第三章 晶体结构与性质 测试题 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第三章 晶体结构与性质 测试题 一、选择题 1．某农药杀虫剂中含有的成分如图。已知X、Y、Z、N、M为原子序数依次增大的短周期元素，已知Y、Z位于同一个周期，X、N位于同一主族。则下列说法错误的是 A．电负性大小排序： B．该化合物难溶于水，不能与水形成氢键 C．该化合物可与、等形成配合物 D．M的最高价氧化物的水化物形成的浓溶液能与M的气态氢化物反应 2．下列有关说法不正确的是 氢原子的电子云 金属Cu的晶胞结构 四氨合铜离子 CaF2晶胞结构 A．电子云密度大的区域电子数目多 B．晶胞中每个Cu原子周围有12个紧邻的原子 C．铜离子与氨分子中的氮原子形成4个配位键 D．每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2+ A．A B．B C．C D．D 3．汽车尾气中的、、硫氧化物、乙烯、丙烯等碳氢化合物会引起光化学烟雾、酸雨等污染；汽油抗震添加剂四乙基铅(熔点，极易挥发)的排放严重危害人体中枢神经系统。下列有关说法正确的是 A．和中的键角相等 B．丙烯能形成分子间氢键 C．中σ键和π键数目之比为1∶2 D．固态四乙基铅为离子晶体 4．分子和晶胞示意图如图所示。下列关于晶体的说法不正确的是 A．晶体可能具有很高的熔、沸点 B．晶体可能易溶于四氯化碳中 C．晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240 D．晶体中每个分子与12个C分子紧邻 5．是重要的还原剂，合成方法为。下列说法正确的是 A．碱性强弱：LiOH>NaOH B．半径大小： C．熔点：Na>Li D．有一个键为配位键 6．肼能与硫酸反应生成。晶体类型与硫酸铵相同，则的晶体内不存在 A．离子键 B．共价键 C．配位键 D．范德华力 7．下列化学用语使用正确的是 A．Mg(OH)2的电子式： B．CH3CH3中C为sp3杂化 C．丙炔的键线式： D．SiO2是二氧化硅的分子式 8．下列关于晶体和非晶体的鉴别错误的是 A．晶体具有自范性 B．晶体具有各向异性 C．只要有规则的几何外形就是晶体 D．可以通过X射线衍射实验来鉴别 9．晶体具有多种性质，下列关于晶体的说法错误的是 A．一般情况下，共价晶体的熔点大于分子晶体 B．某固体是否是晶体，可利用X射线衍射判断 C．破损的晶体放入饱和溶液中会自动变成规则的多面体 D．不同晶体中的晶胞的大小和形状均相同 10．锌的氯化物与氨水反应可形成配合物，下列说法错误的是 A．该配合物的配体为 B．该配合物中含有极性共价键、离子键 C．在中，提供孤对电子，提供空轨道 D．氨水的电离方程式为 11．下列关于原子晶体、分子晶体的叙述中，正确的是 A．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键 B．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 C．C6H5OH既能表示物质的组成，又能表示物质的一个分子 D．分子晶体的熔、沸点低，常温下均呈液态或气态 12．全氮类物质具有高密度、超高能量及爆轰产物无污染等优点。中国科学家成功合成全氮阴离子N，N是制备全氮类物质NN的重要中间体。下列说法中不正确的是 A．全氮类物质属于绿色能源 B．每个N中含有35个质子 C．NN属于离子化合物 D．NN结构中含共价键和离子键 13．下列晶体属于分子晶体的是 A．SiC晶体 B．Ar晶体 C．NaCl晶体 D．NaOH晶体 14．现有四种晶体的晶胞，原子的排列方式如图所示，化学式为MN3的是 A． B． C． D． 15．美国加州 Livermore国家实验室物理学家Choong—Shik和他的同事们，在40Gpa的高压容器中， 用Nd：YbLiF4激光器将液态二氧化碳加热到1800K，二氧化碳转化为与石英具有相似结构的晶体。估计该晶体可能具有的结构或性质是 A．该晶体仍属于分子晶体 B．硬度与金刚石相近 C．熔点较低 D．硬度较小 二、非选择题 16．认识NaCl、CsCl的晶胞 晶体类型 NaCl CsCl 晶胞 阳离子的配位数 _______ _______ 阴离子的配位数 _______ _______ 晶胞中所含离子数 _______ _______ 17．某种合金的晶胞结构如图所示，已知金属原子半径r(Na)和r(K)，计算晶体的空间利用率： _______ (假设原子是刚性球体)。(用代数式表示) 18．下列各图为几种分子、晶体或晶胞的结构示意图。 