1、1第 3 章 晶体结构与性质 测试题满分：100 分 考试时间：50 分钟一、选择题：每小题只有一个各选项符合题意，每小题 4 分，共 40 分1在单质的晶体中，一定不存在( A )A离子键 B分子间作用力C共价键 D金属离子与自由电子间的作用2下列四种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是( B )A由分子间作用力结合而成，熔点低B固体或熔融后易导电，熔点在 1 000 左右C由共价键结合成网状结构，熔点高D固体不导电，但溶于水或熔融后能导电 解析：A 项，属于分子晶体； C 项，属于原子晶体；D 项，属于离子晶体。3下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是( D )O 2、I 2、H
2、g CO、KCl、SiO 2 Na 、K、Rb Na、Mg、AlA BC D解析：中 Hg 在常温下为液态，而 I2 为固态，故错； 中 SiO2 为原子晶体，其熔点最高，CO 是分子晶体，其熔点最低，故正确；中 Na、K 、Rb 价电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，故错；中 Na、Mg、Al 价电子数依次增多，原子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，故正确。4下列说法中，正确的是( B )A冰融化时，分子中 HO 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
3、2解析：A 项，冰为分子晶体，融化时破坏的是分子间作用力，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，正确。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，C、D 项错误。5下列对各组物质性质的比较中，正确的是( A )A硬度：LiNaKB熔点：金刚石 晶体硅二氧化硅碳化硅C第一电离能：NaMgAlD空间利用率：六方密堆积面心立方体心立方解析：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 LiNaK，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：CC 键、CSi 键、Si Si 键，所以熔
4、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A 族、第A 族元素第一电离能大于相邻元素，第一电离能：MgAlNa ，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。 6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( D )ANa 2O 和 SiO2 熔化 BMg 和 S 熔化C氯化钠和蔗糖熔化 D碘和干冰升华7下列关于晶体的说法，一定正确的是( B )CaTiO3 的晶体结构模型(图中 Ca2 、O 2 、Ti4 分别位于立
5、方体的体心、面心和顶角)A分子晶体中都存在共价键B如上图，CaTiO 3 晶体中每个 Ti4 和 12 个 O2 相紧邻CSiO 2 晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合3D金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高解析：稀有气体为单原子分子，晶体中不存在共价键。据图可知 CaTiO3 晶体中，Ti 4位于晶胞的顶角，O 2 位于晶胞的面心，故 Ti4 的 O2 配位数为 12。SiO 2 晶体中每个硅原子与四个氧原子相连。汞常温下为液态，其熔点比一般分子晶体还低。8下列现象与氢键有关的是( B )NH 3 的熔、沸点比A 族其他元素氢化物的高 小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶 冰的密度比液
6、态水的密度小 尿素的熔、沸点比醋酸的高 邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低 水分子高温下很稳定A BC D解析：水分子高温下很稳定是因为分子中 OH 键的键能大。9金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积。a、b、c 分别代表这三种晶胞的结构，a 、b、c 三种晶胞内金属原子个数比为( A )A321 B1184C984 D21149解析：a 中：32 12 6 b 中：8 6 4 c 中：8 1212 16 18 12 18所以三种晶胞内金属原子个数之比为 321。1020 世纪 80 年代中期，科学家发现并证明碳还以新的单质形态 C60 存在。后来
