高中化学 物质的聚集状态与物质性质阶段质量检测(三)鲁科版选修3

【三维设计】2014高中化学物质的聚集状态与物质性质阶段质
量检测（三）鲁科版选修3
(满分100分时间90分钟)
一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)
1．下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是( )
A．NH3、HD、C10H8B．PCl3、CO2、H2SO4
C．SO2、SiO2、P2O5D．CCl4、Na2S、H2O2
解析：A中HD为单质不是化合物，C中SiO2为原子晶体，D中Na2S为离子晶体。

答案：B
2．下列关于晶体的说法一定正确的是( )
A．分子晶体中都存在共价键
B．如图CaTiO3晶体中每个Ti4＋与12个O2－相紧邻
C．Na2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为1∶1
D．金属晶体的熔点比分子晶体的熔点高
解析：A项中，固态的稀有气体属于分子晶体，但不存在共价键；B项中，在CaTiO3晶体中每个Ti4＋处在立方体的顶点，所以一个Ti4＋同时为8个立方体所共有，在这8个立方体中有12个O2－与之相紧邻；C项中，阴阳离子数目之比为1∶2；D项中，金属汞在常温下呈液态，它的熔点比常温下呈固态的分子晶体要低。

答案：B
3．二氧化硅有晶体和无定形两种形态，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。

除石英外，SiO2还有磷石英和方英石等多种变体。

方英石结构和金刚石相似，其结构单元如图。

下列有关说法正确的是( )
A．方英石晶体中存在着SiO4结构单元
B．1 mol Si形成2 mol Si－O键
C．图示结构单元中实际占有18个硅原子
D．方英石晶体中，Si－O键之间的夹角为90°
解析：本题考查SiO 2的晶体结构。

由方英石结构示意图，知方英石晶体中存在着SiO 4的结构单元，A 项正确；1 mol Si 形成4 mol Si －O 键，B 项错误，题图所示的结构单元实
际占有的硅原子数：8×18＋6×12
＋4＝8个，C 项错误；方英石晶体中存在着SiO 4的结构单元，说明Si －O 键之间的夹角为109°28′，D 项错误。

答案：A
4．下列说法中错误的是( )
A ．分子晶体中范德华力没有方向性和饱和性，所以分子晶体一般都采用密堆积，但要受到分子形状的影响
B ．离子晶体一般都是非等径圆球的密堆积
C ．由于共价键的方向性和饱和性，原子晶体堆积的紧密程度大大降低
D ．金属晶体采用非等径圆球的密堆积
解析：由于离子键、范德华力、金属键都没有方向性和饱和性，所以离子晶体、分子晶体、金属晶体都尽可能采用密堆积形式，而分子晶体的堆积方式要受氢键和分子本身形状的影响。

离子晶体遵循非等径圆球的密堆积，金属晶体遵循等径圆球的密堆积。

答案：D
5．关于液晶的下列说法中正确的是( )
A ．液晶是液体和晶体的混合物
B ．液晶是一种晶体
C ．液晶分子在特定条件下排列比较整齐，但不稳定
D ．所有物质在一定条件下都能成为液晶
解析：液晶是指在一定的温度范围内既具有液体的流动性，又有具晶体的各向异性的一类特殊的物质，它既不同于晶体又不同于非晶体，在特定条件如外加电场作用下排列整齐，一旦移去电场又恢复原状，所以液晶不稳定。

不是所有的物质都能成为液晶。

答案：C
6．下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是( )
A ．F 2、Cl 2、Br 2、I 2的熔点、沸点逐渐升高
B ．HF 、HCl 、HBr 、HI 中，HF 的沸点最高
C ．金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅
D ．NaF 、NaCl 、NaBr 、NaI 的熔点依次降低
解析：分子晶体熔、沸点的高低只与分子间作用力的大小有关，A 项不正确；HF 中含有氢键，导致沸点升高，B 不正确；原子晶体的熔、沸点高低与其组成微粒间的共价键的键能大小有关，而离子晶体熔、沸点高低与离子键的强弱有关，所以C 项正确，D 项不正确；共价化合物的稳定性与共价键键能大小有关，键能越大，化合物分子越稳定。

答案：C
7.有一种蓝色晶体[可表示为M x Fe y (CN)6]，经X 射线研究发现，
它的结构特征是Fe 3＋和Fe 2＋互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN
－位于立方体的棱上。