请回答下列问题： (1)这些物质对应的晶体中，构成晶体的粒子之间主要以范德华力结合形成的晶体是___________、晶体。 (2)冰、金刚石、、、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为___________。 (3)每个晶胞中实际占有___________个原子，钛晶体中配位数为___________，晶体中每个周围距离最近且相等的有___________个。 (4)金刚石和晶体都是碳元素形成的单质 ①晶体中含键数目为___________ ②假设金刚石中碳原子为刚性小球，则该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为___________(用含的代数式表示)。 19．磷、氮和硫的相关化合物在药物化学及农业化学领域应用广泛。回答下列问题： (1)分子空间结构为___________，与反应生成，结构为 ，是___________(填“极性”或“非极性”)分子。 (2)氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为 ，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。 ①氯吡苯脲分子___________(填“是”或“不是”)手性分子。 ②氯吡苯脲分子中存在的作用力包括___________(填字母)。 A．离子键 B．极性键 C．非极性键 D．键 E．配位键 (3)胆矾可写成，其结构示意图如下： ①该配合物的中心离子是___________。 ②已知与的空间结构相同，但不易与形成配离子，其原因是___________。 20．钙钛矿晶体的晶胞结构如图所示，则该晶体的化学式为_______________。已知A的坐标为，B的坐标为，则的原子坐标为_______________。 21．钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料，回答下列问题： (1)基态Ti原子的核外电子排布式为____。Ti在元素周期表中的位置____。 (2)Ti的四卤化物熔点如表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是____。 化合物 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4 熔点/℃ 377 ﹣24.12 38.3 155 (3)CaTiO3的晶胞如图所示，其组成元素的电负性大小顺序是____；金属离子与氧离子间的作用力为____，Ca2+的配位数是____。 22．A、B、C、D、E是元素周期表中前四周期的五种常见元素，其原子序数依次增大。详细信息见表，请回答下列问题： ① A的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代 ② B的氧化物是导致光化学烟雾的主要物质之一 ③ C的某一种单质是空气的主要成分之一 ④ D的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态 ⑤ E能形成红色的E2O和黑色的EO两种氧化物 (1)D的价电子排布式可表示为_______。 (2)BC3-的空间构型为____ (用文字描述)。 (3)根据等电子原理，AC分子的结构式为_____。 (4)1 mol AC2中σ键、π键数目之比为____。 (5)将白色的ESO4溶解于水中，溶液呈蓝色，是因为生成了一种呈蓝色的配位数是4的配合离子。请写出生成此配合离子的离子方程式：____。 (6)E2+能与NH3、H2O、Cl-等形成配位数为4的配合物。 ①[E(NH3)4]2+中存在的化学键类型有____(填序号)。 A．配位键 B．离子键 C．极性共价键 D．非极性共价键 ②[E(NH3)4]2+具有对称的空间构型，[E(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代，能得到两种不同结构的产物，则[E(NH3)4]2+的空间构型为_____。其中，配体的杂化类型是_____。 (7)E的晶胞如下图所示，E为______堆积，空间利用率为_____，E晶体中每个E原子周围距离最近的E原子数目为____；已知E原子的半径为a nm，阿伏加 德罗常数的值为NA，则E晶体的密度是_____g·cm-3。(列出算式即可)。 【参考答案】 一、选择题 1．B 【分析】X、Y、Z、N、M为原子序数依次增大的短周期元素，已知Y、Z位于同一个周期，结合结构简式可知，N为Na元素，X、N位于同一主族，则X为H元素，Y可形成4对共用电子对，为C，Y、Z位于同一个周期，Z形成3个共用电子对，为N元素，X为H元素，M为S元素，可形成2个共用电子对，据此分析解答。 