晶体的结构与性质专项训练单元综合模拟测评学能测试试卷

晶体的结构与性质专项训练单元综合模拟测评学能测试试卷
一、晶体的结构与性质
1．以N A表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（）
A．36g冰(图甲）中含共价键数目为4N A
B．12g金刚石(图乙）中含有σ键数目为4N A
C．44g干冰(图丙）中含有N A个晶胞结构单元
D．12g石墨(图丁）中含σ键数目3N A
2．下列物质的结构与性质与氢键无关的是
①乙醚的沸点②冰的密度比液态水小③邻羟基苯甲酸的熔沸点比对羟基苯甲酸的低④水分子在高温下很稳定⑤氢化镁的晶格能高⑥DNA的双螺旋结构⑦尿素的熔沸点比醋酸高A．④⑥②B．①④⑤C．②⑤⑥D．③⑤⑦
3．下列对物质性质的描述中属于离子晶体的是（）
A．熔点是1070℃，易溶于水，水溶液能导电
B．熔点是10.31℃，液态不导电，水溶液能导电
C．熔点3550℃，硬度大，不导电
D．熔点是97.80℃，质软、导电，密度是0.97g/cm3
4．在海洋深处的沉积物中含有大量可燃冰，主要成分是甲烷水合物。

结构可以看成是甲烷分子装在由水分子形成的笼子里。

下列关于说法正确的是
A．甲烷分子和水分子的 VSEPR 模型不同
B．甲烷分子通过氢键与构成笼的水分子相结合
C．可燃冰属于分子晶体
D．水分子的键角大于甲烷分子的键角
5．下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是（）
A．在相同条件下，NH3在水中的溶解度大于CH4
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D．CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
6．下列物质的熔点或沸点比较正确的是（）
A．沸点：H2O>H2S>H2Se
B．熔点：F2>Cl2>Br2
C．沸点：CH4>SiH4>GeH4
D．熔点：Li>Na>K
7．金刚石的熔点为a℃，晶体硅的熔点为b℃，足球烯（分子式为C）的熔点为c℃，a、b、c的大小关系是（）
A．a>b>c B．b>a>c C．c>a>b D．c>b>a
8．碱金属和卤素随着原子序数的增大，下列递变规律正确的是（）
A．碱金属单质的熔、沸点逐渐降低B．卤素单质的熔、沸点逐渐降低
C．碱金属单质的密度逐渐增大D．卤素单质的密度逐渐减小
9．钛被称为继铁、铝之后的第三金属，请回答下列问题：
（1）基态钛原子的价层电子排布图为__________，其原子核外共有______种空间运动状态不同的电子，金属钛的堆积方式如图所示，为________(填堆积方式)堆积
（2）①已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为－37 ℃，沸点为136 ℃，均高于结构与其相似的CCl4，主要原因是_______。

②TiCl4可溶于浓盐酸得H2[TiCl6]，向溶液中加入NH4Cl浓溶液可析出黄色的(NH4)2[TiCl6]晶体。

该晶体中微观粒子之间的作用力有______。

A．离子键 B．共价键 C．分子间作用力 D．氢键 E．金属键
（3）硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式，结构如图所示，其中Ti-O-Ti在一条直线上。

该阳离子化学式为__________，其中O原子的杂化方式为_______。

（4）2016年7月，研究人员发现了某种钛金合金的化学式是Ti3Au，它具有生物相容性，是理想的人工髋关节和膝关节；其晶胞结构如图所示，晶胞参数为a pm，最近的Ti原子
距离为a
2
，A原子的坐标参数为（
1
2
,
1
2
,
1
2
），则B原子坐标参数为_______，距离Ti原
子次近
．．的Ti原子有_______个，Ti-Au间最近距离为_______pm
10．C60、金刚石和石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构)。

(1)C60、金刚石和石墨三者的关系互为________。

A．同分异构体 B．同素异形体
C．同系物 D．同位素
(2)固态时，C60属于________晶体(填“离子”、“原子”或“分子”)，C60分子中含有双键的数目是________个。

(3)硅晶体的结构跟金刚石相似，1 mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是________N A个。

二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1个氧原子，二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是________个。

(4)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是________个。

11．合成氨工艺的一个重要工序是铜洗，其目的是用铜液[醋酸二氨合铜（I）、氨水]吸收在生产过程中产生的CO和CO2等气体。

铜液吸收CO的反应是放热反应，其反应方程式为：
Cu(NH 3)2Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3CO]Ac
完成下列填空：
（1）如果要提高上述反应的反应速率，可以采取的措施是_________。

