2020-2021學年度高二化學第二學期人教版（2019）選擇性必修2第三章晶體結構與性質第一節物質的聚集狀態與晶體的常識課時練習

一、選擇題

1．一種具有超導性的材料由Y、Cu、Ba、O構成，其晶胞結構如圖所示，已知，下列說法正確的是

A．Ba和O之間的最短距離為

B．該晶體的化學式為

C．Y的配位數為4

D．該晶體的密度為

2．黃銅礦()是煉銅的最主要礦物，火法冶煉黃銅礦的過程中，其中一步反應是，其中晶胞如圖所示，下列說法錯誤的是

A．Cu原子的第一電離能小于Zn原子的第一電離能

B．該晶胞中黑球代表銅原子、白球代表氧原子

C．和熔點較高的是

D．的品胞中的配位數是2

3．銅是生活中比較常見的一種金屬，而納米銅能在空氣中自燃，這是因為納米銅的表面粒子數占總粒子數的比例較大。假設某納米顆粒的大小和形狀如圖所示，則這種納米顆粒的表面粒子數與總粒子數之比是

A．7：11

B．1：2

C．7：8

D．26：27

4．鎳能形成多種不同的化合物。圖1是鎳的一種配合物的結構，圖2是一種鎳的氧合物的晶胞(圖中白球為氧)。判斷下列說法正確的是

A．圖1分子中存在的化學鍵有共價鍵、配位鍵、氫鍵

B．圖1中C、N、O的第一電離能C>N>O

C．圖2中離鎳原子最近的鎳原子數共為8個

D．圖2可能表示的是氧化鎳(NiO)的晶胞

5．有一種多聚硼酸鹽為無限網狀結構，圖為其結構單元示意圖。其結構的基本單元可表示為(B5On)m-，則m、n的值分別為

A．2、4

B．3、6

C．2、5

D．3、9

6．石墨烯可轉化為富勒烯(C60)，某金屬M與C60可制備一種低溫超導材料，晶胞如圖所示，M原子位于晶胞的棱上與內部。該晶胞中M原子的個數及碳原子個數為

A．9，4

B．9，180

C．12，10

D．12，240

7．硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子分層排布，彼此分層間隔。硼原子(黑球，半徑為a)和鎂原子(白球，半徑為b)在平面上的投影如圖1，下列說法錯誤的是

A．硼原子的價電子構型為

B．該晶體的化學式為

C．硼化鎂晶體的晶胞結構可用圖2表示

D．晶胞邊長為

8．下圖為高溫超導領域里的一種化合物(鈣鈦礦)結構中的最小重復單元。該化合物中，每個鈦離子周圍與它最接近且距離相等的鈦離子有a個，元素氧、鈦、鈣的原子個數比為b。則a、b是

