内容正文:
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3.2 金属晶体与离子晶体
(同步练习)
一、选择题
1.(21-22高一上·上海静安·期末)下列有关氯化钠晶体的叙述中,正确的是
A.氯化钠晶体是由钠离子和氯离子构成的,所以氯化钠晶体能导电
B.钠离子和氯离子之间因静电吸引而形成氯化钠晶体
C.氯化钠的分子式为NaCl
D.每个钠离子周围吸引6个氯离子,每个氯离子周围同样吸引6个钠离子
【答案】D
【难度】0.94
【知识点】常见离子晶体的结构、离子晶体
【详解】A. 氯化钠晶体是由钠离子和氯离子构成的,但是氯化钠晶体中的带电粒子不能自由移动,不能导电,A错误;
B.钠离子和氯离子之间因静电作用力而形成氯化钠晶体,静电作用力既包括静电引力也包括静电斥力,B错误;
C.氯化钠由钠离子和氯离子构成,不存在分子,C错误;
D.氯化钠的晶胞结构为,据图可知每个钠离子周围吸引6个氯离子,每个氯离子周围同样吸引6个钠离子,D正确;
综上所述答案为D。
2.(21-22高三上·浙江·开学考试)下列物质中不含有共价键的盐是
A.KCl B.CaO C.HClO D.MgSO4
【答案】A
【难度】0.94
【知识点】酸、碱、盐、氧化物、离子键、共价键 、化学键概念理解及判断
【详解】A.KCl是盐、只含离子键,故A正确;
B.CaO中只含离子键、CaO不是盐,故B错误;
C.HClO中只含共价键、HClO不是盐,故C错误;
D.MgSO4是盐、既含离子键又含有共价键,故D错误。
故选A。
3.(22-23高二下·江西·阶段练习)江西有很多重要的非物质文化遗产,如贵溪錾铜雕刻、庐山云雾茶制作技艺、夏布织造技艺、萍乡烟花制作技艺等。下列说法正确的是
A.金属铜熔化时断裂离子键
B.泡茶时涉及溶解、过滤、萃取、蒸馏等操作
C.生产“夏布”使用的原料为苎麻,其灼烧时有烧焦羽毛的气味
D.烟花绽放时呈现的绚丽色彩与电子跃迁释放能量有关
【答案】D
【难度】0.94
【知识点】焰色试验、淀粉和纤维素组成与结构、金属键、过滤
【详解】A.金属铜熔化时断裂金属键,故A错误;
B.泡茶时涉及溶解、过滤操作,不涉及萃取、蒸馏操作,故B错误;
C.生产“夏布”使用的原料为苎麻,苎麻主要成分是纤维素,蛋白质灼烧时才有烧焦羽毛的气味,故C错误;
D.烟花绽放时呈现的绚丽色彩与电子跃迁释放能量有关,主要是高能态跃迁到低能态,故D正确。
综上所述,答案为D。
4.(21-22高一上·北京东城·期末)下列说法中正确的是
A.所有物质中一定都含有化学键
B.含有共价键的化合物一定是共价化合物
C.含有离子键的化合物一定是离子化合物
D.非极性键只存在于非金属单质分子中
【答案】C
【难度】0.94
【知识点】化学键与物质类别关系的判断、共价键 、离子键
【详解】A.物质中不一定含有化学键,如稀有气体分子为单原子分子,其分子中不含化学键,故A错误;
B.含有共价键的化合物可能是离子化合物,如:NaOH中含有共价键,但NaOH属于离子化合物,故B错误;
C.离子化合物中一定含有离子键,所以含有离子键的化合物一定是离子化合物,故C正确;
D.非极性键可能存在化合物中,如Na2O2含有非极性键,但Na2O2属于化合物,故D错误;
答案选C。
5.(22-23高一下·山东济宁·期中)下列各组化合物中,化学键的类型完全相同的是
①和 ②和 ③和 ④和
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
【答案】A
【难度】0.85
【知识点】化学键与物质类别关系的判断、共价键 、离子键
【详解】①均只含有离子键;② 均只存在极性共价键;③含有离子键,既有离子键又有非极性共价键;④HCl含有极性键,NaOH中含有离子键和极性共价键;化学键类型完全相同的是①②,答案选A。
6.(2023高三·贵州·竞赛)下列物质中熔点最高的是
A.Li B.Na C.K D.Rb
【答案】A
【难度】0.85
【知识点】金属晶体结构与性质
【详解】同周期元素价电子数相同,从上到下电子层数依次增多,半径依次增大,金属键减弱,所以熔点依次降低,熔点Li>Na>K>Rb,熔点最高的是Li,选A。
【点睛】碱金属主族从上到下,原子半径增大使金属键减弱,熔点递减,此规律是金属晶体熔点与金属键强度的关联体现。
7.(21-22高二下·广东珠海·期中)下列各组物质的变化过程中,所克服的粒子间作用力完全相同的是
A.CaO和熔化 B.Na和S受热熔化
C.NaCl和HCl溶于水 D.碘和干冰的升华
【答案】D
【难度】0.85
【知识点】分子晶体、null、金属晶体、离子晶体
【详解】A.氧化钙是离子晶体,熔化时所克服的粒子间作用力为离子键,二氧化硅是原子晶体,熔化时所克服的粒子间作用力为共价键,两者所克服的粒子间作用力不同,故A错误;
B.钠是金属晶体,受热熔化时所克服的粒子间作用力为金属键,硫是分子晶体,受热熔化时所克服的粒子间作用力为分子间作用力,两者所克服的粒子间作用力不同,故B错误;
C.氯化钠是离子晶体,溶于水时所克服的粒子间作用力为离子键,氯化氢是分子晶体,溶于水时所克服的粒子间作用力为共价键,两者所克服的粒子间作用力不同,故C错误;
D.碘和干冰都是分子晶体,升华时所克服的粒子间作用力都为分子间作用力,两者所克服的粒子间作用力完全相同,故D正确;
故选D。
8.(24-25高三上·山东·开学考试)下列事实与解释均正确且相互对应的是
选项
事实
解释
A
CsCl晶体中的配位数为8,NaCl晶体中的配位数为6
第一电离能:C<Na
B
沸点:
O—H…O的键能大于F—H…F的键能
C
石墨能导电
石墨中未杂化的p轨道相互平行且重叠,使电子可在整个碳原子平面中运动
D
熔点:
为共价晶体,为分子晶体
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【难度】0.85
【知识点】氢键对物质性质的影响、晶体类型判断
【详解】A.离子晶体的配位数与第一电离能无关,A项不符合题意;
B.水分子间形成的氢键数目大于氟化氢分子间形成的氢键数目,故水的沸点高于氟化氢的沸点,B项不符合题意;
C.石墨属于混合晶体,层内包含大键,层间为范德华力,能导电的原因是碳原子中未杂化的轨道重叠,使轨道上的电子可在整个碳原子平面中运动,C项符合题意;
D.均为分子晶体,的相对分子质量大于的相对分子质量,故的范德华力更强,熔点更高,D项不符合题意;
故选C。
9.(22-23高二下·广东珠海·期中)下列晶体性质的比较中,错误的是
A.熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅 B.硬度:
C.熔点: D.熔点:
【答案】B
【难度】0.85
【知识点】离子晶体的物理性质、null、分子晶体的物理性质、晶体类型判断
【详解】A.三种物质都是共价晶体,因为C的原子半径小于Si的,所以键长:C—C键<C—Si键<Si—Si键,键能:C—C键>C—Si键>Si—Si键,键能越大,共价晶体的熔点越高,A正确;
B.三者均为金属晶体,金属阳离子半径越小、价电子数越多,形成金属键键能越大,硬度越大,故硬度:,B错误;
C.三者均为离子晶体,离子半径越小,所带电荷越多,形成的离子晶体的晶格能越大,熔点越高,所以熔点:,C正确;
D.卤化硅为分子晶体,它们的组成和结构相似,分子间不存在氢键,故相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔点越高,熔点为,D正确;
故选B。
10.(21-22高二下·浙江丽水·期末)MgO的晶胞结构如图所示,下列有关说法正确的是
A.该晶体的晶胞结构与CsCl相似
B.与每个距离相等且最近的共有8个
C.一个晶胞中含有4个MgO
D.晶体的熔点:CaO>MgO
【答案】C
【难度】0.85
【知识点】常见离子晶体的结构、null