其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。

下
列说法正确的是( )
A ．该晶体的化学式为M 2Fe 2(CN)6
B ．该晶体属于离子晶体，M 呈＋1价
C ．该晶体属于离子晶体，M 呈＋2价
D ．晶体中与每个Fe 3＋距离最近且等距离的CN －
为3个
解析：由图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe 2＋个数为：4×18＝12
，同样可推出含Fe 3＋个数也为12，CN －为12×14
＝3，因此阴离子为[Fe 2(CN)6]－，则该晶体的化学式只能为MFe 2(CN)6；由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M 的化合价为＋1价，故B 项正确；由图可看出与每个Fe 3＋距离最近且等距离的CN －为6个。

答案：B
8．最近发现一种由钛(Ti)原子和碳原子构成的气态团簇分子，分子
模型如图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳
原子，它的化学式是( )
A ．TiC
B ．Ti 2
C 3
C ．Ti 14C 13
D ．Ti 4C 7 解析：由题意可知，图为分子结构而不是晶胞，求分子式时，此结构中有多少原子计多少原子，不能再用切割法计算。

答案：C
9．金属晶体中的金属原子的密堆积方式中，相对紧密程度较低的堆积方式是( )
A ．A 1型
B ．A 2型
C ．A 3型
D ．…ABCABC…型
解析：A 1型和A 3型都为最紧密堆积方式，ABCABC 型即为A 1型，ABAB 型即为A 3型，而A 2型是密堆积方式。

答案：B
10．下列物质所属晶体类型分类正确的是( )
A B C D 原子晶体
石墨 生石灰 碳化硅 金刚石 分子晶体 冰 固态氨 氯化铯 干冰
解析：A选项中石墨为混合型晶体，B选项中生石灰为离子晶体，C选项中氯化铯为离子晶体。

答案：D
11．下列说法中正确的是( )
A．冰熔化时，分子中H—O键发生断裂
B．原子晶体中，共价键越强，熔点越高
C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高
D．分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定
解析：A项，冰为分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，故A项错误。

B项，原子晶体熔点的高低取决于共价键的强弱，共价键越强，熔点越高，故B项正确。

C项中，分子晶体熔沸点高低取决于分子间作用力的大小，而共价键的强弱决定了分子的稳定性大小，所以C项错误。

D项也错误。

答案：B
12．碳化硅(SiC)的晶体有类似金刚石的结构。

其中碳原子和硅原子的位置是交替的。

它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是( )
①熔点从高到低的顺序是：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
②熔点从高到低的顺序是：金刚石＞晶体硅＞碳化硅
③三种晶体中的基本单元都是正四面体结构
④三种晶体都是原子晶体且均为电的绝缘体
A．①②B．②③
C．①③ D．②④
解析：依题意，金刚石、碳化硅和晶体硅都是原子晶体，后两者有类似金刚石的正四面体结构单元。

因键长由长到短的顺序是Si—Si＞Si—C＞C—C，这可由原子半径来推断，而键能则为C—C＞Si—C＞Si—Si，所以破坏这些键时所需能量依次降低，从而熔点依次降低。

上述三种原子晶体中只有晶体硅特殊，是半导体，具有一定的导电性。

答案：C
13．下列有关晶体的说法错误的是( )
A．碳、硅为同主族元素，故CO2与SiO2结构相似，晶体类型相同
B．在NaCl晶体中，每个钠离子周围紧邻6个氯离子
C．由C60构成的晶体属于分子晶体，熔、沸点较低
D．在金刚石的晶体结构中，由共价键形成的最小碳环为六元环
解析：CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体，晶体类型不同。

答案：A
14．据报道：用激光可将置于铁室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用一个射频电火花喷射出氮气，可使碳、氮原子结合成碳氮化合物的薄膜，该碳氮化合物的硬度比金刚石更坚硬，则下列分析正确的是( )
A．该碳氮化合物呈片层状结构
B．该碳氮化合物呈立体网状结构
C．该碳氮化合物中C—N键长比金刚石的C—C键长长
D．相邻主族非金属元素形成的化合物的硬度比单质小
解析：由题意知，碳氮化合物的硬度比金刚石还大，说明该碳氮化合物为原子晶体，因此是立体网状结构，与金刚石相比，C原子半径大于N原子半径，所以C—N键长小于C—C 键长。