（选填编号）
a.减压
b.增加NH3的浓度
c.升温
d.及时移走产物
（2）铜液中的氨可吸收二氧化碳，写出该反应的化学方程式_______________
（3）简述铜液吸收CO及铜液再生的操作步骤（注明吸收和再生的条件）。

__________________________________________
（4）铜液的组成元素中，短周期元素原子半径从大到小的排列顺序为_______________。

其中氮元素原子最外层电子排布的轨道表达式是_________________________。

通过比较_____________可判断氮、磷两种非金属元素的非金属性强弱。

（5）已知CS2与CO2分子结构相似，CS2的电子式是____________。

CS2熔点高于CO2，其原因是__________。

12．氯化汞（HgCl2）可用于木材和解剖标本的保存、皮革鞣制和钢铁镂蚀，是分析化学的重要试剂，还可做消毒剂和防腐剂。

HgCl2在水中稍有水解：HgCl2+H2O Hg(OH)Cl+HCl
(1)为了抑制上述反应中HgCl2的水解，可以采取的措施是_________。

（选填编号）
a．加水稀释 b．增加HCl的浓度 c．及时移走产物 d．降温
(2)HgCl2与稀氨水反应则生成难溶解的氨基氯化汞，化学方程式为
HgCl2+2NH3→Hg(NH2)Cl↓+NH4Cl,上述反应的短周期元素中，非金属性最强元素原子的最外层轨道排布式为__________，该原子核外电子云有_________种不同的伸展方向。

(3)已知PCl3与NH3分子结构相似，PCl3的电子式是_______________；PCl3与NH3的沸点比较，______高，其原因是_______________________。

(4)氮的一种氢化物HN3可用于有机合成，其酸性与醋酸相似，若HN3与氨水混合，此反应的化学方程式是_______________________。

(5)若将0.4mol/LNH4Cl与0.2mol/LNaOH溶液等体积混合后，PH=10，下列关系正确的是（______）
A．c(NH4+)＞c(OH-)＞c(Na+)＞c(NH3•H2O) ＞c(H+)
B．c(NH4+)＞c(Na+)＞c(OH-)＞c(NH3•H2O) ＞c(H+)
C．c(NH4+)＞c(Na+)＞c(OH-)＞c(H+)＞c(NH3•H2O)
D．c(NH4+)＞c(Na+)＞c(NH3•H2O) ＞c(OH-)＞c(H+)
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一、晶体的结构与性质
1．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．1个水分子中含有2个O-H键，36g冰的物质的量为2mol，含O-H键数目为4N A，故A 正确；
B．12g 金刚石中含有1molC原子，晶体金刚石中，每个碳原子与其它4个Ci形成4个C-C
键，则每个C原子形成的共价键为：1
2
×4=2，则1mol单质金刚石含有2molC-C键，含有
2N A个σ键，故B错误；
C．1个晶胞结构单元含有4个二氧化碳分子，44g干冰的物质的量为1mol，含有晶胞结构单元个数为0.25N A个，故C错误；
D．在石墨中，每个碳原子周围有三个C-C单键，所以每个碳原子实际占化学键为1.5个，12g石墨即1mol所含碳碳键数目为1.5N A，故D错误；
故答案为A。

2．B
【解析】
分析：氢键可以影响物质的熔点、沸点和溶解度、密度等。

详解：①乙醚分子之间不能形成氢键，故其沸点与氢键无关；
②冰中水分子间形成氢键后，水分子之间的空隙变大，故其密度比液态水小，与氢键有关；
③邻羟基苯甲酸可以形成分子内的氢键，而对羟基苯甲酸只能形成分子间的氢键，故邻羟基苯甲酸的分子间作用力较大，其熔沸点比对羟基苯甲酸的低，与氢键有关； ④水分子在高温下很稳定是因为水分子内的共价键的键能很大，与氢键无关；
⑤氢化镁属于离子晶体，共中阴阳离子间的离子键较强，故其晶格能高，与氢键无关； ⑥DNA 的双螺旋结构与氢键有关，氢键的形成有一定的方向性，也需要一定的空间条件，这两个条件成就了DNA 的双螺旋结构；
⑦尿素与醋酸的相对分子质量相同，尿素的分子间形成的氢键数目高于醋酸，故其熔沸点比醋酸高，与氢键有关。

