同方向上的硬度、导热性、导电性不相同，C 错误；晶体不一定是无色透明的，如CuSO 4·5H 2O ，无色透明的也不一定是晶体，如玻璃属于玻璃态物质，D 错误。

4．C 解析：根据题给信息知，二茂铁易升华，易溶于有机溶剂，可以推断它应为分子晶体，则C 5H －5
与Fe 2＋之间不可能为离子键，而应为配位键，A 、B 项均错误；由环戊二烯的结构式知，仅1号碳原子形成四个单键，为sp 3杂化，其余四个碳为sp 2杂化，C 项正确；D 项，铁原子失去4s 上的电子即为Fe 2＋的基态，应为3d 6。

5．B 解析：①为简单立方堆积，②为体心立方堆积，③为六方最密堆积，④为面心立方最密堆积，
②与③判断有误，A 项错误；每个晶胞含有的原子数分别为：①8×18＝1，②8×18＋1＝2，③8×18
＋1＝2，④8×18＋6×12
＝4，B 项正确；晶胞③中原子的配位数应为12，其他判断正确，C 项错误；四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，D 项错误。

6．C 解析：由图可知，晶体中钛原子位于立方体的顶点，为8个晶胞所共用，每个晶胞中与钛原子紧邻的氧原子数为3，且每个氧原子位于晶胞的棱上，为4个晶胞所共用，故晶体内与每个“Ti”紧邻的
氧原子数为：3×8×14
＝6；再根据均摊法可计算出晶体中每个晶胞中各元素原子的数目：“Ba”为1，“Ti”为8×18＝1，“O”为12×14
＝3，故此晶体材料的化学式为BaTiO 3。

7．A 解析：氯化铝的熔、沸点都很低，其晶体应该是分子晶体，并且沸点比熔点还低，加热时容易升华；四氯化硅是共价化合物，并且熔、沸点很低，应该属于分子晶体；氯化钠是离子晶体，以离子键结合。

8．(1)1s 22s 22p 63s 1{或3s 1} Cl
(2)H 2S 分子间不存在氢键，H 2O 分子间存在氢键
(3)平面三角形 (4)Na ＋
(5)K 2Cr 2O 7＋3H 2O 2＋4H 2SO 4===K 2SO 4＋Cr 2(SO 4)3＋3O 2↑＋7H 2O
解析：根据题意可推知，M 是O 元素，R 是Na 元素，X 是S 元素，Y 是Cl 元素，Z 是Cr 元素。

(3)SO 3
中硫原子的价层电子对数为3＋(6－3×2)×12
＝3，没有孤电子对，硫原子的杂化方式为sp 2，该分子的空间构型为平面三角形。

(4)根据晶胞结构可以算出白球的个数为8×18＋6×12
＝4，黑球的个数为8个，由于这种离子化合物的化学式为Na 2O ，黑球代表的是Na ＋。

(5)根据题意知重铬酸钾被还原为Cr 3＋，则过氧化氢被氧化生成氧气，利用化合价升降法配平，反应的化学方程式为：K 2Cr 2O 7＋3H 2O 2＋4H 2SO 4===
K 2SO 4＋Cr 2(SO 4)3＋3O 2↑＋7H 2O 。

9．(1)O 1s 22s 22p 63s 23p 3{或 3s 23p 3}
(2)O 3 O 3相对分子质量较大，范德华力大 分子晶体 离子晶体
(3)三角锥形 sp 3
(4)V 形 4 2Cl 2＋2Na 2CO 3＋H 2O===Cl 2O ＋2NaHCO 3＋2NaCl(或2Cl 2＋Na 2CO 3===Cl 2O ＋CO 2＋2NaCl)
(5)Na 2O 8 4×62 g·mol －1
－7 3×6.02×1023 mol －1＝2.27 g·cm －3
解析：A 、B 、C 、D 为原子序数依次增大的四种元索，A 2－和B ＋具有相同的电子构型，则A 是O ，B 是Na ；C 、D 为同周期元素，C 核外电子总数是最外层电子数的3倍，则C 是P ；D 元素最外层有一个未成对电子，所以D 是Cl 。

