高二下人教版高中化学选择性必修2第三章 晶体结构与性质 单元素养测评卷

单元素养测评卷
第三章晶体结构与性质
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

第Ⅰ卷45分,第Ⅱ卷55分,共100分,考试时间90分钟。

可能用到的相对原子质量:P—31 Cu—64 Sn—119
第Ⅰ卷(选择题共45分)
一、选择题(本大题共15小题,每小题3分,共45分。

每小题只有1个选项符合题意,不选、多选、错选均不给分)
1.下列物质中属于晶体的是 ( )
A.炭黑
B.玻璃
C.陶瓷
D.胆矾
2.下列性质可以证明某化合物一定是离子晶体的是( )
A.可溶于水
B.具有较高的熔点
C.水溶液能导电
D.熔融状态下能导电
3.下列各组物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是( )
A.SiO2和CO2
B.CH4和H2O
C.MgCl2和Na2O2
D.NaCl和HCl
4.下列关于晶体的说法中正确的是 ( )
A.离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子
B.金属晶体的熔点和沸点都很高
C.分子晶体中都存在范德华力,可能不存在共价键
D.共价晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键
5.下列说法正确的是 ( )
A.NaCl晶胞中有1个Na+和1个Cl-
B.在SiO2晶体中,并不存在单个“SiO2”分子
C.干冰中,与CO2等距且紧邻的CO2有8个
D.31 g P4含有P—P键的个数为4N A
6.下列有关晶体的叙述中,错误的是( )
A.离子晶体在熔化时,离子键被破坏,而分子晶体熔化时化学键不被破坏
B.白磷晶体中,粒子之间通过分子间作用力结合
C.石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体
D.构成分子晶体的粒子中一定存在共价键
7.下列叙述中正确的是 ( )
A.干冰升华时碳氧键发生断裂
B.CaO和SiO2晶体中都不存在单个小分子
C.Na2O与Na2O2所含的化学键类型完全相同
D.溴蒸气被木炭吸附时共价键被破坏
8.制造光导纤维的材料是一种很纯的硅氧化物,它是具有空间网状结构的晶体,如图D3-1所示是简化了的平面示意图,关于这种制造光纤的材料,下列说法正确的是 ( )
图D3-1
A.它的晶体中硅原子与氧原子数目比是1∶4
B.它的晶体中硅原子与氧原子数目比是1∶6
C.这种氧化物是共价晶体
D.这种氧化物是分子晶体
9.“类推”是一种重要的学习方法,但有时会产生错误的结论,下列类推结论中正确的是( )
A.NaCl晶体中只含有离子键,则MgCl2晶体中也只含有离子键
B.第ⅣA族元素气态氢化物沸点顺序是GeH4>SiH4>CH4;则第ⅤA族元素气态氢化物沸点顺序也是AsH3>PH3>NH3
C.晶体中有阴离子,必有阳离子;则晶体中有阳离子,必有阴离子
D.干冰(CO2)是分子晶体,则SiO2也是分子晶体
10.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>碳化硅
C.第一电离能:Na<Mg<Al
D.熔点:Rb>Na>Li
11.下列说法正确的是( )
A.NaHSO4溶于水只需要克服离子键
B.单质分子中都存在化学键
C.晶体熔沸点由高到低的顺序:金刚石>碳化硅>氯化钠
D.干冰气化,克服了共价键和分子间作用力
12.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞如图D3-2所示,则下面表示该化合物的化学式正确的是( )
图D3-2
A.ZX8Y12
B.ZX4Y8
C.ZX2Y6
D.ZXY3
13.有关晶体的结构如图D3-3所示,下列说法中不正确的是 ( )
图D3-3
A.在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-形成正八面体
B.在CaF2晶体中,每个晶胞平均占有4个Ca2+
C.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳单键个数的比为1∶2
D.该气态团簇分子的分子式为EF或FE
14.钇钡铜氧化合物在90 K时即具有超导性,该化合物的部分结构如图D3-4所示:
图D3-4
该化合物以Y2O3、BaCO3和CuO为原料,经研磨烧结而成,其原料配比(物质的量之比)为( )
A.1∶1∶1
B.1∶4∶6
C.1∶2∶3
D.2∶2∶3
15.某磷青铜晶胞结构如图D3-5所示,下列说法不正确的是 ( )
图D3-5
A.磷青铜的化学式为Cu3SnP
B.晶体中距离Cu原子最近的P原子有6个
C.晶体中距离Sn原子最近的P原子可构成正方体
D.若晶体密度为a g·cm-3,则最近的Cu原子核间距为√2
2√342
N A·a
3×1010
pm
第Ⅱ卷(非选择题共55分)
二、非选择题(本大题共6小题,共55分)
16.(9分)现有几组物质的熔点(℃)数据:
A组B组C组D组
金刚石:3550 Li:181 HF:-83 NaCl:801
硅晶体:1410 Na:98 H Cl:-115 KCl:776
硼晶体:2300 K:64 HBr:-89 RbCl:718
二氧化硅:1723 R b:39 HI:-51 CsCl:645
据此回答下列问题:
(1)A组属于晶体,其熔化时克服的作用力是。