【分析】MgO晶胞中顶点和面心是Mg2+,晶胞中Mg2+拥有个,晶胞中棱上和体心是O2-,晶胞O2-拥有个,晶胞类型应与NaCl晶体晶胞类型相似;
【详解】A.根据分析,该晶体的晶胞结构与NaCl相似,描述错误,不符题意;
B.与每个Mg2+距离相等且最近的Mg2+共有12个,描述错误,不符题意;
C.根据分析可知,一个晶胞中含有4个Mg2+和4个O2-,相当于一个晶胞中有4个MgO,描述正确,符合题意;
D.离子晶体的熔点大小与晶格能有关,而晶格能大小与晶体中离子所带电荷量,离子大小有关,CaO与MgO阴阳离子所带电荷对应相同,只有Mg2+半径小于Ca2+,所以MgO的晶格能大于CaO的晶格能,所以晶体熔点:MgO>CaO,描述错误,不符题意;
综上,本题选C。
11.(24-25高三上·青海·阶段练习)下列对物质的结构或性质的解释错误的是
选项
物质的结构或性质
解释
A
氢键键能:甲醇分子间>水分子间
-CH3是推电子基团,甲醇分子中O原子的负电荷密度大于水分子中O原子周围的负电荷密度
B
键角:NH3>PH3
氮的电负性大于磷,导致NH3中的成键电子更集中于氮原子上,这使得电子之间的相互排斥作用增强
C
熔点:NaCl>KCl
Na+半径小于K+,离子键强度:NaCl大于KCl
D
热稳定性(分解温度):HBr(500℃)高于HI(300℃)
HI分子间的范德华力作用大于HBr
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】离子晶体、氢键对物质性质的影响、键能、键长、键角、元素非金属性强弱的比较方法
【详解】A.-CH3是推电子基团,甲醇分子中O原子的负电荷密度大于水分子中O原子周围的负电荷密度,故甲醇分子间氢键键能大于水分子间氢键键能,A不符合题意;
B.氮的电负性大于磷,导致NH3中的成键电子更集中于氮原子上,这使得电子之间的相互排斥作用增强,故氨气中的键角大于磷化氢分子中的键角,B不符合题意;
C.Na+半径小于K+,NaCl的离子键强度大于KCl的离子键强度,故NaCl的熔点高于 KCl,C不符合题意;
D.热稳定性(分解温度)与分子内化学键的强度有关,HBr(500℃)高于HI(300℃)的原因是溴的电负性强于碘,故H-Br键强于H-I键,D符合题意;
故选D。
12.(21-22高二上·陕西咸阳·阶段练习)下列有关说法不正确的是
A.水合铜离子的模型如图1所示,1个水合铜离子中有4个配位键
B.晶体的晶胞如图2所示,每个晶胞平均占有4个
C.晶体中(晶胞结构如图3所示)每个和12个相紧邻
D.金属Cu中原子堆积模型如图4所示,该金属晶体为最密堆积,每个Cu原子的配位数均为8
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】离子配位数、金属晶体原子堆积模型、晶胞的有关计算、null
【详解】A.由图可以看出,1个铜离子与4个水分子结合成[Cu(H2O)4]2+,Cu2+与H2O分子之间通过配位键相结合,则1个水合铜离子中有4个配位键,A正确;
B.CaF2晶体的晶胞中,每个CaF2晶胞平均占有Ca2+的数目为8×+6×=4,B正确;
C.CaTiO3晶体中钛离子位于顶点,氧离子位于面心,每个钛离子与12个氧离子相紧邻,C正确;
D.金属Cu原子形成的金属晶体为最密堆积,每个Cu原子周围同一层有6个Cu原子,上、下层各有3个Cu原子,所以其配位数均为12,D不正确;
故选D。
13.(21-22高二下·山西运城·期末)在通常条件下,下列排序错误的是
A.硬度大小:金刚石>碳化硅>晶体硅
B.酸性强弱:甲酸>乙酸>一氯乙酸>三氯乙酸>三氟乙酸
C.水溶性大小:
D.稳定性大小:
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】分子的性质、乙酸与常见几种酸的酸性比较
【详解】A.金刚石、碳化硅、晶体硅都是原子晶体,碳原子半径小于硅原子,键长C-C<C-Si< Si-Si,所以硬度大小:金刚石>碳化硅>晶体硅,故A正确;
B.甲基是推电子基团、氯、氟是吸电子原子,氟吸电子能力大于氯,所以酸性强弱:乙酸<甲酸<一氯乙酸<三氯乙酸<三氟乙酸,故B错误;
C.氨分子与水分子能形成氢键,PH3是极性分子,CH4是非极性分子,水溶性大小:,故C正确;
D.离子半径F-<Cl-<Br-<I-,离子半径越小晶格能越大,离子晶体越稳定,稳定性大小:,故D正确;
选B。
14.(2025·湖南长沙·二模)已知某晶体的晶胞中阴离子做面心立方堆积,阴离子的位置(隐去阳离子)如图1所示,其晶胞中的阳离子在xy、xz、yz平面的投影(隐去阴离子)均如图2所示,晶胞参数为apm。下列说法正确的是
A.的配位数(紧邻的氟离子数)为48
B.化学式为
C.晶胞中所有围成的形状是正方形
D.晶体密度为
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】常见离子晶体的结构、离子配位数、晶胞的有关计算、null
【详解】A.K+处于顶点和面心 构成的正四面体中,结合空间结构可知,每个中的3个F原子距离K+最近,则每个K+的配位数为12,故A错误;
B.据“均摊法”,晶胞中含8×+6×=4个,则晶胞中钾离子、钠离子共有12个,结合图2可知,钠离子处于棱心和体心、钾离子处于晶胞平分8个小立方体的体心,则晶胞中含+12×=4个Na+、8个K+,其化学式为K2NaAlF6,故B错误;
C.K+在晶胞中的位置为(,,)等8个四面体空隙(坐标分量为或),这些点围成的形状是立方体而非正方形,故C错误;
D.晶胞中离子总质量为968 g/mol(由密度公式推导,968=39×8+23×4+27×4+19×24),晶胞体积为(a×10-10 cm)3=a3×10-30 cm³,密度=,故D正确;
故选D。
15.(23-24高三下·江西赣州·阶段练习)原子序数依次增大的三种前四周期元素X、Y、Z组成的某天然矿石的晶体结构如图所示。其中Y元素的一种氧化物具有磁性,Z元素的价电子数为11,下列说法正确的是
A.Y、Z均位于元素周期表的d区 B.第三电离能
C.电负性: D.键角:
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】晶胞的有关计算、键能、键长、键角、元素性质与电负性的关系、电离能的概念及变化规律
【分析】Y元素的一种氧化物具有磁性,则Y为Fe,Z元素的价电子数为11,Z为Cu,根据Z在8个顶点和4个面心、1个体心,则均摊为=4个,Y有6个在面心,4个在棱心,均摊为,X在内部,有8个,则X的化合价为-2价,则天然矿石为黄铜矿,X为S,化学式为CuFeS2,据此回答。
【详解】A.Y位于元素周期表的d区,Z位于元素周期表的ds区,A错误;
B.Fe2+价电子为3d6,Cu2+价电子为3d9,Fe2+再失去1个电子容易,所以第三电离能:Z > Y,B正确;
C.X为S,非金属的电负性大于Fe,所以电负性:X >Y,C错误;
D.H2S价层电子数为4,孤电子对数为2,为V形,SO2价层电子数为3,孤电子数为1,为V形,但是H2S的孤电子对数多,对成键电子排斥力大,所以键角:H2S < SO2,D错误;
故选B。
16.(2026·广西南宁·一模)北京大学和中国科学院的化学工作者成功研制出碱金属与形成的球碳盐,实验测知该类物质在熔融状态下能导电,具有良好的超导性。其中与金属K、Rb形成的化合物晶胞结构如图1,该晶胞在xy平面的投影如图2。已知:晶胞边长,,。下列说法错误的是。
A.晶胞中含有12个碱金属阳离子
B.相邻两个的最短距离为
C.与碱金属阳离子距离最近且相等的有6个
D.晶胞密度:
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】常见离子晶体的结构、离子配位数、晶胞的有关计算
