第4章 第4节 不同聚集状态的物质与性质-【创新教程】2025年高考化学总复习大一轮课时作业word（鲁科多选版）

课时冲关十六　不同聚集状态的物质与性质 一、选择题：每题只有一个选项符合题意 1．下列大小关系正确的是(　　) A．熔点：NaI＞NaBr B．硬度：MgO＞CaO C．晶格能：NaCl＜NaBr D．熔沸点：CO2＞NaCl 解析：B　[A.NaI、NaBr都形成离子晶体，由于离子半径I－>Br－，所以NaBr的晶格能大，熔点：NaI<NaBr，A不正确；B.由于离子半径Mg2＋<Ca2＋，所以晶格能MgO＞CaO，硬度MgO＞CaO，B正确；C.NaCl和NaBr都形成离子晶体，离子半径Cl－<Br－，所以晶格能：NaCl>NaBr，C不正确；D.CO2形成分子晶体，NaCl形成离子晶体，所以熔沸点：CO2<NaCl，D不正确。] 2．下面有关晶体的叙述中，不正确的是(　　) A．金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子 B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等且紧邻的Na＋共有6个 C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－ D．干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子 解析：B　[A.金刚石网状结构中，每个碳原子含有4个共价键，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子，故A正确；B.氯化钠晶胞中，每个钠离子周围距离最近的钠离子个数＝＝12，故B不正确；C.氯化铯晶体中，铯离子的配位数是8，故C正确；D.二氧化碳晶体属于面心立方，每个二氧化碳分子周围紧邻二氧化碳分子个数＝＝12，故D正确。] 3．(2021·湖北卷)某立方晶系的锑钾(Sb－K)合金可作为钾离子电池的电极材料，图a为该合金的晶胞结构图，图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是(　　) A．该晶胞的体积为a3×10－36cm－3 B．K和Sb原子数之比为3∶1 C．与Sb最邻近的K原子数为4 D．K和Sb之间的最短距离为a pm 解析：B　[A.该晶胞的边长为a×10－10 cm，故晶胞的体积为(a×10－10cm)3＝a3×10－30cm3，A项错误；B.该晶胞中K的个数为12×＋9＝12，Sb的个数为8×＋6×＝4，故K和Sb原子数之比为3∶1，B项正确；C.以面心处Sb为研究对象，与Sb最邻近的K原子数为8，C项错误；D.K和Sb的最短距离为晶胞体对角线长度的，即a pm，D项错误。] 4．下列叙述正确的是(　　) A．离子晶体中，只存在离子键，不可能存在其他化学键 B．可燃冰中甲烷分子与水分子之间存在氢键 C．Na2O2、NaHSO4晶体中的阴、阳离子个数比均为1∶2 D．晶体熔点：金刚石＞食盐＞冰＞干冰 解析：D　[A.离子晶体中，一定存在离子键，可能会含共价键，如氯化铵晶体中既有离子键又有共价键，A不正确。B.甲烷分子与水分子之间不可能存在氢键，因为碳原子半径较大、电负性较小不具备形成氢键的条件，所以B不正确。C.NaHSO4晶体中阴、阳离子个数比为1∶1，所以C不正确。D.金刚石是共价晶体，氯化钠是离子晶体，而冰和干冰都是分子晶体。比较不同类型晶体的熔点，一般共价晶体＞离子晶体＞分子晶体，冰和干冰都是分子晶体，可以根据常温下水为液态，而二氧化碳为气态判断冰的熔点高于干冰，所以D正确。] 5．下列关于超分子的说法不正确的是(　　) A．超分子是两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体 B．超分子都是无限伸展的 C．冠醚是一种超分子，可以识别碱金属离子 D．细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质 解析：B　[超分子有的是有限的，有的是无限伸展的，B项错误。] 6．(2024·保定市高三开学考)锂与生活息息相关，个人携带的笔记本电脑、手机、蓝牙耳机等数码产品中应用的锂离子电池中就含有丰富的锂元素。锂晶胞为最密六方堆积(如图)，图中底边长为a pm，高为b pm，设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是(　　) A．该结构中含有6个Li原子 B．该结构中Li的配位数为6 C．锂晶体的密度为×1030 g·cm－3 D．锂离子电池放电时，Li＋从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极 解析：B　[A.根据晶胞的计算，Li原子位于顶点和面心、体心，个数为12×＋2×＋3＝6，A正确；B.根据晶胞的结构，该结构中Li的配位数为12，B错误；C.根据ρ＝＝＝×1030g·cm－3，C正确；D.电池放电时，阳离子向正极移动，所以Li＋从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，D正确。] 7．下列关于晶体的说法正确的组合是(　　) ①分子晶体中都存在共价键 ②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 ③金刚石、SiC、H2O、H2S晶体的熔点依次降低 ④离子化合物中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键 ⑤CaTiO3晶体中(晶胞结构如图所示)每个Ti4＋和12个O2－相紧邻 CaTiO3的晶体结构模型(图中Ca2＋、O2－、Ti4＋分别位于立方体的体心面心和顶点) ⑥SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合 ⑦晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 ⑧氯化钠溶于水时离子键被破坏 A．