(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。

17.(6分)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NO x分别氧化为S O42-和N O3-,NO x也可在其他条件下被还原为N2。

图D3-6
(1)S O42-中的中心原子的杂化类型为;N O3-的空间结构为(用文字描述)。

(2)Fe2+基态核外电子排布式为。

(3)N2分子中σ键与π键的个数比为。

(4)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO中N原子与Fe2+形成配位键。

请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图(如图D3-7)的相应位置补填缺少的配体。

18.(5分)(1)分析下列物质的物理性质,判断其晶体类型:
A.碳化铝,黄色晶体,熔点2200 ℃,熔融态不导电。

B.溴化铝,无色晶体,熔点98 ℃,熔融态不导电。

C.溴化钾,无色晶体,熔融状态或溶于水中能导电。

D.三氯化铁,棕黄色晶体,熔点282 ℃,沸点315 ℃,在300 ℃以上易升华,易溶于水,也易溶于乙醚、丙酮。

(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。

某同学画出的MgO晶胞结构示意图如图D3-7所示,请改正图中错误: (用文字叙述)。

图D3-7
19.(8分)图D3-8为CaF2、H3BO3(层状结构,层内的H3BO3分子通过氢键结合)两种晶体的结构示意图,请回答下列问题:
图D3-8
(1)图Ⅰ所示的CaF2晶体中与Ca2+最近且等距离的F-的数目
为。

(2)两种晶体中熔点较低的是,其晶体受热熔化时,克服的作用力为。

20.(14分)铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。

回答下列问题:
(1)基态铜原子的电子排布式为。

(2)用晶体的X射线衍射实验可以测得阿伏伽德罗常数。

对金属铜的测定得到以下结果:晶胞边长为361 pm。

又知铜的密度为9.00 g·cm-3,则铜晶胞的体积是cm3,晶胞的质量是
g,阿伏伽德罗常数为[列式计算,已知
A r(Cu)=63.6;一个铜晶胞能分摊到4个铜原子]。

(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如图D3-9),a位置上Cl 原子的杂化轨道类型为。

已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种的化学式为。

图D3-9
(4)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,其原因是,反应的离子方程式
为。

21.(13分)X、Y、Z、M、W是原子序数依次增大的前四周期元素,X 元素原子核外有三个能级,各能级电子数相等,Y的单质在空气中燃烧生成一种淡黄色的固体;Z元素原子的最外层电子数比次外层电子数少2,M原子价电子排布式为3d n4s n;W的内层电子已全充满,最外层只有2个电子。

请回答下列问题:
(1)X元素在周期表中的位置是;W2+的价层电子排布式为。

(2)X能与氢、氮、氧三种元素组成化合物XO(NH2)2,其中X原子和N原子的杂化方式分别为、,该化合物分子中的π
键与σ键的个数之比是;该物质易溶于水的主要原因
是。