A．6，3∶1∶1

B．24，10∶8∶1

C．12，5∶4∶1

D．3，3∶2∶1

9．下列對分子及其性質的解釋中，不正確的是

A．區分晶體

Ni

和非晶體

Ni

最可靠的科學方法是

X－射線衍射法

B．CH4、CO2、BF3

都是含有極性鍵的非極性分子

C．[Cu(NH3)4]2+

中含有離子鍵、極性鍵、配位鍵

D．基態碳原子核外有三種能量不同的電子

10．下列說法不正確的是

A．晶體中存在離子，離子的空間構型為V形

B．三氯化氮(NCl3)是一種極性分子，NCl3還能再以配位鍵與Cl-結合C．PH3和NH3分子中均含有孤電子對，且PH3提供孤電子對的能力強于NH3

D．BeO的晶格能大于MgO，可推測BeCO3的分解溫度低于MgCO3

11．下列有關晶體和非晶體的說法正確的是

A．具有規則幾何外形的固體均為晶體

B．晶體具有自范性，非晶體沒有自范性

C．晶體有固定的組成，非晶體沒有固定的組成D．將玻璃加工成規則的固體即變成晶體

12．下列敘述中正確的是

A．具有規則幾何外形的固體一定是晶體

B．具有特定對稱性的固體一定是晶體

C．晶體能自發地呈現多面體外形的性質

D．粉末狀的物質一定不是晶體

13．有關液晶的敘述不正確的是

A．液晶既具有液體的可流動性，又具有晶體的各向異性

B．液晶最重要的用途是制造液晶顯示器

C．液晶不是物質的一種聚集狀態

D．液晶分子聚集在一起時，其分子間相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響

14．下列途徑不能得到晶體的是

A．FeCl3蒸氣冷凝

B．熔融態SiO2熱液緩慢冷卻

C．熔融態SiO2快速冷卻

D．CuSO4飽和溶液蒸發濃縮后冷卻

15．化合物M的結構如圖所示。X、Y、Z、W為原子序數遞增的短周期主族元素，Y在自然界中以化合態的形式存在，Z的最外層電子數是其電子層數的3倍。下列說法正確的是

A．化合物M中各原子或離子均達到2或8電子穩定結構

B．X與Z能形成一種極性化合物和一種非極性化合物

C．元素Z、元素W、元素Y的單質熔點依次升高

D．因X3YZ3分子間存在氫鍵，故X3YZ3分子很穩定

二、元素或物質推斷題

16．A、B、C、D、E

代表原子序數依次增大的前四周期元素，其中

A

和

C

同主族，C

常用于制作半導體器件和集成電路，B的簡單氫化物

M的水溶液呈堿性，E

元素的正三價離子的3d

軌道為半充滿，D

被稱為“未來金屬”，其重量輕、強度高、耐腐蝕，在周期表中位于第四周期第ⅣB

族。請回答下列問題：

(1)A、B、C

三種元素原子半徑由小到大的順序為_______，(填元素符號，下同)電負性由大到小的順序為_______。

(2)M

易液化的原因是_______；其中B原子的雜化方式為_______；M的空間結構為_______。

(3)E

元素基態原子價層電子排布式為_______。

(4)B

和

C

形成的化合物常用作高溫耐火材料，化學性質穩定，據此推測它應屬于_______晶體。

(5)D

有多種氧化物，其中一種氧化物的晶胞結構如圖

所示，則該晶體中

D的配位數為_______；圖

為E的一種面心立方晶胞結構，若晶胞的邊長為，表示阿伏加德羅常數的值，則E的密度為_______(用含

a

和的代數式表示)。

17．元素X、Q、Y、Z、M、R為原子序數依次增大的短周期主族元素，已知Y原子最外層電子數與核外電子總數之比為3：4，M原子的最外層電子數與次外層電子數之比為3：4；、、離子半徑逐漸減小；化合物XR常溫下為氣體；Q和Y在周期表中的位置相鄰。請回答下列問題：

(1)X與R形成的化合物的晶體類型是______，Z與R形成的化合物的晶體類型是_______。

(2)X分別與Y和M形成的結構相似的化合物中，沸點較高的是______(填化學式)，原因是______。

(3)寫出X、Y、R按原子個數之比1：1：1形成的化合物的電子式_________。

(4)Y元素形成的兩種同素異形體的化學式為_______。

(5)科學家認為存在這種物質，已知中含有離子鍵和共價鍵，寫出它的電子式______，該化合物的晶體類型是_____。

三、結構與性質

18．金屬陶瓷是一種復合材料，兼有金屬和陶瓷的優點，應用非常廣泛，金屬基體可為，，陶瓷基體為碳化硅等.回答下列問題：

(1)位于元素周期表中第四周期_______族，與的基態原子核外未成對電子數之比為_______。

(2)與C相比，原子之間難以形成雙鍵的原因是_______。

(3)已知的一種晶體結構與、相似，則該晶體的熔點比晶體的_______(填“高”、“低“)，原因是_______。

(4)鉆獻菁可顯著提升二次電池的充放電效率，為增強水溶性將其改性為四氨基鈷酞菁，其結構如圖所示：

四氨基鈷酞菁中與鈷離子通過配位鍵結合的氮原子的編號是_______；水溶性得到有效改善的原因是_______。

(5)的晶胞結構如圖所示.晶胞參數為，阿伏加德羅常數的值為，晶體的密度為_______.以晶胞參數為單位長度建立的坐標系，可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分數坐標，若圖中原子1的分數坐標為，則原于2的分數坐標為_______。