①②③⑥　　　　　　 B．①②④ C．③⑤⑦ D．③⑤⑧ 解析：D　[①稀有气体是由单原子组成的分子，其晶体中不含化学键，故错误；②晶体分为分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体，其中金属晶体是由金属阳离子和自由电子组成，故错误；③金刚石和SiC为共价晶体，共价晶体中键长越长，熔沸点越低，Si的半径比C的半径大，因此金刚石比SiC熔沸点高，H2O和H2S均属于分子晶体，H2O分子间含有氢键，因此H2O的熔沸点高于H2S，熔沸点高低判断：一般共价晶体>离子晶体>分子晶体，综上所述，故正确；④离子晶体中除含有离子键外，可能含有共价键，如NaOH，但分子晶体中一定不含离子键，故错误；⑤根据化学式以及晶胞结构，Ti2＋位于顶点，O2－位于面上，Ca2＋位于体心，因此每个Ti4＋周围最近的O2－有12个，故正确；⑥SiO2中Si有4个键，与4个氧原子相连，故错误；⑦只有分子晶体中含有分子间作用力，且分子间作用力影响的是物质的物理性质，而稳定性是化学性质，故错误；⑧离子晶体溶于水破坏离子键，故正确；综上所述，选项D正确。] 8．关于下列几种离子晶体，说法不正确的是(　　) A．由于NaCl晶体和CsCl晶体中正、负离子半径比不相等，所以两晶体中离子的配位数不相等 B．CaF2晶体中，Ca2＋配位数为8，F－配位数为4，不相等，主要是由于F－、Ca2＋电荷数(绝对值)不相同 C．MgO的熔点比MgCl2的高主要是因为MgO的晶格能比MgCl2大 D．NaCl晶体固态时也能导电 解析：D　[A.离子晶体中的离子配位数由晶体中正负离子的半径比决定，正负离子半径比越大，配位数越大，NaCl晶体中正负离子半径比小于CsCl晶体中正负离子半径比，所以两晶体中离子配位数不相等，故A正确；B.在CaF2晶体中，Ca2＋和F－的电荷数绝对值比是2∶1，Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4，故B正确；C.晶格能越大，熔点越高，O2－所带电荷数大于Cl－，O2－的半径小于Cl－，MgO的晶格能比MgCl2大，所以MgO的熔点比MgCl2高，故C正确；D.NaCl晶体固态时离子不能自由移动，不能导电，D错误。] 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意 9．高温下，超氧化钾晶体(KO2)呈立方体结构。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞。下列有关说法正确的是(　　) A．晶体中与每个K＋距离最近的O有6个 B．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有1个K＋和1个O C．KO2中阴、阳离子个数比为1∶1 D．晶体中所有原子之间都以离子键结合 解析：AC　[A.根据题给信息，超氧化钾晶胞是面心立方晶胞，晶胞中与每个K＋距离最近的O有6个，故A正确；B.由晶胞结构可知，位于顶点和面心的钾离子的个数为8×＋6×＝4，位于体心和棱上的超氧根离子的个数为1＋12×＝4，则KO2中钾离子和超氧根离子个数比为4∶4＝1∶1，故C正确，B错误；D.超氧化钾晶体是离子化合物，阴、阳离子分别为钾离子和超氧根离子，晶体中钾离子和超氧根离子间形成离子键，超氧根离子中氧氧键为非极性键，故D错误。] 10．已知干冰晶胞结构属于面心立方最密堆积，晶胞中最近的相邻两个CO2分子间距为a pm，阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是(　　) A．晶胞中一个CO2分子的配位数是6 B．晶胞的密度表达式是 g·cm－3 C．一个晶胞中平均含6个CO2分子 D．CO2分子的空间结构是直线形，中心C原子的杂化类型是sp3杂化 解析：B　[晶胞中一个CO2分子的配位数为12，A错误；该晶胞中相邻最近的两个CO2分子间距为a pm，即晶胞面心上的二氧化碳分子和其同一面上顶点上的二氧化碳之间的距离为a pm，则晶胞棱长＝a pm＝a×10－10 cm，晶胞体积＝(a×10－10 cm)3，该晶胞中二氧化碳分子个数＝8×＋6×＝4，晶胞密度＝＝ g·cm－3＝ g·cm－3，B正确，C错误；二氧化碳分子是直线形分子，C原子价层电子对数是2，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型为sp，D错误。] 11．铁有δ、γ、α三种晶体结构，以下依次是δ、γ、α三种晶体在不同温度下转化的图示。下列有关说法中正确的是(　　) δ­Feγ­Feα­Fe A．δ、γ、α三种晶体互为同分异构体 B．γ­Fe晶体为面心立方紧密堆积 C．α­Fe晶体与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有6个 D．将Fe加热到1500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同 解析：BC　[Fe是单质，δ、γ、α三种晶体结构不同，属于同素异形体，不是同分异构体，故A错误；γ­Fe晶体中Fe原子处于顶点与面心，属于面心立方密堆积，故B正确；α­Fe晶体中Fe原子处于顶点，属于简单立方堆积，晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子是相邻顶点上铁原子，与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个，故C正确；由题给信息可知，将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，温度不同，得到的晶体类型不相同，故D错误。] 12．下列有关说法正确的是(　　) A．水合铜离子的模型如图，该微粒中存在极性共价键、配位键、离子键 B．