(3)已知Be和Al元素处于周期表中对角线位置,化学性质相似,请写出Y元素与Be元素两者相应的最高价氧化物对应水化物相互反应的化学方程式:。

(4)Y离子和Z离子比较,半径较大的是(填离子符号),元素Y 与元素Z形成的晶体的晶胞结构是如图D3-10所示的正方体,每个Y 离子周围与它最近的Y离子有个。

图D3-10
参考答案
1.D
2.D 【解析】可溶于水的化合物晶体不一定是离子晶体,如HCl 等,A项错误;具有较高熔点的化合物晶体不一定是离子晶体,如二氧化硅等,B项错误;在水溶液中能导电的化合物晶体不一定是离子晶体,如醋酸等,C项错误;熔融状态下能导电的化合物晶体中含有阴、阳离子,所以一定是离子晶体,D项正确。

3.B 【解析】固体CO2是分子晶体,二氧化硅是共价晶体,二者晶体类型不同,二氧化硅、二氧化碳都只含共价键,故A错误;甲烷和水中的化学键都是共价键,二者固态时都构成分子晶体,故B正确;二者都是离子晶体,MgCl2中只存在离子键,Na2O2中存在离子键和共价键,故C错误;氯化钠中只存在离子键,为离子晶体,氯化氢中只存在共价键,为分子晶体,故D错误。

4.C 【解析】离子晶体中每个离子周围可能吸引着6个带相反电荷的离子,比如NaCl晶体;也可能吸引着8个带相反电荷的离子,比如CsCl晶体,A错误。

金属晶体的熔点和沸点很高,但是跨度也很大,比如金属汞在常温下为液态,其熔点低,B错误。

分子晶体中都存在范德华力,可能不存在共价键,比如稀有气体形成的分子晶体,C正确。

共价晶体中的相邻原子间可能只存在非极性共价键,比如硅晶体、金刚石;也可能只存在极性共价键,比如SiO2晶体,D错误。

5.B 【解析】NaCl只是化学式,阳离子为Na+,阴离子是Cl-,在晶胞中,根据均摊法,有4个Na+和4个Cl-,阴阳离子个数比是1∶1,A项错
误;SiO2晶体属于共价晶体,由原子构成,不存在单个“SiO2”分子,B项正确;干冰晶体中,每个CO2周围有12个CO2分子紧邻且等距,C项错误;1个P4分子中含6个P—P键,31 g(0.25 mol)P4含有P—P键的数目为1.5N A,D项错误。

6.D 【解析】离子晶体在熔化时,离子键被破坏,而分子晶体熔化时化学键不被破坏,被破坏的是分子间作用力,故A正确;白磷晶体中,粒子之间通过分子间作用力相结合,故B正确;石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体,是共价晶体,故C正确;构成分子晶体的粒子中不一定存在共价键,如稀有气体元素对应的晶体中不含任何化学键,故D错误。

7.B 【解析】A、D两项所述变化属于物理变化,故化学键未被破坏,所以A、D两项错误;C选项中,Na2O只含离子键,Na2O2既有离子键又有非极性键,所以C项错误,故选B。

8.C 【解析】由题意可知,该晶体具有空间网状结构,是共价晶体,一个Si原子与4个O原子形成4个Si—O键,一个O原子与2个Si原子形成2个Si—O键,所以在晶体中硅原子与氧原子数目比是1∶2。

9.A 【解析】B项,第ⅤA族元素气态氢化物中的NH3分子之间有氢键,沸点高于AsH3;C项,金属晶体中只有阳离子,没有阴离子;D 项,SiO2为共价晶体。

10.A 【解析】碱金属元素中,其硬度随着原子序数的增大而减小,即硬度为Li>Na>K,A项正确;共价晶体的键长越长键能越小,晶体的
熔点越低,键能大小顺序是C —C 键>C —Si 键>Si —Si 键,即熔点顺序为金刚石>碳化硅>晶体硅,B 项错误;同周期元素第一电离能随着原子序数的增大而增大,但第ⅡA 族、第ⅤA 族元素的第一电离能大于同周期相邻元素,第一电离能:Mg>Al>Na,C 项错误;金属晶体中原子半径越小,金属键越强,熔点越高,故熔点:Rb<K<Na<Li,D 项错误。