參考答案

1．D

【詳解】

A．由圖可知：Ba原子在上面小正方體中心，O原子在小正方體棱邊的中心，則Ba原子在4個O原子形成的正方形的對角線中心上，對角線為cm，則Ba和O之間的最短距離為cm，A錯誤；

B．用均攤方法計算，Y原子為1個，Ba原子為2個，Cu原子個數為：；含有O原子數為：，則該晶體中Y、Ba、Cu、O原子個數比是1：2：3：7，所以晶體的化學式為YBa2Cu3O7，B錯誤；

C．根據晶胞中Y原子的位置可知，在Y的上、下、前、后、左、右六個方向都存在一個配位體，故其配位數為6，C錯誤；

D．根據選項B分析可知該晶體化學式是YBa2Cu3O7，則晶體密度ρ=g/cm3，D正確；

故合理選項是D。

2．B

【詳解】

A．Cu原子的價電子排布式為，失去一個電子達到較穩定的，所以Cu原子的第一電離能小于Zn原子的第一電離能，A正確；

B．由圖知晶胞中黑球的個數為個，白球的個數為4個，所以黑球與白球的個數比為1：2，故黑球代表的是氧原子，白球代表的是銅原子，B錯誤；

C．和都屬于離子晶體，離子半徑越小，熔點越高，離子半徑：，所以熔點較高的是，C正確；

D．黑球代表的是氧原子，白球代表的是銅原子，根據晶胞結構可以判斷的配位數是2，D正確；

故選B。

3．A

【詳解】

由該納米顆粒的大小和形狀結構圖可知，表面粒子數為8個(頂點)6個(面心)14，而粒子總數為，所以表面粒子數與總粒子數之比為，A正確。

答案選A。

4．D

【詳解】

A．氫鍵不是化學鍵，故圖1分子中存在的化學鍵有共價鍵、配位鍵，A錯誤；

B．根據第一電離能同一周期從左往右呈增大趨勢，其中ⅡA與ⅢA、ⅤA與ⅥA反常，故圖1中C、N、O的第一電離能N

O

>C，B錯誤；

C．根據圖2所示晶胞圖可知，晶胞中離鎳原子最近的鎳原子數共為12個，C錯誤；

D．圖2中O原子位于8個頂點和6個面心上，故一個晶胞含有的O原子數為：，而Ni原子位于12條棱心和體心上，故一個晶胞含有的Ni原子個數為：，故Ni和O的個數比為1:1，故可能表示的是氧化鎳(NiO)的晶胞，D正確；

故答案為D。

5．D

【詳解】

結構單元示意圖可知，結構單元中硼原子的個數為5，氧原子的個數為(6+6×)=9，由化合價代數和為0可得：(+3)×5+(—2)×9=—m，解得m=3，則m=3、n=9，故選D。

6．D

【詳解】

由晶胞結構可知，晶胞中位于棱上和體內的M原子個數為12×+9=12個，位于頂點和面心的C60個數為8×+6×=4，碳原子個數為4×60=240，則晶胞中M原子的個數及碳原子個數12和240，故選D。

7．B

【詳解】

A．硼原子的原子序數為5，其價電子排布式為，A正確；

B．根據圖1可知，1個B原子被3個Mg原子共用，即屬于1個Mg原子的B原子為，同理，1個Mg原子被6個B原子共用，即用于一個B原子的Mg原子為，所以晶胞中原子個數比Mg:B=:=1:2，化學式為，B錯誤；