故B正确。

答案：B
15．在研究晶体结构的时候，通常可以用“切割法”来计算一个晶胞中实际拥有的微粒数，从而确定其化学式。

现有四种晶体，其离子排列方式如图所示，其中化学式不属AB型的是( )
解析：这类题解题的思维方法为平均法，即先分析基本结构单元中的一个点或一条边为几个结构单元所共有，若为n个基本结构单元共有，则这个基本结构单元就只占有这个点或这条边的1/n，然后进行相应计算即可得该物质的化学式。

答案：B
16．观察下列模型并结合有关信息，判断有关说法正确的是( )
B12结构单元SF6分子S8HCN
结构模
型示意
图
备注熔点1 873 K / 易溶于CS2/
A．单质硼属原子晶体，结构单元中含有30个B－B键，含20个正三角形
B．SF6是由极性键构成的极性分子
C．固态硫S8属于原子晶体
D．HCN的结构式为H C∷N
解析：SF6空间结构高度对称，是由极性键构成的非极性分子，B项错误；根据S8易溶于CS2，可知，固态硫S8属于分子晶体，C项错误；HCN的结构式应为H－C≡N，D项错误。

答案：A
二、非选择题(本题包括6小题，共52分)
17．(8分)已知AlCl3的熔点为190℃(2.202×105 Pa)，但它在180℃即开始升华。

(1)氯化铝是______(填“离子化合物”或“共价化合物”)。

(2)在500 K和1.01×105 Pa时，它的蒸气密度(换算为标准状况)为11.92 g·L－1，试确定AlCl3在蒸气状态时的化学式为________，是________晶体。

(3)无水氯化铝在空气中剧烈“发烟”，其原因是_____________________________
________________________________________________________________________。

(4)设计一个可靠实验，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物，你设计的实验是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：依据氯化铝熔点低及在180℃时开始升华，判断其为共价化合物。

AlCl3蒸气的相对分子质量为11.92×22.4＝267，所以蒸气的化学式为Al2Cl6。

答案：(1)共价化合物
(2)Al2Cl6分子
(3)AlCl3与空气中的水蒸气发生水解反应产生HCl气体，HCl气体在空气中形成酸雾
(4)在熔融状态下，检验其是否导电，若不导电则是共价化合物
18．(8分)(1)水分子的立体结构是________，水分子能与很多金属离子形成配合物，其原因是在氧原子上有________________。

(2)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如
图，其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位
于立方体内)类似。

每个冰晶胞平均占有________个水分子，冰晶胞与
金刚石晶胞微粒排列方式相同的原因是________。

冰的熔点远低于金刚
石熔点的原因是__________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)实验测得冰中氢键的键能为18.8 kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0 kJ·mol－1，这说明________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：冰晶体是分子晶体，分子间以分子间作用力(主要是氢键)结合，金刚石是原子晶体，原子间以共价键结合。

答案：(1)V形或角形孤对电子
(2)8 C 原子与O 原子都为sp 3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性(每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键) 氢键的键能远远小于金刚石中共价键的键能
(3)冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，也说明液态水中仍存在氢键
19．(8分)金晶体的最小重复单元(晶胞)是面心立方体如图所示，即立方
体的8个顶点和各个面中心各有一个金原子。

假设金原子是刚性小球且距离最
近的金原子挨在一起，金原子直径为d ，N A 表示阿伏加德罗常数，M 表示金的摩
尔质量。

试计算：
(1)每个晶胞中含有________个金原子。

(2)金原子的配位数为________。

(3)一个晶胞的体积是________________。

(4)金晶体的密度是________________。

解析：每个晶胞中实际拥有顶点的18，面心的12，则每个晶胞中共有8×18＋6×12
＝4个金原子，其配位数为12，立方体每个正方形上的对角线长为2d ，则边长为2d ，晶胞的体积
为(2d )3＝22d 3，密度ρ＝4×M N A 22d 3＝2M N A d
3。

答案：(1)4 (2)12 (3)22d 3 (4)2M
N A d 3
20．(9分)有A 、B 、C 3种晶体，分别由C 、H 、Na 、Cl 四种元素中的一种或几种形成，对这3种晶体进行实验，结果见下表。

项目 熔点/℃ 硬度 水溶性 导电性
水溶液与Ag ＋反应 A 801 较大 易溶 水溶液(或熔
融)导电
白色沉淀 B 3500 很大 不溶 不导电
C
－114.2 很小 易溶
液态不导电 白色沉淀 (1)晶体的化学式分别为：
A________；B________；C________。