【详解】A.晶胞中位于顶点和面心,总数为个,即含有4个,碱金属阳离子为,根据化合价代数和为零可知,晶胞中含有12个碱金属阳离子,A正确;
B.由晶胞图可知,相邻两个的最短距离为面对角线的一半,即,B正确;
C.由晶胞图可知,位于体心、棱心的碱金属阳离子周围有6个与碱金属阳离子距离最近且相等,而处于四面体空隙的碱金属阳离子与4个距离最近且相等,C错误;
D.根据密度公式:,对于和,每个晶胞中均含有4个和12个碱金属阳离子,则与的比值为,所以,D正确;
故选C。
17.(2025·云南大理·二模)硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料,其立方晶胞结构如图甲所示,乙图为该晶胞沿z轴方向在xy平面的投影,已知晶胞边长为a pm,下列说法正确的是
A.Zn位于元素周期表的p区
B.Se的核外价层电子排布式为
C.A点原子的坐标为,则B点原子的坐标为
D.Zn与Se之间的最近距离为
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】元素周期表提供的元素信息、电子排布式、晶胞的有关计算
【详解】A.Zn位于第四周期ⅡB族,位于元素周期表的ds区,A错误;
B.Se位于第四周期ⅥA族,核外价层电子排布式为,B错误;
C.A点原子的坐标为,由硒化锌(ZnSe)的晶胞结构可知,B点原子的坐标为,C错误;
D.由晶胞结构可知,Zn与Se之间的最近距离为晶胞体对角线的,为,D正确;
故选D。
18.(2025·全国·模拟预测)科学家研究了一种新型钢填充硼碳笼型化合物的超导材料,其立方晶胞结构如图所示,晶胞的边长为。下列关于该物质的叙述,错误的是
A.化学式为 B.Ac原子周围最近的Ac原子有8个
C.Ac原子和Ac原子的最短距离为 D.晶胞密度为
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】晶胞的有关计算
【详解】A.根据原子在晶胞的位置计算,原子数,B原子数原子数,化学式为,A正确;
B.以体心原子观察可知其周围有8个原子,B正确;
C.由晶胞图可知,原子和原子的最短距离为体对角线的,即,C正确;
D.由A项可知,1个晶胞中含有2个,晶胞密度,D错误;
答案选D。
19.(22-23高二下·山西太原·期中)通常情况下,氯化铯、干冰和二氧化硅的晶胞或晶体结构分别如图所示,下列叙述不正确的是
A.熔点:
B.氯化钠、氯化铯和干冰都具有立方晶胞结构,它们具有相似的物理性质
C.干冰是分子晶体,其中不仅存在分子间作用力,而且也存在共价键
D.在二氧化硅晶体中,平均每个Si原子形成4个Si-O共价单键
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】共价晶体、离子晶体、分子晶体
【详解】A.Cs+半径大于Na+,离子键,则熔点:,A正确;
B. 氯化钠、氯化铯属于离子晶体,干冰属于分子晶体,离子晶体具有较高熔点、较大硬度,熔融状态时能导电,分子晶体熔沸点低、硬度小,熔融状态时(液态)不能导电,它们物理性质不相似,B不正确;
C. 干冰是分子晶体,晶体中分子间存在分子间作用力,分子内存在共价键,C正确;
D. 硅原子最外层4个电子,形成的二氧化硅晶体为共价晶体,该晶体中平均每个Si原子形成4个Si-O共价单键,D正确;
答案选B。
20.(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)某种由Cu、Fe、S三种元素组成的物质具有如图中图1所示的晶胞结构,其中铁原子的投影位置如图2,铜原子全部位于楞和面上,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.该晶体的化学式为
B.该晶体中两个Fe原子之间的最近距离为a pm
C.若1号S原子的分数坐标为,则2号Fe原子的分数坐标为
D.该晶体的密度为
【答案】D
【难度】0.4
【知识点】null、晶胞的有关计算、常见离子晶体的结构
【详解】A.由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点、面上和体心的铁原子个数为8×+4×+1=4,位于楞上和面上的铜原子个数为4×+6×=4,位于体内的硫原子个数为4,则晶体的化学式为CuFeS2,故A错误;
B.由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点的铁原子与位于面上的铁原子的距离最近,距离为底面对角线的,则晶胞中两个铁原子之间的最近距离为apm,故B错误;
C.晶胞中位于体对角线上的硫原子的分数坐标为,则处于面上的2号铁原子的分数坐标为,故C错误;
D.设晶体的密度为dg/cm3,由晶胞的质量公式可得:=(a×10—10)2×2a×10—10×d,解得d=,故D正确;
故选D。
二、解答题
21.(23-24高三上·天津河东·期末)铝及其化合物是生活中常用的材料。
(1)原子核外共有 种不同能量的电子。
(2)配平下列由氧化铝法制取无水三氯化铝的反应: 。
_______________________________________________________
(3)写出该反应的化学平衡常数表达式: 。
(4)上式中时,为什么是固体,是气体 。
(5)在水溶液中通常以形式存在,铝的配位数是 ,此配合物的空间构型是 。
a.正四面体 b.正六面体 c.正八面体
(6)下图是金属铝的晶胞结构,一个晶胞中有 个铝原子;金属铝晶胞棱长为,铝原子的半径是 。
【答案】(1)5
(2)1、3、3、2、3
(3)
(4)是离子晶体,气化需要破坏离子键,离子键键能大;是分子晶体,气化只需要破坏分子间作用力,分子间作用力较小(远远小于离子键键能),易于断开。因此,时,是固体,是气体
(5) 6 c
(6) 4
【难度】0.94
【知识点】晶胞的有关计算、配位键、利用杂化轨道理论判断分子的空间构型、电子排布式
【详解】(1)基态Al原子核外电子排布为:1s22s22p63s23p1,电子占据5个能级,有5种不同能量的电子;
(2)根据原子守恒和电子守恒可得3323;
(3)平衡常数为产物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值,则该反应的化学平衡常数表达式为;
(4)是离子晶体,气化需要破坏离子键,离子键键能大;是分子晶体,气化只需要破坏分子间作用力,分子间作用力较小(远远小于离子键键能),易于断开。因此,时,是固体,是气体;
(5)在水溶液中通常以形式存在,Al3+提供空轨道,H2O提供孤对电子,则铝的配位数为6;配体分子有6个,杂化类型为sp3d2,空间构型为正八面体,选c;
(6)铝原子位于顶点和面心。其个数为;由图a可知,金属铝晶胞棱长为0.405nm,面对角线等于4个铝原子半径,则个铝原子半径为≈。
22.(19-20高一下·吉林长春·期末)下表为元素周期表的前三周期。
回答下列问题:
(1)写出元素符号⑤ 。
(2)非金属性最强的元素是 (填元素符号)。
(3)④号元素与⑧号元素 形成化合物的电子式为 。
【答案】 Mg F
【难度】0.94
【知识点】离子键的实质与形成、元素金属性与非金属性递变规律的理解及应用、元素周期表提供的元素信息
【分析】根据元素周期表的结构可知,①②③④⑤⑥⑦⑧所代表的元素分别N、O、F、Na、Mg、Al、S、Cl,根据元素周期律和元素性质解答。
【详解】(1)根据上述分析,元素符号⑤为Mg;
(2)同周期元素从左至右,非金属性逐渐增强,同主族元素从上至下,非金属性逐渐减弱,则上述元素中非金属性最强的元素是F;
(3)④号元素与⑧号元素形成化合物为氯化钠,是离子化合物,其电子式为。
23.(2022高三·全国·专题练习)填空。