综上所述，质的结构与性质与氢键无关①④⑤，B 正确，本题选B 。

3．A
【解析】
【分析】
【详解】
A. 熔点是1070℃，易溶于水，水溶液能导电，属于离子晶体的物理性质，A 正确；
B. 熔点是10.31℃，液态不导电，水溶液能导电，属于分子晶体的物理性质，B 错误；
C. 不溶于水，熔点3550℃，不导电，属于原子晶体的物理性质，C 错误；
D. 熔点是97.80℃，质软、导电，密度是0.97g•cm -3，属于金属晶体的物理性质，D 错误； 故合理选项是A 。

4．C
【解析】
【分析】
【详解】
A. 甲烷分子和水分子的中心原子均采取3sp 杂化，故其VSEPR 模型相同，均为正四面体形，A 错误；
B. 甲烷分子中C-H 键的C 原子的电负性不足以使H 原子与另外的非金属原子之间形成氢键，故甲烷分子通过范德华力与构成笼的水分子相结合，B 错误；
C. 可燃冰是由4CH 分子与2H O 分子形成的晶体，为分子晶体，C 正确；
D. 由于水分子中存在两对孤对电子，甲烷分子中只存在键合电子，不存在孤对电子，且孤对电子的斥力大于键合电子，所以导致2H O 分子的键角约为104.5°，而4CH 分子的键角为109°28’，D 错误；
故答案选C 。

5．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．NH3与水分子间易形成氢键，而CH4与水之间不能形成氢键，则在相同条件下，NH3在水中的溶解度大于CH4，与分子间作用力有关，故A正确；
B．非金属性F＞Cl＞Br＞I，则HF、HCl、HBr、HI热稳定性依次减弱，与共价键有关，与分子间作用力无关，故B错误；
C．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，则F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高，与分子间作用力有关，故C正确；
D．CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3均为烷烃，结构相似，相对分子质量越大，分子间的作用力越强，沸点越高，其中(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3是同分异构体，支链越多，分子间作用力越小，沸点越低，则CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、
CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高，与分子间作用力有关，故D正确；
故答案为B。

6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A.水分子间含有氢键，沸点最高。

一般来说，组成与结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，则沸点：H2Se>H2S，故A错误；
B. 一般来说，组成与结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高，则熔点
Br2>Cl2>F2，故B错误；
C. CH4、SiH4、GeH4均为分子晶体，则沸点：GeH4>SiH4>CH4，故C错误；
D.金属键越强，熔点越高，则熔点：Li>Na>K，故D正确；
故答案选：D。

7．A
【解析】
【分析】
原子晶体原子半径越小，键能越高，熔点越高。

【详解】
金刚石和晶体硅均为原子晶体，二者晶体结构相似，熔点高，由于碳原子半径小于硅原子半径，所以碳碳键的键能高于硅硅键的键能，则金刚石的熔点高于晶体硅；足球烯（分子式为C60）为分子晶体，熔化时只需要克服分子间作用力，故熔点低。

综上所述，三者熔点：金刚石>晶体硅>足球烯，A项符合题意。

故答案选：A。

8．A
【解析】
【分析】
【详解】
卤素单质是分子晶体，分子晶体的熔沸点与其相对分子质量成正比，所以卤素单质的熔沸点随着原子半径增大而升高，碱金属单质的熔沸点逐渐降低，故A正确，B错误；碱金属和卤素单质的密度都依次变大，但是钠钾反常，钠的密度大于钾的密度，故CD均错误；
故选A。

9．六方最密 TiCl4和CCl4均为分子晶体，TiCl4的分子量大于CCl4，分
子间作用力大一些，所以熔沸点更高。

AB TiO2+ sp (1
4
，
1
2
，0) 8
5a
【解析】
【分析】
(1) Ti原子价电子为3d、4s电子，3d能级上有2个电子、4s能级上有2个电子；原子的空间运动状态即为原子轨道，Ti有1s、2s、3s、4s四个原子轨道， 2p、3p六个轨道、3d两个轨道；该晶体为六方最密堆积；
(2)①分子晶体熔沸点较低，结构相似的分子晶体的熔沸点与相对原子质量有关；
②酸属于共价化合物，铵盐属于离子化合物，据此分析；
(3)每个O原子被两个Ti原子共用、每个Ti原子被两个O原子共用，利用均摊法计算二者原子个数之比；Ti元素为+4价、O元素为-2价，据此书写其化学式；阳离子的立体结构中Ti-O-Ti为直线型，据此分析杂化类型；
(4)根据均摊法确定Ti和Au在晶胞中的位置，结合晶胞结构图进行分析原子的坐标和距离，Ti和Au最近的距离为晶胞顶点的Au到面上的Ti之间的距离，如图所示，
，结合图示计算。