7、人们又相继得到了 C70、C 76、C 84、C 90、C 94 等另外一些球碳分子。90 年代初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。( 如图 1-5)：下列说法错误的是 ( D )4A金刚石和石墨的熔点肯定要比 C60 高 B据估计 C60 熔点比金刚石和石墨要低C无论是球碳分子，还是管状碳分子、洋葱状碳分子，都应看作是碳的同素异形体D球碳分子是碳的同素异形体，而管状碳分子、洋葱状碳分子则不一定 二、非选择题：本题包括 4 小题，共 60 分。11 （除标注外，每空 2 分，共 12 分）下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。(1)请写出元素 d 的基态原子电子
8、排布式_ 。(2)b 元素的氧化物中 b 与氧元素之间的共价键类型是_ 。其中 b 原子的杂化方式是_。(3)a 单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示，其晶胞特征如下图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。若已知 a 的原子半径为 d，N A 代表阿伏加德罗常数，a 的相对原子质量为 Mr，则一个晶胞中 a 原子的数目为_，该晶体的密度为_(用字母表示) 。答案：(1)1s 22s22p63s23p63d54s1 或Ar3d 54s1 (2) 键或极性共价键 sp 3 杂化 (3)4 （各 3 分，共 6 分）Mr4 2d3NA解析：(1)根据洪特规则的特例，d 轨道半充满时更稳定
9、，其 Cr 原子电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1 而不是 1s22s22p63s23p63d44s2。(2)SiO2 硅氧之间的共价键是 “头对头”的方式，所以是 键，其中 Si 的杂化方式是sp3 杂化。5(3)由分摊法计算：8 6 4；该晶胞的质量 m4 ，该晶胞的体积 V18 12 MrNA316 d3，晶胞密度 。(4d22) 2 mV Mr42d3NA12 （除标注外，每空 2 分，共 18 分）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
10、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 13 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 a0.566 nm，F 的化学式为_；晶胞中 A 原子的配
11、位数为 _；列式计算晶体 F 的密度(gcm 3 )_。答案：(1)O 1s 22s22p63s23p3(或Ne 3s23p3)（2 分）(2)O3 O 3 相对分子质量较大，范德华力较大 分子晶体 离子晶体(3)三角锥形 sp 3 杂化(4)V 形 4 2Cl 22Na 2CO3 H2O=Cl2O2NaHCO 32NaCl(或2Cl2Na 2CO3=Cl2OCO 22NaCl)（2 分）(5)Na2O 8（2 分） 2.27 gcm3 （2462 gmol 10.56610 7 cm36.021023 mol 1分）6解析：由 C 元素原子核外电子总数是最外层电子数的 3 倍可知，C 是磷元
12、素；由 A2和 B 具有相同的电子构型，且 A、B 原子序数小于 15 可知，A 是氧元素，B 是钠元素；A、B 、 C、D 四种元素的原子序数依次增大，C、D 为同周期元素，且 D 元素最外层有一个未成对电子，因此 D 是氯元素。 (1)元素的非金属性 OClP，则电负性 OClP，Na 是金属元素，其电负性最小；P 的电子数是 15，根据构造原理可写出其核外电子排布式。(2)氧元素有 O2 和 O3 两种同素异形体，相对分子质量 O3O2，范德华力 O3O2，则沸点O3O2。 A 和 B 的氢化物分别是 H2O 和 NaH，所属晶体类型分别为分子晶体和离子晶体。(3)PCl3 分子中 P
13、含有一对孤电子对，其价层电子对数为 4，因此其立体构型为三角锥形，中心原子 P 的杂化轨道类型为 sp3 杂化。(4)Cl 2O 分子的中心原子 O 原子含有 2 对孤电子对，其价层电子对数为 4，因此其立体构型为 V 形；根据电子守恒和质量守恒可写出 Cl2 与湿润的 Na2CO3 反应的化学方程式。(5) 根据化合物 F 的晶胞结构，利用均摊法可计算出氧原子个数：N (O) 8 6 4，钠原子全部在晶胞内， N(Na)8，因此 F 的化学式为18 12Na2O；以顶角氧原子为中心，与氧原子距离最近且等距离的钠原子有 8 个，即晶胞中 A 原子的配位数为 8；晶胞参数即晶胞的棱长 a0.56