(1)SiC的晶体结构与晶体硅的相似,其中C原子的杂化方式为 ,微粒间存在的作用力是 ,SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是 。
(2)氧化物MO的电子总数与SiC的相等,则M为 (填元素符号)。MO是优良的耐高温材料,其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高,其原因是 。
(3)C、Si为同一主族的元素,CO2和SiO2的化学式相似,但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键,SiO2中Si与O原子间不形成π键。从原子半径大小的角度分析,C、O原子间能形成π键,而Si、O原子间不能形成π键的原因是 。SiO2属于 晶体,CO2属于 晶体,所以熔点:CO2 SiO2(填“<”“=”或“>”)。
(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2 4种晶体的构成微粒种类分别是 ,熔化时克服的微粒间的作用力分别是 。
【答案】(1) sp3 共价键 SiC>Si
(2) Mg MgO与CaO中所带离子电荷数相同,Mg2+半径比Ca2+小,MgO晶格能大
(3) Si的原子半径较碳原子大,Si、O原子间距离较大,pp轨道肩并肩重叠程度较小,不能形成稳定的π键 原子 分子 <
(4) 原子、原子、原子、分子 共价键、共价键、共价键、分子间作用力
【难度】0.85
【知识点】null、null、利用杂化轨道理论判断化学键杂化类型、共价键
【详解】(1)SiC与晶体硅结构相似,晶体硅中一个硅原子与周围四个硅原子相连,呈正四面体结构,硅原子间杂化方式是sp3,微粒间存在的作用力是共价键,则SiC晶体中C原子杂化方式为sp3,微粒间存在的作用力是共价键;因为Si-C的键长小于Si-Si,所以熔、沸点高低顺序:SiC>Si。故答案是sp3;共价键;SiC>Si。
(2)SiC电子总数是20个,则该氧化物为MgO,则M是Mg;晶格能与构成离子所带电荷成正比,与离子半径成反比,MgO与CaO中所带离子电荷数相同,Mg2+半径比Ca2+小,MgO晶格能大,熔点高。故答案是Mg;MgO与CaO中所带离子电荷数相同,Mg2+半径比Ca2+小,MgO晶格能大,熔点高。
(3)Si的原子半径较碳原子大,Si、O原子间距离较大,pp轨道肩并肩重叠程度较小,不能形成稳定的π键。SiO2为原子晶体,CO2为分子晶体,一般,原子晶体的熔点比分子晶体大,所以熔点:SiO2>CO2。故答案是Si的原子半径较碳原子大,Si、O原子间距离较大,pp轨道肩并肩重叠程度较小,Si、O原子间不能形成稳定的π键;原子;分子;<;
(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体,构成微粒为原子,熔化时破坏共价键;CO2为分子晶体,由分子构成,以分子间作用力结合。故答案是原子、原子、原子、分子;共价键、共价键、共价键、分子间作用力。
24.(22-23高二下·江西上饶·阶段练习)回答下列问题
(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式是 。
(2)为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个铜原子。
(3)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,下图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为 ,该功能陶瓷的化学式为 。
(4)某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是 ,在晶体中1个Co原子周围距离最近的原子数目为 个。
(5)有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子,其结构如下图所示,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,它的化学式为___________。
A. B.TiC C. D.
【答案】(1)CuCl
(2)16
(3) 2 BN
(4) 12
(5)A
【难度】0.85
【知识点】晶胞的有关计算、null
【详解】(1)由晶胞结构可知白球有8个位于顶点,6个位于面心,个数为,黑球4个在体内,则Cu和Cl的原子个数比为4∶4=1∶1,化学式为CuCl;
(2)内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则氧原子个数为:,结合Cu2O化学式可知铜原子个数为O的2倍,含16个;
(3)黑球有1个在体内、4个在棱上,个数为:,白球1个在体内、8个在顶点,个数为:,则该晶胞种B、N个数均为2,化学式为BN;
(4)该晶胞中6个O原子位于面心,个数为,Co原子由8个位于顶点,个数为,Ti原子1个在体内,则该晶胞的化学式为:CoTiO3,由晶胞结构可知1个Ti原子周围有6个O原子,1个Co周围有12个O;
(5)该结构表示团簇分子,含有14个Ti和13个C,化学式为Ti14C13,故选A。
25.(23-24高二下·内蒙古阿拉善盟·期末)元素的金属性、非金属性及有关单质和化合物的性质与其原子结构、分子结构等有着密切的联系。回答下列问题:
(1)写出CH4中心原子成键时采取的杂化轨道类型: ,气态SO2分子的空间构型为 ,离子的空间构型为 。
(2)第IA、IIA族部分元素氯化物的熔点如下表,从NaCl到CsCl熔点依次降低,但BeCl2的熔点比MgCl2的低,其原因是 。
氯化物
NaCl
KCl
RbCl
CsCl
熔点/℃
801
776
715
645
405
714
(3)下列物质的变化破坏了极性共价键的是 (填字母)。1 molCO2分子中含有的σ键和π键的个数比为 。比较CO2和H2O的沸点并从结构的角度分析原因 。
A.二氧化硅晶体熔化 B.乙酸溶于水 C.干冰升华 D.冰融化
(4)某晶体的晶胞如图所示,则该晶体的化学式为 ;已知该晶体的晶胞边长为540pm,阿伏加德罗常数的值为 ,则体积为10 cm3晶体的质量为 g(列出计算式即可)。
【答案】(1) sp3杂化 V形 平面三角形
(2)NaCl、KCl、RbCl、CsCl均为离子晶体,由于金属阳离子半径按Na+、K+、Rb+、Cs+顺序逐渐增大,离子半径越大,离子键越弱,物质的熔点就越低,所以从NaCl到KCl、RbCl、CsCl逐渐降低;而BeCl2在固态时属于分子晶体、MgCl2属于离子晶体,所以BeCl2的熔点比MgCl2低
(3) AB 1∶1 二氧化碳、水均为分子晶体,水分子间会形成氢键,导致其沸点高于二氧化碳
(4) ZnS
【难度】0.85
【知识点】晶胞的有关计算、氢键对物质性质的影响、利用杂化轨道理论判断化学键杂化类型、利用杂化轨道理论判断分子的空间构型
【详解】(1)CH4中心原子C形成4个共价键,成键时采取的杂化轨道类型:sp3杂化;SO2分子中心原子S的价层电子对数为,孤电子对数为1,为sp2杂化,分子构型为V形; 中C原子的价层电子对数为,不含孤电子对,所以是平面三角形结构;
(2)NaCl、KCl、RbCl、CsCl均为离子晶体,由于金属阳离子半径按Na+、K+、Rb+、Cs+顺序逐渐增大,离子半径越大,离子键越弱,断裂离子键消耗的能量就越低,物质的熔点就越低,所以从NaCl到KCl、RbCl、CsCl逐渐降低;而BeCl2在固态时属于分子晶体,MgCl2是离子晶体,分子之间通过分子间作用力结合,分子间作用力比化学键弱,因此其熔点比较低;
(3)A.SiO2为共价晶体,熔化时将破坏Si-O共价键,Si-O属于极性共价键,A符合题意;