【详解】
(1)Ti原子价电子为3d、4s电子，3d能级上有2个电子、4s能级上有2个电子，其价电子排布图为：；原子的空间运动状态即为原子轨道，Ti有1s、2s、3s、
4s四个原子轨道，2p、3p六个轨道、3d两个轨道，共12个轨道；根据图示，该晶体为六方最密堆积；
(2)①TiCl4和CCl4均为分子晶体，TiCl4的分子量大于CCl4，分子间作用力大一些，所以熔沸点更高；
②TiCl4可溶于浓盐酸得H2[TiCl6]，可将其看做形成一种酸，所有的酸都是共价化合物，向溶液中加入NH4Cl浓溶液可析出黄色的(NH4)2[TiCl6]晶体，可看做是铵盐，属于离子化合物，该晶体中微观粒子之间的作用力有共价键和离子键，答案选AB；
(3)根据均摊法：每个O原子被两个Ti原子共用、每个Ti原子被两个O原子共用，利用均摊法计算二者原子个数之比为1：1，所以阳离子的化学式为TiO2+，阳离子的立体结构中Ti-O-Ti为直线型，故O原子的杂化方式为sp杂化；
(4)根据钛金合金的化学式是Ti3Au，大白球位于晶胞的顶点和体心，个数为1+8×1
8
=2，小
黑球位于晶胞的面上，则个数为2×6×12=6，则大白球为Au ，位于晶胞的顶点和体心，小黑球为Ti ，位于晶胞的六个面上，由于最近的Ti 原子距离为
a 2，故B 原子坐标参数为(14，12
，0)；以右图中C 原子为中心，在该晶胞中与C 原子次近的原子有4个，根据晶胞的无隙并置，对称结构还有4个，故有8个；Ti 和Au 最近的距离为晶胞顶点的Au 到面上的Ti 之间的距离，如图所示，，则晶胞中Ti-Au 间最近距离为22a a 42⎛⎫⎛⎫+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
=5a pm 。

10．B 分子 30 2 6 2
【解析】
【分析】
（1）同种元素的不同单质互称同素异形体；
（2）根据晶体构成微粒判断晶体类型；分子中每一碳上有一个双键，一个碳碳双键两个碳原子共用，均摊法计算；
（3）一个硅原子形成4个硅硅单键，每个键2个硅原子共用；
金刚石最小的环为六元环，二氧化硅结构跟金刚石结构相似，Si 、O 原子形成的最小环上应有6个Si 原子，6个O 原子；
（4）利用均摊法计算。

【详解】
(1)同种元素的不同单质互称同素异形体，C 60、金刚石和石墨三者的关系互为同素异形体，故选B 。

(2)固态时，C 60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；
分子中每一碳上有一个双键，一个碳碳双键两个碳原子共用，C 60分子中含有双键的数目是1602
⨯=30个。

(3)硅晶体的结构跟金刚石相似，一个硅原子形成4个硅硅单键，每个键2个硅原子共用，1 mol 硅晶体中含有硅硅单键的数目约是142
A mol N ⨯=2N A 个。

金刚石最小的环为六元环，二氧化硅结构跟金刚石结构相似，Si 、O 原子形成的最小环上应有6个Si 原子，硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O 原子，则Si 、O 原子形成的最小环上O 原子的数目是6；
(4)石墨层状结构中，每个碳原子被三个正六边形共用，平均每个正六边形占有的碳原子数
是6×1
3
=2个。

【点睛】
本题考查了物质结构、基本概念，解题关键：利用均摊法进行有关计算，难点（3）根据金刚石最小的环为六元环判断二氧化硅的空间网状结构中，Si、O原子形成的最小环上应有6个Si原子，每2个Si原子之间有1个O原子判断O原子的数目。

11．bc 2NH3＋CO2＋H2O=(NH4)2CO3 (NH4)2CO3＋CO2＋H2O=2NH4HCO3①低温加压下吸收CO②然后将铜液洗涤转移至另一容器中③高温低压下释放CO，然后将铜洗液循环利用 C
＞N＞O＞H NH3和PH3的稳定性 CS2
和CO2都是分子晶体，CS2的相对分子质量大，分子间作用力大
【解析】
【分析】
（1）增大浓度、升高温度等，可增大反应速率；
（2）氨气、水、二氧化碳可反应生成碳酸铵或碳酸氢铵；
（3）铜液的组成元素中，短周期元素有H、C、N、O等元素，H原子半径最小，同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，比较非金属性强弱，可根据氢化物的稳定性强弱判断；（4）CS2的电子式类似于CO2，二者都为分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高。