(2)晶体的类型分别为：
A________；B________；C________。

(3)晶体中粒子间的作用分别为：
A________；B________；C________。

解析：由表可知A 应为离子晶体，B 应为原子晶体，C 应为分子晶体，又知A 、B 、C 分
别由C 、H 、Na 、Cl 四元素中的一种或几种形成，再结合其水溶液与Ag ＋
的反应可确定A 为NaCl ，B 为金刚石，C 为HCl 。

粒子间的作用力分别为离子键、共价键和范德华力。

答案：(1)NaCl C HCl
(2)离子晶体 原子晶体 分子晶体
(3)离子键 共价键 范德华力
21．(9分)根据要求回答下列各小题：
(1)在基态原子的电子排布中4s 轨道上只有1个电子的元素有________(填元素名称)。

(2)试比较：第一电离能I 1(Cr)________I 1(Co)(填“＞” “＜”或“＝”，下同)；晶格能U (MgO)________U (NaCl)(MgO 与NaCl 的晶胞结构相似)。

(3)钇钡铜氧是一种新型节能高温超导体，其晶胞结构如图所示，
研究发现，此高温超导体中的Cu 元素有两种价态，分别为＋2价和＋3
价，Y 元素的化合价为＋3价，Ba 元素的化合价为＋2价。

①该物质的化学式为________。

②该物质中Cu 2＋与Cu 3＋的原子个数比为________。

解析：(1)价电子排布可为3d 04s 1,3d 54s 1,3d 104s 1，即K 、Cr 、Cu 。

(2)由于Cr 的价电子排布为3d 54s 1，Co 的价电子排布为3d 74s 2，Cr 失去一个电子后 变为3d 5，是半充满的稳定状态，因此Cr 容易失去一个电子，Cr 的第一电离能较小。

r (Mg 2＋)＜r (Na ＋)，所以晶格能MgO ＞NaCl 。

(3)由图可知：N (Cu)＝8×18＋8×14＝3，N (Ba)＝2，N (Y)＝1，N (O)＝12×14＋8×12
＝7。

即化学式为YBa 2Cu 3O 7。

由题意知＋2价、＋3价铜的化合价之和为7，即N (Cu 2＋
)∶ N (Cu 3＋)＝2∶1。

答案：(1)K 、Cr 、Cu
(2)＜ ＞
(3)①YBa 2Cu 3O 7 ②2∶1
22．(10分)X 、Y 、Z 、W 为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素，已知： ①X 元素原子价电子排布式为n s 2n p 2
，且原子半径是同族元素中最小的。

②Y 元素是地壳中含量最多的元素；W 元素的电负性略小于Y 元素，在W 原子的电子排布中，p 轨道上只有1个未成对电子。

③Z 元素的电离能数据见下表(kJ·mol －1)： I 1
I 2 I 3 I 4 (496)
4 562 6 912 9 540
…
请回答：
(1)Z 2Y 2的电子式为________________________，含有的化学键类型为
________________，Z 2Y 2为__________________晶体。

(2)X 、Y 、Z 三种元素所形成的常见化合物的名称为__________；XY 2的结构式为
________________________________________________________________________， 分子空间构型为________________。

(3)X 、Y 、Z 、W 四种元素所形成的单质中，能导电的是____________(填名称)；晶体ZW 的熔点比晶体XW 4明显高的原因是____________________________________
________________________________________________________________________。

解析：由题意知X 、Y 、Z 、W 分别为：C 、O 、Na 、Cl 。

(1)Na 2O 2的电子式为：Na ＋[×
·O ······O ···· ×·]2－Na ＋
，含有离子键、非极性键，为离子晶体。

(2)C 、O 、Na 三种元素所形成的常见化合物为碳酸钠；CO 2的结构式为：O===C===O ，是直线形分子。

(3)C 、O 、Na 、Cl 四种元素所形成的单质中，石墨、金属钠能导电；由于NaCl 为离子晶体，而CCl 4为分子晶体，故NaCl 晶体的熔点比CCl 4晶体的熔点明显高。

答案：(1)Na ＋[×
·O ······O ···· ×·]2－Na ＋
离子键、非极性键离子 (2)碳酸钠 O===C===O 直线形
(3)石墨、钠 NaCl 为离子晶体而CCl 4为分子晶体。