B.乙酸溶于水时电离产生H+和CH3COO-,破坏的是H-O共价键,H-O共价键属于极性共价键,B符合题意;
C.干冰是固体CO2,由分子通过分子间作用力结合而成。干冰气化破坏的是分子间作用力,与分子内的共价键无关,C不符合题意;
D.冰是固体H2O,由分子通过分子间作用力结合而成。冰熔化破坏的是分子间作用力,与分子内的共价键无关,D不符合题意;
故合理选项是AB;
单键均为σ键,双键中含有1个σ键1个π键,在1个CO2分子中含有2个σ键和2个π键,σ键和π键的个数比为其个数比为1∶1;
二氧化碳、水均为分子晶体,水分子间会形成氢键,导致其沸点高于二氧化碳;
(4)根据“均摊法”,晶胞中含个Zn、4个S,则该晶体的化学式为ZnS,晶体密度为,体积为10 cm3晶体的质量为。
26.(21-22高二下·福建漳州·期中)现有几组物质的熔点(℃)数据:
A组
B组
C组
D组
金刚石:3350
Li:181
HF:-83
NaCl:801
硅晶体:1415
Na:98
HCl:-115
KCl:776
硼晶体:2573
K:64
HBr:-89
RbCl:718
二氧化硅:1713
Rb:39
HI:-51
CsCl:645
据此回答下列问题:
(1)A组属于 晶体,其熔化时克服的微粒间作用力是 。
(2)B组晶体共同的物理性质是 (填序号)。
①强还原性②高熔点③导热性④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于 。
(4)C组物质气态分子的键能从大到小的顺序是: 。
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因是: 。
(6)若取表中A组与C组各1种物质使其发生反应,其反应过程仅有极性共价键的破坏和极性共价键的形成(也有氢键的破坏与形成),则该反应的化学方程式为 。
【答案】(1) 共价(或原子) 共价键
(2)③④
(3)HF分子间形成氢键
(4)HF>HCl>HBr>HI
(5)因晶格能大小为:NaCl>KCl>RbCl>CsCl
(6)SiO2+4HF=SiF4+2H2O
【难度】0.65
【知识点】null、离子晶体、晶体类型判断
【解析】(1)
A组熔点最高,属于共价(或原子)晶体;原子晶体的构成微粒为原子,微粒间作用力为共价键,原子晶体熔化时破坏共价键,故答案为:共价(或原子);共价键;
(2)
B组晶体为金属晶体,金属晶体共同的物理性质为:具有金属光泽、导电性、导热性、延展性,故选③④,故答案为:③④;
(3)
HF分子之间存在氢键,熔沸点高于同主族其它元素的氢化物,熔沸点出现反常,故答案为:HF分子间形成氢键;
(4)
键能越大物质越稳定,稳定性:HF>HCl>HBr>HI,因此键能从大到小的顺序是HF>HCl>HBr>HI,故答案为:HF>HCl>HBr>HI;
(5)
NaCl、KCl、RbCl、CsCl均为离子晶体,在离子所带电荷数相同的情况下,半径越小,晶格能越大,熔点就越高,即晶格能与离子半径成反比,离子半径:,晶格能:NaCl>KCl>RbCl>CsCl,则熔点:NaCl>KCl>RbCl>CsCl,故答案为:因晶格能大小为:NaCl>KCl>RbCl>CsCl;
(6)
若取表中A组与C组各1种物质使其发生反应,其反应过程仅有极性共价键的破坏和极性共价键的形成(也有氢键的破坏与形成),则反应物和生成物中均含有极性共价键和氢键,则反应物为二氧化硅和HF, 该反应的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4+2H2O,故答案为:SiO2+4HF=SiF4+2H2O。
27.(24-25高三上·江苏无锡·期中)回收富铼渣(主要含ReS2、CuS、Bi2S3)可制备航天材料高铼酸铵和金属铼。
(1)富铼渣用30%H2O2和0.1mol·L−1H2SO4的混合溶液氧化酸浸,ReS2、CuS、Bi2S3中金属元素以HReO4、CuSO4、(BiO)2SO4形式存在,硫元素以和S形式存在;将酸浸液过滤,得到含低浓度的HReO4溶液和滤渣。Re、Cu、Bi浸出率()随浸取时间变化如图所示。
①滤渣的主要成分为 (填化学式)。
②氧化酸浸中,ReS2转化为两种强酸,该反应的化学方程式为 。
③60min后,Cu浸出率略有上升的原因是 。
(2)含低浓度的HReO4溶液通过萃取、反萃取、提纯后得到高纯度NH4ReO4。用含有机胺(R3N)的有机溶剂作为萃取剂提纯一定浓度的HReO4溶液,原理为:2R3N+H++ReO(R3N)2·HReO4(有机层)。反萃取时,加入氨水的目的是 。
(3)NH4ReO4焙烧可制得金属铼。将5.36mgNH4ReO4(摩尔质量为268g·mol−1)分别在空气和氢气氛围中焙烧,剩余固体质量随温度变化曲线如图所示。
①在空气中焙烧,500℃时几乎没有固体剩余的原因是 。
②在氢气中焙烧,350℃得到铼的某种氧化物的晶胞如图所示,距离Re原子最近的O原子有 个。在整个过程中,H2的实际用量远大于理论反应用量,H2所起的作用有 。
【答案】(1) Bi2S3、S 、CuS 产物中H2SO4生成的量增多,H2SO4的浓度增大,Cu的浸出率增大
(2)加入氨水,c(OH-)增大,有利于向反萃取方向进行,ReO量增多,同时c()增大,有利于NH4ReO4生成。
(3) NH4ReO4在空气中焙烧生成Re2O7,Re2O7沸点低受热变成气体 8 H2除用作还原剂外,还用于排尽装置中的空气、做铼的保护气或冷却剂
【难度】0.65
【知识点】常见无机物的制备、物质分离、提纯综合应用、晶胞的有关计算、氧化还原反应方程式的书写与配平
【分析】将富铼渣(主要含ReS2、CuS、Bi2S3)与用30%H2O2和0.1mol·L−1H2SO4的混合溶液氧化酸浸,ReS2、CuS、Bi2S3中金属元素以HReO4、CuSO4、(BiO)2SO4形式存在,硫元素以和S形式存在;将酸浸液过滤,得到含低浓度的HReO4溶液和滤渣,滤渣中含有未反应的Bi2S3、CuS和生成的S,将含低浓度的HReO4溶液通过萃取、反萃取、提纯后得到高纯度NH4ReO4。用含有机胺(R3N)的有机溶剂作为萃取剂提纯一定浓度的HReO4溶液,加入氨水进行反萃取可得到NH4ReO4,NH4ReO4焙烧可制得金属铼,据此回答。
【详解】(1)①由分析知,滤渣的主要成分为Bi2S3、S 、CuS;
②氧化酸浸中,ReS2转化为两种强酸即HReO4和硫酸,化学方程式为;
③由②中反应可知,随着反应的进行,产物中H2SO4生成的量增多,H2SO4的浓度增大,Cu的浸出率增大,故60min后,Cu浸出率略有上升;
(2)由2R3N+H++ReO(R3N)2·HReO4(有机层)可知,加入氨水,c(OH-)增大,有利于向反萃取方向进行,ReO量增多,同时c()增大,有利于NH4ReO4生成;
(3)①在空气中焙烧时,NH4ReO4焙烧生成Re2O7,Re2O7沸点低受热变成气体,故在500℃时几乎没有固体剩余;
②在氢气中焙烧,350℃得到铼的某种氧化物的晶胞,由图可知,铼位于顶点和面心,O位于晶胞内,距离面心上的Re原子最近的O原子共有4个,故距离Re原子最近的O原子有个;由于在焙烧过程中,H2除用作还原剂外,还用于排尽装置中的空气、做铼的保护气或冷却剂,故H2的实际用量远大于理论反应用量。
(2025·上海·三模)氟化钪是一种微溶于水的固体,熔点为。工业上由与在高温下制取的反应原理如下:
28.基态氟原子中,能量最高的电子所处的能级为 。
29.下列说法正确的是_______。
A.第一电离能: B.电负性:
C.离子半径: D.单电子数:
30.下列事实能说明F比O的非金属性强的是_______。
A.沸点: B.酸性:
C.与反应生成 D.中F带部分负电荷
31.恒温恒容时,下列能判断上述反应达到平衡状态的是_______。
A. B.气体平均摩尔质量不变
C.化学平衡常数K不变 D.