C．圖2中Mg原子位于晶胞的頂點，原子個數為=1，B原子位于晶胞的內部，原子個數為2個，其化學式為，與圖1相符，C正確；

D．由圖2可知，邊長為2個白球圓心的距離，圖1中3個連續最近的白球的中心組成一個等邊三角形，如圖，在等邊三角形中作輔助線，如圖（a、b、c為白球的球心，d為黑球的球心），ac即為晶胞邊長，設晶胞邊長為x，ae長度為x，ad長度為（a+b），則cos30°==，解得x=，D正確；

故選B。

8．A

【詳解】

由晶胞結構可知，晶胞頂點上相鄰的鈦離子相距最近，則鈦離子周圍與它接近且距離相等的鈦離子有6個，a=6；晶胞中位于頂點的鈦原子個數為8×=1，位于棱上的氧原子個數為12×=3，位于體內的鈣原子的個數為1，則氧、鈦、鈣的原子個數比為

3：1：1，故選A。

9．C

【詳解】

A．晶體與非晶體最本質的區別是組成物質的粒子在微觀空間是否有序排列，X－射線衍射可以看到微觀結構，區分晶體

Ni

和非晶體

Ni

最可靠的科學方法是

X－射線衍射法，故A正確；

B．CH4、CO2、BF3的構型分別為正四面體形、直線形、正三角形，都是含有極性鍵的非極性分子，故B正確；

C．[Cu(NH3)4]2+是陽離子，有陰離子存在時才能形成離子鍵，故C錯誤；

D．基態碳原子的原子核外電子數排布為1s22s22p2，有1s、2s、2p三種能量不同的軌道，有三種能量不同的電子，故D正確；

故選C。

10．B

【詳解】

A．離子中心I原子價層電子對數為：2+，由于I原子上有2對共用電子對，所以其空間構型為V形，A正確；

B．NCl3分子中的中性N原子以及Cl-沒有空軌道可以容納孤電子對，所以NCl3不能再以配位鍵與Cl-結合，B錯誤；

C．P、N原子最外層都是由5個電子，其中含有１對孤電子對，3個成單電子與H原子形成共價鍵，都能提供孤電子對，由于N的電負性比P大，所以對孤電子對吸引能力N比P強，因此PH3提供孤電子對的能力比NH3強，C正確；

D．BeO的晶格能大于MgO，可知陽離子半徑越小對氧的吸引力越大，奪取氧的能力越強，所以碳酸鈹分解生成氧化鈹比碳酸鎂分解生成氧化鎂容易，則可推測出BeCO3的分解溫度低于MgCO3，D正確；

故合理選項是B。

11．B

【詳解】

A．晶體的規則幾何外形是自發形成的，有些固體盡管有規則的幾何外形，但由于不是自發形成的，所以不屬于晶體，A項錯誤；

B．是否具有自范性是晶體與非晶體的本質區別，B項正確；

C．非晶體如無定形SiO2同樣有固定的組成，C項錯誤；

D．晶體的規則幾何外形是自發形成的，有些固體盡管有規則的幾何外形，但由于不是自發形成的，所以不屬于晶體，D項錯誤；

答案選B。

12．C

【詳解】

A．晶體所具有的規則幾何外形、各向異性和特定的對稱性是其內部粒子規律性排列的外部反映，有些人工加工而成的固體也具有規則幾何外形和高度對稱性，故具有規則幾何外形的固體不一定是晶體，A錯誤；