11.C 【解析】 NaHSO 4溶于水电离出钠离子、氢离子和硫酸根离子,需要克服离子键和共价键,A 错误;单质分子中不一定都存在化学键,例如稀有气体分子,B 错误;金刚石和碳化硅均是共价晶体,氯化钠是离子晶体,碳原子半径小于硅原子半径,所以晶体熔沸点由高到低的顺序:金刚石>碳化硅>氯化钠,C 正确;干冰气化发生的是物理变化,克服的是分子间作用力,D 错误。

12.D 【解析】 Z 被一个晶胞占有,X 处于顶点上,被8个晶胞占有,Y 处于棱上,被4个晶胞占有,故晶胞中含有Z 原子的数目为1,含有X 原子的数目为8×18=1,含有Y 原子的数目为12×14=3,所以Z 、X 、Y 的原子个数比是1∶1∶3,所以其化学式为ZXY 3,故选D 。

13.D 【解析】 CaF 2晶胞中,Ca 2+占据8个顶点,6个面心,故Ca 2+共有8×18+6×12=4个;金刚石晶体中,每个碳原子与4个碳原子相连,而每个碳碳键为2个碳原子共用,碳原子与C —C 键个数比为1∶2;由于是气态团簇分子,其分子式应为E 4F 4或F 4E 4。

14.B 【解析】 晶胞中钡原子个数为2,铜原子个数为18×8+14×8=3,钇原子个数为1,则Y 2O 3、BaCO 3、CuO 的物质的量之比为
12
∶2∶3=1∶4∶6。

15.B 【解析】 用均摊法计算,Sn 原子数目为8×18=1;P 原子数目为1;Cu 原子数目为6×12=3,所以磷青铜的化学式为Cu 3SnP,A 正确;以上底面Cu 原子为研究对象,通过该平面可形成两个晶胞,在该晶胞中有1个P 原子,在上面的晶胞中含有1个P 原子,因此晶体中距离Cu 原子最近的P 原子有2个,B 错误;晶体中Sn 原子位于晶胞的顶点,通过一个顶点可形成8个晶胞,P 原子位于晶胞体心,距离Sn 原子最近的P 原子在8个晶胞的体心,这8个P 可构成正方体结构,C 正确;根据选项A 可知,在1个晶胞中含有3个Cu,1个Sn,1个P,所以晶胞的质量为m =
(64×3+31+119)N A g=342N A g,晶胞的体积为V =342N A ·a cm 3,晶胞参数为L =√V 3=√342
N A ·a cm 33=√342N A ·a 3×1010 pm,根据立体几何知识可
知,最近的两个Cu 原子核间距为面对角线的一半,所以最近的Cu 原子核间距为√22√342N A ·a 3×1010 pm,D 正确。

16.(1)共价 共价键 (2)①②③④
(3)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)
(4)②④
(5)D 组晶体都为离子晶体,r (Na +)<r (K +)<r (Rb +)<r (Cs +),在离子所带电荷相同的情况下,离子半径越小,熔点就越高
17.(1)sp 3 平面(正)三角形 (2)[Ar]3d 6或1s 22s 22p 63s 23p 63d 6
(3)1∶2 (4)
【解析】(1)S O42-中S原子与周围的氧原子形成4个σ键,且无孤电子对,由此判断S O42-中S原子采取sp3杂化;N O3-中N原子与周围氧原子形成3个σ键,无孤电子对,N原子采取sp2杂化,故N O3-的空间结构为平面三角形。

(2)Fe为26号元素,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2;Fe失去最外层的2个电子得到Fe2+,故Fe2+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。