32.属于_______。
A.金属晶体 B.离子晶体 C.分子晶体 D.共价晶体
33.晶胞中,若与最近距离为,则晶体密度(为阿伏伽德罗常数的值)。在晶胞图的部分圆圈表示,请标注出的位置 。
【答案】28.2p 29.A 30.CD 31.AD 32.B 33.
【难度】0.65
【知识点】晶胞的有关计算、电离能的概念及变化规律、元素非金属性强弱的比较方法、化学平衡状态的判断方法
【解析】28.基态氟原子核外电子排布为,其能量最高的电子处于2p能级;
29.A.同周期从左到右,元素第一电离能呈增大趋势,N的2p能级半满,大于O元素,故第一电离能的实际大小顺序为F > N > O,选项A正确;
B.同周期从左到右,元素电负性增大,电负性应为F > O > N,选项B错误;
C.等电子离子从左到右核电荷数增加,半径依次减小,正确顺序应是,选项C错误;
D.N原子基态有3个未成对电子,O有2个,F有1个,单电子数应是N > O > F,选项D错误;
故选A;
30.A.的沸点高于HF是由于分子间氢键作用更强,与非金属性强弱无关,A不合题意;
B.HF的是一种特殊性质的酸,F、O二者均无最高价,HF酸性强于,无法比较非金属性,B不合题意;
C.F2能将H2O中的氧置换出来生成O2,表明F2更强的氧化性,从而说明非金属性:F>O,C符合题意;
D.在OF2中,F带部分负电荷,也体现了F比O电负性更大,从而说明非金属性:F>O,D符合题意;
故选CD;
31.A.达到平衡时,正逆反应速率相等,而符合速率比例关系,能说明反应达到化学平衡状态,A符合题意;
B.气体的平均摩尔质量:,生成的和物质的量之比始终为2:1,平均摩尔质量始终不变,无法判断平衡,B不合题意;
C.化学平衡常数K只和温度有关,该反应是在恒温恒容条件下进行的,故K始终不变,无法判断平衡,C不合题意;
D.=0时,能判断是否达到平衡状态,D符合题意;
故选AD;
32.由金属阳离子和非金属阴离子构成,属于典型的离子晶体,故选B;
33.若与最近距离为,假设位于棱心,个数为,则晶胞的边长为,晶胞体积为,由此可知,晶胞质量,由此推断,一个晶胞中含有1个,3个,与假设符合;
若假设位于面心,则个数为,则晶胞的边长为,晶胞体积为,晶胞质量为,由此可知,晶胞密度,与题干数据不合,故位于棱心,标注位置为:。
34.(22-23高二上·江苏盐城·期中)I.有下列8种晶体,用序号回答下列问题:
A.水晶B.冰醋酸C.白磷D.固态氩E.氯化铵F.铝G.金刚石
(1)属于原子晶体的化合物是 ,属于离子晶体的是 ,不含化学键的分子晶体是 。
(2)由极性分子构成的晶体是 ,含有共价键的离子晶体是 。
II.含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基,也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。
(3)Cu+基态核外电子排布式为 。
(4)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应的化学方程式为 。
(5)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如图所示,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为 。
III.臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx氧化为SO和NO,NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(6)SO中心原子轨道的杂化类型为 ;NO的空间构型为 (用文字描述)。
(7)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为 (填化学式)。
(8)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)= 。
【答案】(1) A E D
(2) B E
(3)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
(4)2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
(5)12
(6) sp3 平面(正)三角形
(7)NO
(8)1∶2
【难度】0.65
【知识点】金属晶体原子堆积模型、晶体与非晶体、利用杂化轨道理论判断化学键杂化类型、等电子原理
【详解】(1)水晶、金刚石都是由原子通过共价键形成的立体网状结构,因此二者都属于原子晶体,其中水晶化学成分为SiO2,由Si、O两种元素组成,属于化合物;金刚石组成元素只有C元素一种元素,属于单质;氯化铵是由、Cl-通过离子键结合而形成的离子化合物,在固体时属于离子晶体;冰醋酸、白磷、固态氩都是由分子通过分子间作用力结合而形成的分子晶体,其中稀有气体氩分子中不存在化学键,是不含化学键的分子晶体;金属铝是单质类金属晶体。所以属于原子晶体的化合物是序号是A,属于离子晶体的物质序号是E,不含化学键的分子晶体序号是D。
(2)冰醋酸是由极性分子构成的分子晶体;中含有共价键,氯化铵中含有离子键和共价键,即含有共价键的离子晶体是氯化铵;故由极性分子构成的晶体序号是B,含有共价键的离子晶体序号是E。
(3)Cu+核外有28个电子,Cu原子失去1个电子生成Cu+,失去的电子数是其最外层电子数,根据构造原理可知Cu+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。
(4)乙醛中含有醛基,在加热条件下能被NaOH的Cu(OH)2悬浊液中Cu(OH)2氧化,反应化学方程式为2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O。
(5)选取铜晶胞中位于面心的铜原子,在该晶胞中每个铜原子周围距离最近的铜原子有8个,如图(),另外该晶胞右侧晶胞中,还存在4个等距且最近的铜原子,分别处于5,6,7,8号,因此铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为8+4=12。
(6)中σ键数为4,中心原子S原子孤电子对数==0,因此中心原子的价层电子对数为4,故中心原子轨道杂化类型为sp3;中σ键数为3,中心原子N原子孤电子对数==0,中心原子的价层电子对数为3,故的空间构型为平面三角形。
(7)O3中原子数为3,价电子数为6×3=18,因此与O3分子互为等电子体的一种阴离子为NO。
(8)N2的结构式为,因此N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)=1:2。
35.(2025·湖北武汉·一模)锑、铋是重要的金属元素,广泛应用于医药、半导体等领域。从含铋高锑冶炼废渣(主要成分有、、等)中回收锑、铋的工艺流程如下。
已知:①是两性氢氧化物;
②浸出液中砷主要以、锑主要以、铋主要以存在;
③,。
回答下列问题:
(1)位于元素周期表的第 周期、第 族。
(2)已知难溶于水,则“浸出”中,使用较高浓度的NaCl溶液的作用是 。
(3)“沉砷”中有生成,该反应的离子方程式为 。
(4)“沉锑”后溶液中、,则“沉铋”中,当恰好沉淀完全时, (当溶液中剩余离子的浓度时,可认为沉淀完全)。
(5)“沉锑渣”和氨水反应生成锑白()的化学方程式为 ,不用NaOH溶液的原因是 。
(6)可生产一种用作阻燃剂、稳定剂的钠盐(Sb为+5价),其阴离子是两个锑氧四面体共用一个顶点形成的二聚体结构,则该钠盐的化学式为 。
【答案】(1) 六 ⅤA
(2)使Sb、Bi元素转化为、,提高浸取率
(3)
(4)
(5) 具有两性,会溶于NaOH溶液造成损失
(6)
【难度】0.4
【知识点】常见无机物的制备、物质分离、提纯综合应用、溶度积常数相关计算