B．由A分析知，具有特定對稱性的固體不一定是晶體，B錯誤；

C．晶體具有自范性，即具有能自發地呈現多面體形的性質，C正確；

D．粉末狀的物質也可能是晶體要看內部粒子排列是否有序，D錯誤；

故選C。

13．C

【詳解】

A、液晶既具有液體的流動性，又像某些晶體那樣具有各向異性，選項A正確；

B、液晶最主要的應用之一就是用在液晶顯示器上，選項B正確；

C、液晶是介于液態與結晶態之間的一種聚集狀態，選項C不正確；

D、液晶分子聚集在一起時，其分子間相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響，選項D正確。

答案選C。

14．C

【分析】

得到晶體一般有三條途徑：①熔融態物質凝固；②氣態物質冷卻不經液態直接凝固（凝華）；③溶質從溶液中析出。

【詳解】

A．FeCl3蒸氣冷凝得到氯化鐵晶體，A不符合題意；

B．熔融態SiO2熱液緩慢冷卻可以得到SiO2晶體，B不符合題意

C．熔融態物質急速冷卻得到玻璃態物質，不屬于晶體，C符合題意；

D．硫酸不揮發，所以CuSO4飽和溶液蒸發濃縮后冷卻可以得到硫酸晶體，D不符合題意；

綜上所述答案為C。

15．C

【分析】

Z的最外層電子數是其電子層數的3倍，可知Z為O，由結構圖可知W能形成W+，則其最外層電子數為1，應為Na，X形成1對共用電子達到穩定結構，其最外層電子數可能是1或7，結合其原子序數在Z(O)前，則X應為H，Y有的形成三條鍵，兩個形成4條鍵，結合陰離子帶兩個負電荷，可知其中2個Y各得1個電子后再與四個Z形成4對共用電子，則Y最外層電子數為3，Y為B，據此解答。

【詳解】

A．化合物M中形成3個共價鍵的B未達到8電子穩定結構，A錯誤；

B．H2O和H2O2均為極性分子，B錯誤；

C．元素O、Na、B的單質依次為分子晶體、金屬晶體、共價晶體，其熔點依次升高，C正確；

D．氫鍵是較強的分子間作用力，只影響物質的物理性質，分子的穩定性與氫鍵無關，D錯誤；

故選：C；

16．分子之間能形成氫鍵，所以氨的沸點較高，容易液化

三角錐形

原子或共價

【分析】

A、B、C、D、E代表原子序數依次增大的前四周期元素，其中A和C為同一主族，C常用于制作半導體器件和集成電路，則C為Si，故A為碳；B的簡單氫化物M的水溶液呈堿性，則B為N元素，M為NH3；E元素的正三價離子的3d亞層為半充滿，則E元素原子價電子排布式為3d64s2，故E為Fe；D被稱為“未來金屬”，其在周期表中位于第四周期第ⅣB族，則D為Ti；

【詳解】

（1）A、B、C分別為C、N、Si，同周期自左而右原子半徑減小，同主族自上而下原子半徑增大，故原子半徑由小到大的順序為：N＜C＜Si，同周期自左而右電負性增大，同主族自上而下電負性減小，故電負性由大到小的順序為：N＞C＞Si，故答案為：N＜C＜Si；N＞C＞Si；

（2）B為N元素，B的簡單氫化物為NH3，NH3分子之間形成氫鍵，沸點較高，所以易液化；氨氣分子中N原子形成3個N-H鍵，含有1對孤電子對，雜化軌道數目為4，N原子采取sp3雜化；分子的VSEPR模型為四面體形，忽略孤電子對可得微粒空間構型為三角錐形，故答案為：NH3分子之間形成氫鍵，沸點較高，所以易液化；sp3；三角錐形；

（3）E元素的正三價離子的3d軌道為半充滿，說明E元素原子3d能級有6個電子，4s能級有2個電子，故E元素基態原子價層電子排布式為3d64s2，故答案為：3d64s2；

（4）B和C形成的化合物常用作高溫耐火材料，化學性質穩定，可推斷為原子晶體（或共價晶體），故答案為：原子（或共價）；

（5）根據晶胞結構可知，D周圍與D等距且最近的O有6個，則該晶體中D的配位數為6；E為Fe，則一個晶胞中，含有Fe的數目為8×+6×=4，不妨取1mol這樣的晶胞，則1mol晶胞的質量為m=4×56g=224g，一個晶胞的體積為V=a3cm3，1mol晶胞即有NA個晶胞，1mol晶胞的體積為（NA?a3）cm3，所以晶體密度ρ=g?cm-3，故答案為：6；.17．分子晶體