解析：A．根据题意，结合物质的结构可知，X、Y、Z、X、M分别为H、C、N、Na、S元素，因此电负性，A正确； B．该物质为离子化合物，且有氮原子可以与水形成氢键，因此可易溶于水，错误； C．该化合物中N、S原子含有孤对电子，可以与含有空轨道的、等形成配位键，C正确； D．硫酸的浓溶液与硫化氢能发生氧化还原反应，D正确。 故选B。 2．A 解析：A．电子云反应了电子在离原子核一定距离的地方出现的概率，黑点的疏密表示电子出现的几率大小，疏的表示出现的几率小，密的表示出现的几率大，不能表示电子数目的多少，故A错误； B．金属铜的晶胞模型是面心立方，晶胞中每个Cu原子周围有12个紧邻的原子，故B正确； C．氨分子中含有1个孤电子对，铜离子有空轨道，由图可知，铜离子与氨分子中的氮原子形成4个配位键，故C正确； D．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有8×+6×=4个Ca2+，故D正确； 故选A。 3．C 解析：A． 二氧化硫为角形结构，三氧化硫为平面三角形结构，后者键角大于前者，故A错误； B． 丙烯含有的C-H键极性较弱，要形成氢键应存在性较强的N-H、O-H、F-H键，所以丙烯不能形成氢键，故B错误； C． 氮气分子中存在键，三键中1个是σ键，另外2个是π键，所以N2中σ键和π键数目之比为1:2，故C正确； D． 依据四乙基铅(熔点-136°C，极易挥发)可知，固态四乙基铅为分子晶体，故D错误； 故选C。 4．A 解析：A.构成晶体的基本微粒是分子，因此晶体是分子晶体，不可能具有很高的熔、沸点，A错误； B.由于是非极性分子，其可能易溶于四氯化碳中，B正确； C.每个的晶胞中含有的分子数为，因此含有的碳原子数为，C正确； D.如果以晶胞中一个顶点的分子为研究对象，则共用这个顶点的面的面心的分子与其距离最近且相等，有个，D正确； 故选A。 5．D 解析：A．同族至上而下金属性增强，最高价氧化为的水化物碱性增强即：LiOH<NaOH，A项错误； B．同电子层结构，核电荷数越多半径越小即r(Al3+)<r(Na+)，B项错误； C．同为金属晶体，带电荷数相同时，离子半径大金属键弱，熔沸点低。即Na<Li，C项错误； D．Al最外层3个电子，而此时与四个H连接，相当与Al与1个-1价的H成键即H-提供孤电子对而Al提供空轨道形成配位键，D项正确； 故选D。 6．D 解析：与硫酸铵晶体类型相同，说明由构成，之间形成离子键，中均含有共价键，中含有配位键，则晶体中不存在范德华力，故选D； 答案选D。 7．B 解析：A．OH-的电子式中，O原子周围有8个电子，Mg(OH)2的电子式为，A错误； B．CH3CH3的碳原子都是饱和碳原子，故碳原子为sp3杂化，B正确； C．丙炔分子中的碳原子在同一条直线上，丙炔的键线式为，C错误； D．SiO2属于共价晶体，没有分子式，SiO2是化学式，D错误； 故选B。 8．C 解析：A．晶体具有自范性，非晶体不具有此性质，故A不选； B．晶体具有各向异性，非晶体不具有此性质，故B不选； C．非晶体可以通过机械加工成规则的几何外形，所以只要有规则的几何外形不一定是晶体，故C选； D．X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体，故D不选； 故选：C。 9．D 解析：A．共价晶体熔化时破坏大量共价键，分子晶体熔化时破坏分子间作用力，因此共价晶体的熔点大于分子晶体，故A正确； B．检验某固体是否是晶体的最可靠的方法是利用X射线衍射判断，故B正确； C．晶体有自范性，将破损的晶体放入饱和溶液中，可使其自动变成规则的多面体，故C正确； D．同一晶体的晶胞完全相同，不同晶体中的晶胞的大小和形状不一定相同，故D错误； 综上所述，答案为D。 10．C 解析：A．该配合物的配体为，A项正确； B．该配合物中含有极性共价键和离子键，如NH3中的N-H键为极性共价键，和Cl－形成离子键，B项正确； C．在中，提供空轨道，提供孤对电子，C项错误； D．氨水为弱电解质，不能完全电离，其电离方程式为，D项正确。 答案选C。 11．C 解析：A．SiO2晶体中1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键，A错误； B．晶体中分子间作用力影响的是物质的物理性质，如熔、沸点等，分子的稳定性与分子内化学键的强弱有关，B错误； C． 苯酚是共价化合物，C6H5OH既能表示物质的组成，又能表示物质的一个分子， C正确； D．虽然分子晶体的熔、沸点很低，但在常温下也有呈固态的，如白磷，D错误； 答案选C。 