【分析】向含铋高锑冶炼废渣中加入过量硫酸和NaCl溶液,、、转化为、、,同时分离出不溶物,向浸出液中加入NaH2PO2后As沉淀析出,过滤后加水析出As元素,过滤后加入氨水沉淀Bi元素。
【详解】(1)位于元素周期表的第六周期、第ⅤA族。
(2)加入稀硫酸后,转化为难溶于水的,在水中存在电离平衡:,加入NaCl后形成,NaCl浓度高有利于正向移动,减少,提高浸取率。类似地,加入浓度较高的NaCl也使得转化为,提高浸取率。故答案为:使Sb、Bi元素转化为、,提高浸取率。
(3)“沉砷”过程为酸性条件下NaH2PO2与反应生成和As,反应的离子方程式为。
(4)当恰好沉淀完全时:,则溶液中,此时。
(5)“沉锑渣”的主要成分是SbOCl,将“沉锑渣”用氨水浸取使SbOCl转化为锑白(Sb2O3),即SbOCl和NH3∙H2O反应生成Sb2O3、NH4Cl和H2O,化学方程式为;不用NaOH溶液的原因是具有两性,会溶于NaOH溶液造成损失。
(6)根据题干,该阴离子是两个锑氧四面体共用一个顶点形成的二聚体结构,则有7个氧原子,2个Sb原子,Sb化合价为+5,O化合价为-2,该阴离子化合价为5×2-2×7=-4,因此存在4个Na+,故该钠盐的化学式为:。
试卷第1页,共3页
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3.2 金属晶体与离子晶体
(同步练习)
一、选择题
1.(21-22高一上·上海静安·期末)下列有关氯化钠晶体的叙述中,正确的是
A.氯化钠晶体是由钠离子和氯离子构成的,所以氯化钠晶体能导电
B.钠离子和氯离子之间因静电吸引而形成氯化钠晶体
C.氯化钠的分子式为NaCl
D.每个钠离子周围吸引6个氯离子,每个氯离子周围同样吸引6个钠离子
2.(21-22高三上·浙江·开学考试)下列物质中不含有共价键的盐是
A.KCl B.CaO C.HClO D.MgSO4
3.(22-23高二下·江西·阶段练习)江西有很多重要的非物质文化遗产,如贵溪錾铜雕刻、庐山云雾茶制作技艺、夏布织造技艺、萍乡烟花制作技艺等。下列说法正确的是
A.金属铜熔化时断裂离子键
B.泡茶时涉及溶解、过滤、萃取、蒸馏等操作
C.生产“夏布”使用的原料为苎麻,其灼烧时有烧焦羽毛的气味
D.烟花绽放时呈现的绚丽色彩与电子跃迁释放能量有关
4.(21-22高一上·北京东城·期末)下列说法中正确的是
A.所有物质中一定都含有化学键
B.含有共价键的化合物一定是共价化合物
C.含有离子键的化合物一定是离子化合物
D.非极性键只存在于非金属单质分子中
5.(22-23高一下·山东济宁·期中)下列各组化合物中,化学键的类型完全相同的是
①和 ②和 ③和 ④和
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
6.(2023高三·贵州·竞赛)下列物质中熔点最高的是
A.Li B.Na C.K D.Rb
7.(21-22高二下·广东珠海·期中)下列各组物质的变化过程中,所克服的粒子间作用力完全相同的是
A.CaO和熔化 B.Na和S受热熔化
C.NaCl和HCl溶于水 D.碘和干冰的升华
8.(24-25高三上·山东·开学考试)下列事实与解释均正确且相互对应的是
选项
事实
解释
A
CsCl晶体中的配位数为8,NaCl晶体中的配位数为6
第一电离能:C<Na
B
沸点:
O—H…O的键能大于F—H…F的键能
C
石墨能导电
石墨中未杂化的p轨道相互平行且重叠,使电子可在整个碳原子平面中运动
D
熔点:
为共价晶体,为分子晶体
A.A B.B C.C D.D
9.(22-23高二下·广东珠海·期中)下列晶体性质的比较中,错误的是
A.熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅 B.硬度:
C.熔点: D.熔点:
10.(21-22高二下·浙江丽水·期末)MgO的晶胞结构如图所示,下列有关说法正确的是
A.该晶体的晶胞结构与CsCl相似
B.与每个距离相等且最近的共有8个
C.一个晶胞中含有4个MgO
D.晶体的熔点:CaO>MgO
11.(24-25高三上·青海·阶段练习)下列对物质的结构或性质的解释错误的是
选项
物质的结构或性质
解释
A
氢键键能:甲醇分子间>水分子间
-CH3是推电子基团,甲醇分子中O原子的负电荷密度大于水分子中O原子周围的负电荷密度
B
键角:NH3>PH3
氮的电负性大于磷,导致NH3中的成键电子更集中于氮原子上,这使得电子之间的相互排斥作用增强
C
熔点:NaCl>KCl
Na+半径小于K+,离子键强度:NaCl大于KCl
D
热稳定性(分解温度):HBr(500℃)高于HI(300℃)
HI分子间的范德华力作用大于HBr
A.A B.B C.C D.D
12.(21-22高二上·陕西咸阳·阶段练习)下列有关说法不正确的是
A.水合铜离子的模型如图1所示,1个水合铜离子中有4个配位键
B.晶体的晶胞如图2所示,每个晶胞平均占有4个
C.晶体中(晶胞结构如图3所示)每个和12个相紧邻
D.金属Cu中原子堆积模型如图4所示,该金属晶体为最密堆积,每个Cu原子的配位数均为8
13.(21-22高二下·山西运城·期末)在通常条件下,下列排序错误的是
A.硬度大小:金刚石>碳化硅>晶体硅
B.酸性强弱:甲酸>乙酸>一氯乙酸>三氯乙酸>三氟乙酸
C.水溶性大小:
D.稳定性大小:
14.(2025·湖南长沙·二模)已知某晶体的晶胞中阴离子做面心立方堆积,阴离子的位置(隐去阳离子)如图1所示,其晶胞中的阳离子在xy、xz、yz平面的投影(隐去阴离子)均如图2所示,晶胞参数为apm。下列说法正确的是
A.的配位数(紧邻的氟离子数)为48
B.化学式为
C.晶胞中所有围成的形状是正方形
D.晶体密度为
15.(23-24高三下·江西赣州·阶段练习)原子序数依次增大的三种前四周期元素X、Y、Z组成的某天然矿石的晶体结构如图所示。其中Y元素的一种氧化物具有磁性,Z元素的价电子数为11,下列说法正确的是
A.Y、Z均位于元素周期表的d区 B.第三电离能
C.电负性: D.键角:
16.(2026·广西南宁·一模)北京大学和中国科学院的化学工作者成功研制出碱金属与形成的球碳盐,实验测知该类物质在熔融状态下能导电,具有良好的超导性。其中与金属K、Rb形成的化合物晶胞结构如图1,该晶胞在xy平面的投影如图2。已知:晶胞边长,,。下列说法错误的是。
A.晶胞中含有12个碱金属阳离子
B.相邻两个的最短距离为
C.与碱金属阳离子距离最近且相等的有6个
D.晶胞密度:
17.(2025·云南大理·二模)硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料,其立方晶胞结构如图甲所示,乙图为该晶胞沿z轴方向在xy平面的投影,已知晶胞边长为a pm,下列说法正确的是
A.Zn位于元素周期表的p区
B.Se的核外价层电子排布式为
C.A点原子的坐标为,则B点原子的坐标为
D.Zn与Se之间的最近距离为
18.(2025·全国·模拟预测)科学家研究了一种新型钢填充硼碳笼型化合物的超导材料,其立方晶胞结构如图所示,晶胞的边长为。下列关于该物质的叙述,错误的是
A.化学式为 B.Ac原子周围最近的Ac原子有8个
C.Ac原子和Ac原子的最短距离为 D.晶胞密度为
19.(22-23高二下·山西太原·期中)通常情况下,氯化铯、干冰和二氧化硅的晶胞或晶体结构分别如图所示,下列叙述不正确的是
A.熔点:
B.氯化钠、氯化铯和干冰都具有立方晶胞结构,它们具有相似的物理性质
C.干冰是分子晶体,其中不仅存在分子间作用力,而且也存在共价键
D.在二氧化硅晶体中,平均每个Si原子形成4个Si-O共价单键
20.(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)某种由Cu、Fe、S三种元素组成的物质具有如图中图1所示的晶胞结构,其中铁原子的投影位置如图2,铜原子全部位于楞和面上,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.该晶体的化学式为