CaF2晶体的晶胞如图，距离F－最近的Ca2＋组成正四面体 C．氢原子的电子云图如图，氢原子核外大多数电子在原子核附近运动 D．金属Cu中Cu原子堆积模型如图，为面心立方最密堆积，Cu原子的配位数均为12，晶胞空间利用率68% 解析：B　[水合铜离子中水中的氧原子提供孤对电子与铜离子形成配位键，水中的H原子和O原子形成极性共价键，但不存在离子键，A选项错误；CaF2晶体的晶胞中，F－位于体心，而Ca2＋位于顶点和面心，距离F－最近的Ca2＋组成正四面体，B选项正确；电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子一说，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会多，C选项错误；金属Cu中Cu原子堆积模型为面心立方最密堆积，配位数为12，但空间利用率为74%，D选项错误。] 三、非选择题 13．ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题： (1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。该单质的晶体类型为________，依据电子云的重叠方式，原子间存在的共价键类型有________，碳原子的杂化轨道类型为________。 (2)石墨烯是从石墨材料中剥离出来的、由单质碳原子组成的二维晶体。将氢气加入石墨烯中可制得一种新材料石墨烷。下列判断错误的是________(填字母)。 A．石墨烯是一种强度很高的材料 B．石墨烯是电的良导体而石墨烷则为绝缘体 C．石墨烯与石墨烷均为高分子化合物 D．石墨烯与H2制得石墨烷的反应属于加成反应 (3)CH4、SiH4、GeH4的熔、沸点依次________(填“增大”或“减小”)，其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， (4)SiO2比CO2熔点高的原因是 ________________________________________________________________________。 (5)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图(b)所示。 ①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是 ________________________________________________________________________。 ②结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律，可推断：依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化学键的离子性________、共价性________(填“增强”“不变”或“减弱”)。 (6)碳的另一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物，晶体结构如图(c)所示，K位于立方体的棱上和立方体的内部，此化合物的化学式为 ________________________________________________________________________； 其晶胞参数为1.4 nm，阿伏加德罗常数用NA表示，则晶体的密度为________g·cm－3。(只需列出式子即可) 解析：(2)石墨烯单层原子间以共价键相结合，强度很高，A项正确；石墨烯层与层之间有自由移动的电子，是电的良导体，而石墨烷中没有自由移动的电子，为绝缘体，B项正确；石墨烯只含一种碳元素，为碳的单质，C项错误；石墨烯与H2间的反应属于加成反应，D项正确。 (5)①四卤化硅为分子晶体，F、Cl、Br、I的相对分子质量逐渐增大，沸点与相对分子质量有关，相对分子质量越大，沸点越高。②PbX2的熔点先降低后升高，其中PbF2为离子晶体，PbBr2、PbI2为分子晶体，可知依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化学键的离子性减弱，共价性增强。 (6)用均摊法求解。1个晶胞中含K：12×＋9＝12，C60：8×＋6×＝4，K与C60的个数比为12∶4＝3∶1，此化合物的化学式为K3C60,1个晶胞的体积为(1.4 nm)3＝(1.4×10－7)3cm3,1个晶胞中含有4个K3C60，则ρ＝ g·cm－3。 答案：(1)混合型晶体　σ键、π键　sp2　(2)C (3)增大　三种物质均为分子晶体，结构与组成相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高 (4)SiO2为共价晶体，而CO2为分子晶体 (5)①均为分子晶体，范德华力随相对分子质量增大而增大　②减弱　增强 (6)K3C60　 14．钛有“生物金属”和“未来金属”之称，钛及其化合物的应用正越来越受到人们的关注。 (1)Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。 ①TiCl4熔点为－24 ℃，沸点为136.4 ℃，室温下为无色液体，可溶于甲苯和氯代烃，固态TiCl4属于________晶体。 ②LiBH4中BH的空间结构是________，B原子的杂化轨道类型是________。 (2)硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，部分结构如图所示。该阳离子Ti与O的原子个数之比为________，其化学式为________。 (3)钛与卤素形成的化合物的熔、沸点如表所示，分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔点和沸点呈现一定规律的原因： _______________________________________________________。 