14、6 nm，晶体 F 的密度 mV2.27 gcm 3 。462 gmol 16.021023 mol 10.56610 7 cm313 （除标注外，每空 1 分，共 16 分）第四周期中的 18 种元素具有重要的用途，在现代工业中备受青睐。(1)铬是一种硬而脆、抗腐蚀性强的金属，常用于电镀和制造特种钢。基态 Cr 原子中，电子占据最高能层的符号为_，该能层上具有的原子轨道数为_，电子数为_。(2)第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的， 30Zn 与 31Ga的第一电离能是否符合这一规律？_( 填“是”或“ 否”) ，原因是_(如果前一问填“是” ，此问可以不答 )。(3
15、)镓与第A 族元素可形成多种新型人工半导体材料，砷化镓(GaAs)就是其中一种，其晶体结构如下图所示(白色球代表 As 原子)。在 GaAs 晶体中，每个 Ga 原子与_个 As 原子相连，与同一个 Ga 原子相连的 As 原子构成的空间构型为_。（4）与 As 同主族的短周期元素是 N、P。AsH 3 中心原子杂化的类型_；一定7压强下将 AsH3 和 NH3、PH 3 的混合气体降温时首先液化的是_，理由是_。(5)铁的多种化合物均为磁性材料，氮化铁是其中一种，某氮化铁的晶胞结构如图所示，则氮化铁的化学式为_；设晶胞边长为 a cm，阿伏加德罗常数为 NA，该晶体的密度为_ gcm 3 (
16、用含 a 和 NA 的式子表示) 。答案:(1)N 16 1(2)否 30Zn 的 4s 能级处于全充满状态， 4p 能级处于全空状态，较稳定（ 2 分）(3)4 正四面体(4)sp3 NH 3 因为氨分子间存在氢键，分子间作用力更大，沸点更高，降温时先液化（2 分）(5)Fe4N （2 分 ） 238/( a3NA) （2 分）解析：(5)Fe：8 6 4，N ：1，所以氮化铁的化学式是 Fe4N。18 12a3NAM (Fe4N)， 。238a3NA14 （除标注外，每空 1 分，共 14 分）.对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX 4)，下列叙述正确的是_。ASiX 4 难水解
17、BSiX 4 是共价化合物CNaX 易水解 DNaX 的熔点一般高于 SiX4.碳元素的单质有多种形式，下图依次是 C60、石墨和金刚石的结构图：回答下列问题：8(1)金刚石、石墨、C 60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_。(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨 )中碳原子的杂化形式分别为_、_。(3)C60 属于_晶体，石墨属于 _晶体。(4)石墨晶体中，层内 CC 键的键长为 142 pm，而金刚石中 CC 键的键长为 154 pm。其原因是金刚石中只存在 CC 间的_共价键，而石墨层内的 CC 间不仅存在_共价键，还有_键。(5)金刚石晶胞含有_个碳原子。若碳原子半径为 r，金刚石
18、晶胞的边长为 a，根据硬球接触模型，则 r_a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率_(不要求计算结果)。答案：.BD .(1)同素异形体 (2)sp 3 sp 2 (3)分子 混合 (4) (或大 键或 pp 键)(5)8 （ 2 分） （2 分）38 843r3a3 316解析：.A 项 SiX4 容易发生水解反应，错误。B 项卤素与硅都是非金属元素，所以二者结合的化合物 SiX4 是共价化合物，正确。C 项 NaX 可能是强酸强碱盐，不发生水解反应，错误。D 项 NaX 是离子化合物，微粒间通过离子键结合，而 SiX4 则是分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合。因此 NaX 的熔点一般高
19、于 SiX4，正确。.(1)金刚石、石墨、C 60、碳纳米管等都是碳元素的单质，性质不同，它们互称同素异形体。(2)在金刚石中碳原子的四个价电子与四个 C 原子形成四个共价键，C 的杂化形式是 sp3；在石墨烯(指单层石墨 )中碳原子与相邻的三个 C 原子形成三个共价键，C 的杂化形式是 sp2。(3)C 60 是由 60 个 C 原子形成的分子，属于分子晶体。而石墨在层内原子间以共价键结合，在层间以分子间作用力结合，所以石墨属于混合晶体。(4)在金刚石中只存在CC 间的 共价键，在石墨层内的 CC 间不仅存在 共价键，还存在 键。(5)金刚石的立体网状结构金刚石晶胞，顶点 8 个，相当于 1 个 C 原子，然后面心上 6 个，相当于 3个 C 原子，而在其 8 个小正方体空隙中有一半也是 C 原子，且在晶胞内，故还有 4 个 C 原子，加在一起，可得一个金刚石晶胞中有 8 个 C 原子。若碳原子半径为 r，金刚石晶胞的边长为 a，根据硬球接触模型，则正方体对角线的 1/4 就是 CC 键的键长，即 a2r，34所以 r a，碳原子在晶胞中的空间占有率 w 。38 843r3a3 843( 38a)3a3 316