【详解】
（1）降低压强，反应速率减小，a不正确；增加NH3的浓度或升高温度，反应速率均增大bc正确；及时移走产物，即降低生成物浓度，反应速率也减小，d不正确，答案选bc。

（2）氨气是碱性气体，CO2是酸性气体，二者反应的化学方程式为2NH3＋CO2＋
H2O=(NH4)2CO3、(NH4)2CO3＋CO2＋H2O=2NH4HCO3。

（3）根据Cu(NH 3)2Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3CO]Ac可知，该反应是体积减小的放热的可逆反应，因此吸收CO的适宜条件是低温加压下吸收CO。

若要再生，则只需要将铜液洗涤转移至另一容器中；然后高温低压下释放CO，最后将铜洗液循环利用即可。

（4）铜液的组成元素中属于短周期元素的是H、C、N、O，同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族自上而下原子半径逐渐增大，则四种元素的原子半径大小顺序是C＞N＞O＞H；氮元素原子最外层有4个电子，根据核外电子排布规律可知，最外层电子排布的轨道
表达式是。

非金属性越强，氢化物的稳定性越强，因此可
通过比较NH3和PH3的稳定性判断氮、磷两种非金属元素的非金属性强弱。

（5）已知CS2与CO2分子结构相似，则根据CO2的电子式可得CS2的电子式是。

CS2和CO2都是分子晶体，CS2的相对分子质量大，分子间作用力大，因此CS2熔点高于CO2。

12．b、d 4 PCl3两者都是分子晶体，相对
分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高 HN3+NH3.H2O＝NH4N3+H2O D
【解析】
【分析】
(1)从化学平衡的角度分析，使平衡逆向移动所采取的措施；
(2)所涉及的元素中非金属性最强元素是氯，根据核外电子排布规律写出氯原子最外层电子排布式，确定电子云的空间伸展方向；
(3)仿照氨气的电子式，写出PCl3的电子式，从分子晶体的角度考虑沸点的高低；
(4)仿照醋酸与氨水的反应，写出化学方程式；
(5)根据0.4mol/LNH4Cl与0.2mol/LNaOH反应后的溶液，比较出离子的浓度大小关系。

【详解】
(1)根据水解反应，HgCl2+H2O⇌Hg(OH)Cl+HCl，
a．加水稀释，促进水解，平衡正向移动，不符合题意；
b．增加HCl的浓度，增加生成物的浓度，平衡逆向移动，符合题意；
c．及时移走产物，平衡正向移动，不符合题意；
d．水解是吸热反应，降温平衡逆向移动，符合题意；
(2)非金属性最强元素原子为氯原子，它的最外层轨道排布式为，
该原子核外有1s，2s，2p，3s，3p等5个能级，s轨道是球形的，只有一种空间伸展方向，p轨道是纺锤形的，有三种空间伸展方向，共有4种不同的伸展方向；
(3)磷原子的最外层电子数为5，氯原子的最外层电子数为7，形成三对共用电子对，剩余一对孤对电子，三氯化磷的电子式为：，PCl3与NH3的沸点高，它们都是分
子晶体，虽然氨分子存在氢键，但氨常温下是气体，但三氯化磷常温下是液体，说明范德华力对沸点的影响超过了氢键的影响，两者都是分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，故三氯化磷的的沸点高于氨气；
(4)HN3可用于有机合成，其酸性与醋酸相似，为一元弱酸，若HN3与氨水混合后的化学方程式为HN3+NH3∙H2O=NH4N3+H2O；
(5)NaOH和NH4Cl反应方程式为NaOH+NH4Cl= NH3∙H2O +NaCl，NH4Cl溶液浓度是NaOH溶液浓度的2倍，二者等体积混合，根据方程式知，NH4Cl有一半剩余，则溶液中的溶质为等物质的量浓度的NH4Cl、NH3∙H2O、NaCl，NH4Cl中铵根离子水解程度小于NH3∙H2O电离程度，导致溶液出碱性，则c(OH−)＞c(H+)，氯离子、钠离子不水解，结合物料守恒知c(Cl−)最大，c(NH4+)＞c(Na+)，NH3∙H2O是弱电解质,电离程度较小，所以溶液中粒子浓度大小顺序是c(NH4+)＞c(Na+)＞c(NH3•H2O)＞c(OH-)＞c(H+)，答案选D。