(4)由配离子化学式与图中结构可以得出,图中缺少一个NO和一个H2O,结合题目给出的
N原子与Fe2+形成配位键,得出该离子的结构示意图为。

18.(1)共价晶体分子晶体离子晶体分子晶体
(2)8应为灰色的Mg2+
19.(1)8 (2)H3BO3分子间作用力
20.(1)1s22s22p63s23p63d104s1
(2)4.70×10-23 4.23×10-22
M(Cu)=63.6 g·mol-1=1
×4.23×10-22g×N A,得N A=6.01×1023 mol-1
4
(3)sp3K2CuCl3
(4)过氧化氢为氧化剂,氨与Cu2+形成配离子,二者相互促进使反应进行
Cu+H 2O2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH-
【解析】(1)铜是29号元素,其基态原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s1。

(2)一个晶胞能分摊到4个Cu原子;1
pm=10-10 cm,故一个晶胞的体积为(361×10-10 cm)3=4.7×10-23 cm3;
一个晶胞的质量为4.7×10-23 cm3×9.00 g·cm-3=4.23×10-22 g,由
M(Cu)=63.6 g·mol-1=1
×4.23×10-22g×N A,得N A=6.01×1023 mol-1。

4
(3)KCuCl3中Cu元素的化合价为+2,则另一种无限长链结构中的Cu 元素的化合价为+1,CuCl3原子团的化合价为-2,故其化学式为
K2CuCl3。

(4)“金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应”,这是两种物质共同作用的结果,过氧化氢具有强氧化性,而氨水能与Cu2+形成配合物。

21.(1)第二周期ⅣA族3d10
(2)sp2sp31∶7CO(NH2)2与水分子之间能形成氢键
(3)Be(OH)2+2NaOH Na2BeO2+2H2O
(6)S2- 6
【解析】X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中常见的元素,X的基态原子核外的三个能级上电子数相等,原子核外电子排布式为
1s22s22p2,则X为C;Y的单质在空气中燃烧生成一种淡黄色的固体,则Y为Na,淡黄色固体是Na2O2;Z元素原子的最外层电子数比次外层电子数少2个,原子只能有3个电子层,最外层电子数为6,则Z为S;M原子价电子排布式为3d n4s n,由于4s能级最多容纳2个电子,n=2,且3d能级容纳2个电子,则M为Ti;W的内层电子已全充满,最外层只有2个电子,原子序数大于Ti,处于第四周期,原子核外电子数为2+8+18+2=30,则W为Zn,综上所述可知X是C,Y是Na,Z是S,M是Ti,W是Zn。

(1)X 为C,C 原子核外有2个电子层,最外层有4个电子,因此C 元素处于周期表中第二周期ⅣA 族,Zn 是30号元素,Zn 2+的价层电子排布式为3d 10。

(2)碳能与氢、氮、氧三种元素组成化合物CO(NH 2)2,分子中C 与O 形成C O 键,C 原子与N 原子形成C —N 键,N 原子与H 原子之间形成N —H 键,分子中C 原子成3个σ键,没有孤电子对,所以C 原子采取sp 2杂化,N 原子形成3个σ键,有1对孤电子对,因此N 原子采取sp 3杂化。

该化合物分子中有1个π键、7个σ键,π键与σ键数目之比为1∶7。

CO(NH 2)2与水分子之间能形成氢键,因此该物质易溶于水。

(3)Be 和Al 元素处于周期表中对角线位置,化学性质相似,则Be(OH)2与NaOH 反应生成Na 2BeO 2与H 2O,反应的化学方程式为Be(OH)2+2NaOH Na 2BeO 2+2H 2O;(4)离子核外电子层数越多,离子半径越大,S 2-比Na +多一个电子层,所以离子半
径:S 2->Na +;晶胞中黑色球数目为8,白色球数目为8×18+6×1
2=4,故化学式为Na 2S,黑色球为Na +、白色球为S 2-;由晶胞结构可知,在Na +周围的上、下、前、后、左、右,与它最近的Na +有6个。