12．C 解析：A．全氮类物质具有超高能量及爆轰产物无污染等优点，因此全氮类物质为绿色能源，A正确； B．一个氮原子中含有7个质子，所以每个中含有35个质子，B正确； C．该物质由氮元素组成，属于单质不属于化合物，C错误； D．和内部都含有氮氮共价键，结构中含有阳离子和阴离子，因此该物质含有离子键，D正确； 故选C。 13．B 解析：A．为原子晶体，A错误； B．Ar晶体为分子晶体，B正确； C．晶体为离子晶体，C错误； D．NaOH晶体为离子晶体，D错误； 故选B。 14．B 解析：A．晶胞中M原子数目为、N原子数目为1，化学式为MN，A错误； B．晶胞中M原子数目为、N原子数目为，化学式为MN3，B正确； C．晶胞中M原子数目为、N原子数目为，化学式为MN，C错误； D．晶胞中M原子数目为、N原子数目为，化学式为MN，D错误； 故选B。 15．B 解析：根据题意可知在40Gpa的高压容器中， 用Nd：YbLiF4激光器将液态二氧化碳加热到1800K，二氧化碳转化为与石英具有相似结构的晶体，则此状态下的二氧化碳应为原子晶体，具有高熔点、高硬度的特点，硬度与金刚石相近； 故答案为B。 二、非选择题 16．8 6 8 Cl- 4、Na＋ 4 Cs＋ 1、Cl- 1 解析：略 17． 解析：根据图知，该晶胞棱长=2[r(Na)+r(K)]，晶胞体积=[2r(Na)+2r(K)]]3，该晶胞中Na原子个数=12× =3、K原子个数=×8=1，原子总体积=3×π[r(Na)]3+1×π[r(K)]3，晶体的空间利用率=×100%=故答案为：。 18．(1)干冰()晶体 (2)金刚石冰干冰 (3) 4 12 8 (4) 解析：（1）共价(原子)晶体中粒子之间以共价键结合，离子晶体中粒子之间为离子键，分子晶体中粒子之间为范德华力，金属晶体中粒子之间为金属键；构成晶体的粒子之间主要以范德华力结合形成的晶体是干冰()晶体、晶体； （2）熔点的一般规律：共价(原子)晶体>离子晶体>分子晶体，冰和干冰属于分子晶体，熔点：冰>干冰，MgO和CaCl2属于离子晶体，熔点：MgO>CaCl2，金刚石是共价(原子)晶体，则熔点由高到低的顺序为：金刚石、MgO、CaCl2、冰、干冰； （3）Cu原子占据面心和顶点，则每个Cu晶胞中实际占有的原子数为×8+×6=4； 根据钛的晶胞结构可知，钛为六方最密堆积，钛晶体一个晶胞中钛原子数为6钛原子，配位数为12； 在晶体中，每个周围最近距离的Ca2+分布在一个顶点以及和这个顶点相连的三个面的面心上，一共是4个，每个Ca2+被8个所包围； （4）①晶体中含键数目为1mol60NAmol-1=； ②假设金刚石中碳原子为刚性小球，1个晶胞含有C的个数为8+6+1=8，设碳原子的半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则正方体对角线的就是C-C键长，即a=2r，所以r=，碳原子在晶胞中的体积的百分率为。 19．(1) 三角锥形 非极性分子 (2) 不是 BCD (3) N、F、H三种元素的电负性：，在中，共用电子对偏向F原子，使得N原子上的孤对电子难与形成配位键 解析：（1）PCl3的中心原子P原子的价层电子对数为3+(5-3×1)=3+1=4，P原子为sp3杂化，VSEPR模型为四面体结构，去掉一孤电子对，分子的空间结构为三角锥形；从图中可以看出，PCl5是三角双锥结构，正负电荷中心重合，是非极性分子。 （2）①手性碳原子是连有四个不同的原子或原子团的碳原子。根据氯吡苯脲的结构简式，氯吡苯脲分子中没有手性碳原子，所以不是手性分子； ②氯吡苯脲分子中存在N-H、C-O、C-N、C-Cl等极性键，还有C-C非极性键，两个环和C=O键中有π键，故选BCD。 （3）①该配合物中铜离子提供空轨道，是中心离子； ②NF3 与 NH3均为三角锥形结构，N、F、H三种元素的电负性： F>N>H ，在 NF3中，共用电子对偏向F原子，使得N原子上的孤对电子难与 Cu2+形成配位键。 20． 解析：根据钙钛矿晶体的晶胞结构图可知，晶胞中原子个数为，O原子个数为12×，Ca原子个数为1，所以该晶体的化学式为；已知A的坐标为，B的坐标为，Ca原子位于晶胞的体心，则Ca的原子坐标为。 21．