離子晶體

水分子間存在氫鍵

和

離子晶體

【分析】

Y原子最外層電子數與核外電子總數之比為3：4，則Y原子最外層電子數為6，核外電子總數為8，Y元素是氧元素；

M原子的最外層電子數與次外層電子數之比為3：4，則M原子最外層電子數為6，次外層電子數為8，M元素是硫元素，則R元素是氯元素；

化合物XR常溫下為氣體，且、、離子半徑逐漸減小，結合X原子序數最小，X的原子序數比Y大，推出X元素是氫元素，Z元素是鈉元素；

Q和Y（O）在周期表中的位置相鄰，且Q的原子序數小于Y的原子序數，則Q元素是氮元素；

綜上所述，X、Q、Y、Z、M、R分別為H、N、O、Na、S、Cl，結合元素周期表、律相關知識解答。

【詳解】

(1)HCl、NaCl形成的晶體依次是分子晶體和離子晶體，故答案為：分子晶體；離子晶體；

(2)在和兩種物質中，的沸點高，因為水分子之間存在氫鍵，故答案為：H2O；水分子間存在氫鍵；

(3)

X、Y、R按原子個數之比1：1：1形成的化合物為HClO，HClO分子中，氫原子與氧原子相連，其電子式為，故答案為：；

(4)氧氣和臭氧是氧元素形成的兩種同素異形體，故答案為：和；

(5)中含有離子鍵和共價鍵，應是由和組成的離子晶體，其電子式為，故答案為：離子晶體。

18．Ⅷ

3:1

Si的原子半徑大于C的原子半徑，原子間難以形成π鍵

高

碳氧鍵的鍵長比硅氧鍵短、鍵能比硅氧鍵大，碳氧鍵的共價鍵比硅氧鍵強

1,3

氨基中氮原子能與水分子形成氫鍵

【詳解】

(1)鈷元素的原子序數為27，位于元素周期表第四周期Ⅷ族；鉻元素的原子序數為24，價電子排布式為3d54s1，核外有6個不成對電子，鎳元素的原子序數為28，價電子排布式為3d84s2，核外有2個不成對電子，則鉻與鎳的基態原子核外未成對電子數之比為3:1，故答案為：Ⅷ；3:1；

(2)

C原子的原子半徑較小，C原子中p軌道能形成肩并肩的π鍵，與C原子相比，Si原子的原子半徑較大，Si原子中p軌道難以形成肩并肩的π鍵，則Si原子之間難以形成雙鍵，故答案為：Si的原子半徑大于C的原子半徑，原子間難以形成π鍵；

(3)由題意可知，二氧化碳晶體和二氧化硅晶體都為原子晶體，原子晶體的熔點取決于共價鍵的強弱，由于碳原子的原子半徑比硅原子小，非金屬性比硅原子強，二氧化碳晶體中碳氧鍵的鍵長比二氧化硅晶體中硅氧鍵短、鍵能比硅氧鍵大，則二氧化碳晶體中碳氧鍵的共價鍵二氧化硅晶體中比硅氧鍵強，熔點比二氧化硅晶體大，故答案為：大；碳氧鍵的鍵長比硅氧鍵短、鍵能比硅氧鍵大，碳氧鍵的共價鍵比硅氧鍵強；

(4)

含有孤對電子的氮原子與鈷離子通過配位鍵結合，形成配位鍵后氮原子能形成4個共價鍵，由鉆酞菁的結構可知，1、3號氮原子形成4個共價鍵，2、4號氮原子形成3個共價鍵，則四氨基鈷酞菁中與鈷離子通過配位鍵結合的氮原子為1、3號；四氨基鈷酞菁中含有4個氨基，氨基中氮原子能與水分子形成氫鍵，增大在水中的溶解性，故答案為：1、3；氨基中氮原子能與水分子形成氫鍵；

(5)由晶胞結構可知，晶胞中位于頂點和面心的碳原子的個數為8×+6×=4，位于體內的硅原子個數為4，設晶體的密度為dg/cm3，由質量公式可得：=(c×10—10)3，解得d=；由位于體對角線四分之一處上部原子1的分數坐標為可知，晶胞的邊長為1，則位于體對角線四分之一處下部原子2的分數坐標為，故答案為：。