(1)非金属性越强，电负性越大，则四种元素中电负性最大的是O 。

P 的原子序数是15，则核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 3或 3s 23p 3。

(2)氧元素有氧气和臭氧两种单质，由于O 3相对分子质量较大，范德华力大，所以沸点高的是O 3；A 和B 的氢化物分别是水和NaH ，所属的晶体类型分别为分子晶体和离子晶体。

(3)C 和D 反应可生成组成比为1∶3的化合物E ，即E 是PCl 3, 其中P 含有一对孤对电子，其价层电子对数是4，所以E 的立体构型为三角锥形，中心原子的杂化轨道类型为sp 3。

(4)化合物Cl 2O 分子中氧元素含有2对孤对电子，价层电子对数是4，所以立体构型为V 形。

(5)根据晶胞
结构可知氧原子的个数＝8×18＋6×12
＝4，Na 全部在晶胞中，共计是8个，则F 的化学式为Na 2O 。

以面心氧原子为中心，与氧原子距离最近的钠原子的个数是8个，则配位数为8。

晶体F 的密度＝
m V ＝4×62 g·mol －1
0.566×10－7 cm 3×6.02×1023 mol －1＝2.27 g·c m －3。

10．(1)3d 24s 2 (2)O>N>C>H
(3)分子晶体 配位键
(4)①3 BC ②LaNi 5 ③M
N A ·a 3×1030
解析：A 的质子数、电子层数、最外层电子数均相等，A 为氢元素；B 元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子总数相同，B 为碳元素；D 的基态原子核外成对电子数是成单电子数的3倍，D 为氧元素，可推出C 为氮元素；E 4＋与氩原子的核外电子排布相同，E 为钛元素； F 是第
四周期d 区原子序数最大的元素，F 为镍元素。

(3)Zn(CO)4的熔点、沸点低，所以该晶体的类型为分子晶体； Zn 与CO 之间的作用力为配位键。

(4)①图中虚线框内碳原子之间的化学键有C —C 、C===C 、C≡C，其杂化类型分别为sp 3杂化、sp 2杂化、sp 杂化，所以杂化轨道类型有3种；②N、O 、F 分别与H 原子可能形成氢键，C 、H 原子不能形成氢键；氟化氢分子不能通过氢键形成笼状，X 一定不是CH 4、HF 。

③晶胞中心有一个镍原子，其他8个镍原子都在晶胞面上，镧原子都在晶胞顶点。

根据均摊原则，所以晶胞
实际含有的镍原子为1＋8×12＝5，晶胞实际含有的镧原子为8×18
＝1，晶体的化学式LaNi 5；晶胞的质量为M
N A ，根据ρ＝m V ，V ＝a 3×10－30，则ρ＝M
N A
a 3×10－30＝M N A ·a 3×1030。

11．(1)1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 3 (2)大于 小于
(3)三角锥形 sp 3
(4)GaF 3是离子晶体，GaCl 3是分子晶体，离子晶体GaF 3的熔沸点高
(5)原子晶体 共价键 4πN A ρr 3Ga ＋r 3As
M Ga ＋M As ×100%
解析：(1)As 的原子序数是33，则基态As 原子的核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 3。

(2)同周期自左向右原子半径逐渐减小，则原子半径Ga 大于As ，由于As 的4p 轨道电子处于半充满状态，
稳定性强，所以第一电离能Ga 小于As 。

(3)AsCl 3分子的价层电子对数＝3＋5－1×32
＝4，即含有一对孤对电子，所以立体构型为三角锥形，其中As 的杂化轨道类型为sp 3。

(4)由于GaF 3是离子晶体，GaCl 3是分子晶体，所以离子晶体GaF 3的熔沸点高。

(5)GaAs 的熔点为1238 ℃，熔点很高，所以晶体的类型为原子晶体，其中Ga 与As 以共价键键合。

根据晶胞结构可知晶胞中Ca 和As 的个数均是4个，所以晶胞
的体积是4
N A M Ga ＋M As ρ。

二者的原子半径分别为r Ga pm 和r As pm ，阿伏加德罗常数值为N A ，则
GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为4×43πr 3Ga ＋r 3
As 4N A M Ga ＋M As
ρ×100%＝4πN A ρr 3Ga
＋r 3As
M Ga ＋M As
×100%。