(1) 1s22s22p63s23p63d24s2 第四周期第IIB族 (2)TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高 (3) O＞Ti＞Ca 离子键 12 解析：（1）基态Ti原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2；Ti在元素周期表中的位置：第四周期第IIB族； （2）由于氟的电负性大，TiF4中离子键百分含量高，属于离子化合物，TiF4熔点高于其他三种卤化物，TiCl4至TiI4熔点依次升高，其原因是TiCl4、TiBr4、 TiI4为分子晶体，结构相似，相对分子质量： TiCl4<TiBr4<TiI4， 分子间作用力逐渐增大，所以TiCl4至TiI4熔点依次升高，故为：TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高； （3）同一周期自左到右的电负性逐渐增大，同一主族自上而下的电负性减小，所以电负性，阴阳离子间存在离子键，所以金属离子与氧离子间的作用力为离子键，由晶体结构知Ca2+的周围与其最近且等距离的O2-有12个，分别位于12条棱上；故为： ，离子键，12； 22． 3d54s1 平面三角形 C≡O 1∶1 Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2+ AC 平面正方形 sp3 面心立方最密 74% 12 【分析】 元素周期表前四周期五种元素A、B、C、D、E，其原子序数依次增大。A的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，则A是C元素；B的氧化物是导致光化学烟雾的主要物质之一，则B是N元素；C的某一种单质是空气的主要成分之一，则C为O元素；D的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态，则D核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，所以D原子序数为24，D是Cr元素；E能形成红色的E2O和黑色的EO两种氧化物，则E是Cu元素。然后根据问题逐一分析解答。 解析：根据上述分析可知：A是C，B是N，C是O，D是Cr，E是Cu元素。 (1)D是 Cr元素，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，则其价电子排布式可表示为3d54s1； (2)B是N，C是O，微粒BC3-是NO3-，由于N原子价层电子对数为3+=3，且N原子上无孤对电子，所以NO3-的空间构型为平面三角形； (3)化合物AC是CO，由于等电子中含有的原子数相同，原子最外层电子总数也相同，所以CO与N2互为等电子体，等电子体结构相似，则化合物CO分子的结构式为C≡O； (4)化合物AC2是CO2，在CO2分子中，C原子与2个O原子形成四对共用电子对，1个CO2分子中含有2个σ键、2个π键，所以1 mol AC2中σ键、π键数目为2NA，则1 mol AC2中σ键、π键数目之比为1：1； (5)CuSO4水溶液显蓝色，这是由于Cu2+与水分子结合形成[Cu(H2O)4]2+，则生成此配合离子的离子方程式为：Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2+； (6)①[Cu(NH3)4]2+为络离子，其中存在的化学键类型有中心Cu2+与配位体NH3之间的配位键、配位体NH3中N与O原子之间的极性共价键N-H键，所以合理选项是AC； ②[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型，[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代，能得到两种不同结构的产物，说明4个NH3与Cu2+在同一平面上，[Cu(NH3)4]2+的空间构型为平面正方形，4个NH3构成正方形，Cu2+位于正方形对角线的交点上，2个NH3可能位于正方形相邻的两个顶点上，也可能位于正方形对角线的2个顶点上，其中，配体NH3中的中心原子N原子形成了3个N-H共价键，N原子上还有1对孤电子对，因此N原子的杂化类型是sp3杂化； (7)根据Cu原子在晶胞中位置，Cu原子位于晶胞的顶点和面心上，所以晶体Cu属于面心立方最密堆积； 在一个晶胞中含有Cu原子个数为8×+6×=4，假设Cu原子半径为R，则4个Cu原子的体积为V(Cu)=4×πR3，晶胞对角线为Cu原子半径的四倍，则晶胞边长为L==2R，晶胞体积V(晶胞)=L3=16R3，所以晶体Cu的空间利用率为×100%=×100%=74%； Cu晶胞中，与每个Cu原子距离最近且相等的Cu原子有3个，分别位于晶胞中通过该Cu原子的三个面心上；通过一个Cu原子可形成8个晶胞，由于每个面心Cu原子同时属于2个晶胞，所以Cu原子周围距离最近的Cu原子数目为3×8×=12； 若已知Cu原子的半径为a nm，阿伏加 德罗常数的值为NA，晶胞参数L==2a nm，则Cu晶体的密度ρ=g/cm3。 学科网（北京）股份有限公司 $$