熔点/℃ 沸点/℃ TiCl4 －25 136.5 TiBr4 39 230 TiI4 150 377 (4)TiO2晶胞是典型的四方系结构，其晶胞结构如图所示，晶胞参数为a nm和c nm，设NA为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为________(写出表达式)g·cm－3。 解析：(1)①TiCl4熔点、沸点较低，室温下为无色液体，则固态TiCl4属于分子晶体。 ②LiBH4中BH的B原子价层电子对数为4，不含孤电子对，B原子采取sp3杂化，则VSEPR模型和离子空间构型都是正四面体形。 (2)每个Ti原子与2个O原子成键，每个O原子与2个Ti原子成键，则该阳离子Ti与O的原子个数之比为1∶1。该阳离子中Ti显＋4价，O显－2价，故该阳离子的化学式为(TiO)2＋或(TiO)。 (3)钛与卤素形成的化合物的熔、沸点都很低，故TiCl4、TiBr4、TiI4都属于分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，其熔点、沸点越高。 (4)晶胞参数为a nm和c nm，即a×10－7 cm和c×10－7 cm，则晶胞的体积为a2c×10－21 cm3；每个晶胞中含有Ti原子个数为8×＋1＝2个，含有O原子个数为2＋4×＝4个，则晶胞的质量为g，故该晶体的密度为( g)/(a2c×10－21cm3)＝ g/cm3。 答案：(1)①分子　②正四面体　sp3 (2)1∶1　TiO2＋[或TiO] (3)TiCl4，TiBr4、TiI4都是分子晶体，而且组成和结构相似，其相对分子质量依次增大，分子间作用力逐渐增大，因而三者的熔点和沸点依次升高 (4) 15．非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、国防等领域具有重要应用价值。我国科学家利用Cs2CO3, XO2(X＝Si、Ge)和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。回答下列问题： (1)基态硼原子的价电子排布图是 ________________________________________________________________________， 与硼处于同周期的非金属主族元素的第一电离能由大到小的顺序为________________。 (2)B的简单氢化物BH3，不能游离存在，常倾向于形成较稳定的B2H6或与其他分子结合。 ①B2H6分子结构如图，则B原子的杂化方式为____________________。 ②氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是______________，写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子________(填分子式)。 (3)如图为H3BO3晶体的片层结构，其中B的杂化方式为______；硼酸在热水中比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是_________________________________________。 (4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子分数坐标。CsSiB3O7属于正交晶系(长方体形)，晶胞参数为a nm、b nm和c nm，如图为沿y轴投影的晶胞中所有Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为________；CsSiB3O7的摩尔质量为M g·mol－1，设NA为阿伏加德罗常数的值，则CsSiB3O7晶体的密度为__________g·cm－3(用含字母的代数式表示)。 解析：(1)B原子核外电子排布式为：1s22s22p1，基态硼原子的价电子排布图是 ，同周期第一电离能从左向右逐渐增大，N元素2p3为半充满结构，第一电离能变大，所以，与硼处于同周期的非金属主族元素的第一电离能由大到小的顺序为F>N>O>C>B。 (2)①B2H6分子结构如图，B形成4个σ键，价层电子对为4，则B原子的杂化方式为sp3杂化。 ②氨硼烷(NH3BH3)分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是N，B提供空轨道，用价电子迁移法，N与B之间夹着碳元素，与氨硼烷互为等电子体的分子C2H6(填分子式)。 (3)H3BO3晶体为片层结构，B原子最外层有3个电子，与3个－OH形成3个共价键，B的杂化方式为sp2；硼酸在热水中比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是：升温破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大。 (4)原子分数坐标为(0.5,0.2,0.5)的Cs原子位于晶胞体内，原子分数坐标为(0,0.3,0.5)及(1.0,0.3,0.5)的Cs原子分别位于晶胞的左侧面、右侧面上，原子分数坐标为(0.5,0.8,1.0)及(0.5,0.8,0)的Cs原子分别位于晶胞的上底面、下底面，原子分数坐标为(0,0.7,1.0)及(1.0,0.7,1.0)(0,0.7,0)及(1.0,0.7,0)的Cs原子位于晶胞平行于y轴的棱上，则晶胞中Cs原子数目为：1＋4×＋4×＝4，由化学式CsSiB3O7，可知晶胞相当于含有4个“CsSiB3O7”，故晶胞质量＝4× g，则晶体密度＝＝×1021g·cm－3。 答案：(1) 　F>N>O>C>B　　(2)①sp3杂化　　②N　C2H6 (3)sp2　升温破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大(4)4　×1021 学科网（北京）股份有限公司 $$