B.该晶体中两个Fe原子之间的最近距离为a pm
C.若1号S原子的分数坐标为,则2号Fe原子的分数坐标为
D.该晶体的密度为
二、解答题
21.(23-24高三上·天津河东·期末)铝及其化合物是生活中常用的材料。
(1)原子核外共有 种不同能量的电子。
(2)配平下列由氧化铝法制取无水三氯化铝的反应: 。
_______________________________________________________
(3)写出该反应的化学平衡常数表达式: 。
(4)上式中时,为什么是固体,是气体 。
(5)在水溶液中通常以形式存在,铝的配位数是 ,此配合物的空间构型是 。
a.正四面体 b.正六面体 c.正八面体
(6)下图是金属铝的晶胞结构,一个晶胞中有 个铝原子;金属铝晶胞棱长为,铝原子的半径是 。
22.(19-20高一下·吉林长春·期末)下表为元素周期表的前三周期。
回答下列问题:
(1)写出元素符号⑤ 。
(2)非金属性最强的元素是 (填元素符号)。
(3)④号元素与⑧号元素 形成化合物的电子式为 。
23.(2022高三·全国·专题练习)填空。
(1)SiC的晶体结构与晶体硅的相似,其中C原子的杂化方式为 ,微粒间存在的作用力是 ,SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是 。
(2)氧化物MO的电子总数与SiC的相等,则M为 (填元素符号)。MO是优良的耐高温材料,其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高,其原因是 。
(3)C、Si为同一主族的元素,CO2和SiO2的化学式相似,但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键,SiO2中Si与O原子间不形成π键。从原子半径大小的角度分析,C、O原子间能形成π键,而Si、O原子间不能形成π键的原因是 。SiO2属于 晶体,CO2属于 晶体,所以熔点:CO2 SiO2(填“<”“=”或“>”)。
(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2 4种晶体的构成微粒种类分别是 ,熔化时克服的微粒间的作用力分别是 。
24.(22-23高二下·江西上饶·阶段练习)回答下列问题
(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式是 。
(2)为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个铜原子。
(3)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,下图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为 ,该功能陶瓷的化学式为 。
(4)某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是 ,在晶体中1个Co原子周围距离最近的原子数目为 个。
(5)有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子,其结构如下图所示,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,它的化学式为___________。
A. B.TiC C. D.
25.(23-24高二下·内蒙古阿拉善盟·期末)元素的金属性、非金属性及有关单质和化合物的性质与其原子结构、分子结构等有着密切的联系。回答下列问题:
(1)写出CH4中心原子成键时采取的杂化轨道类型: ,气态SO2分子的空间构型为 ,离子的空间构型为 。
(2)第IA、IIA族部分元素氯化物的熔点如下表,从NaCl到CsCl熔点依次降低,但BeCl2的熔点比MgCl2的低,其原因是 。
氯化物
NaCl
KCl
RbCl
CsCl
熔点/℃
801
776
715
645
405
714
、(3)下列物质的变化破坏了极性共价键的是 (填字母)。1 molCO2分子中含有的σ键和π键的个数比为 。比较CO2和H2O的沸点并从结构的角度分析原因 。
A.二氧化硅晶体熔化 B.乙酸溶于水 C.干冰升华 D.冰融化
(4)某晶体的晶胞如图所示,则该晶体的化学式为 ;已知该晶体的晶胞边长为540pm,阿伏加德罗常数的值为 ,则体积为10 cm3晶体的质量为 g(列出计算式即可)。
26.(21-22高二下·福建漳州·期中)现有几组物质的熔点(℃)数据:
A组
B组
C组
D组
金刚石:3350
Li:181
HF:-83
NaCl:801
硅晶体:1415
Na:98
HCl:-115
KCl:776
硼晶体:2573
K:64
HBr:-89
RbCl:718
二氧化硅:1713
Rb:39
HI:-51
CsCl:645
据此回答下列问题:
(1)A组属于 晶体,其熔化时克服的微粒间作用力是 。
(2)B组晶体共同的物理性质是 (填序号)。
①强还原性②高熔点③导热性④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于 。
(4)C组物质气态分子的键能从大到小的顺序是: 。
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因是: 。
(6)若取表中A组与C组各1种物质使其发生反应,其反应过程仅有极性共价键的破坏和极性共价键的形成(也有氢键的破坏与形成),则该反应的化学方程式为 。
27.(24-25高三上·江苏无锡·期中)回收富铼渣(主要含ReS2、CuS、Bi2S3)可制备航天材料高铼酸铵和金属铼。
(1)富铼渣用30%H2O2和0.1mol·L−1H2SO4的混合溶液氧化酸浸,ReS2、CuS、Bi2S3中金属元素以HReO4、CuSO4、(BiO)2SO4形式存在,硫元素以和S形式存在;将酸浸液过滤,得到含低浓度的HReO4溶液和滤渣。Re、Cu、Bi浸出率()随浸取时间变化如图所示。
①滤渣的主要成分为 (填化学式)。
②氧化酸浸中,ReS2转化为两种强酸,该反应的化学方程式为 。
③60min后,Cu浸出率略有上升的原因是 。
(2)含低浓度的HReO4溶液通过萃取、反萃取、提纯后得到高纯度NH4ReO4。用含有机胺(R3N)的有机溶剂作为萃取剂提纯一定浓度的HReO4溶液,原理为:2R3N+H++ReO(R3N)2·HReO4(有机层)。反萃取时,加入氨水的目的是 。
(3)NH4ReO4焙烧可制得金属铼。将5.36mgNH4ReO4(摩尔质量为268g·mol−1)分别在空气和氢气氛围中焙烧,剩余固体质量随温度变化曲线如图所示。
①在空气中焙烧,500℃时几乎没有固体剩余的原因是 。
②在氢气中焙烧,350℃得到铼的某种氧化物的晶胞如图所示,距离Re原子最近的O原子有 个。在整个过程中,H2的实际用量远大于理论反应用量,H2所起的作用有 。
(2025·上海·三模)氟化钪是一种微溶于水的固体,熔点为。工业上由与在高温下制取的反应原理如下:
28.基态氟原子中,能量最高的电子所处的能级为 。
29.下列说法正确的是_______。
A.第一电离能: B.电负性:
C.离子半径: D.单电子数:
30.下列事实能说明F比O的非金属性强的是_______。
A.沸点: B.酸性:
C.与反应生成 D.中F带部分负电荷
31.恒温恒容时,下列能判断上述反应达到平衡状态的是_______。
A. B.气体平均摩尔质量不变
C.化学平衡常数K不变 D.
32.属于_______。
A.金属晶体 B.离子晶体 C.分子晶体 D.共价晶体
33.晶胞中,若与最近距离为,则晶体密度(为阿伏伽德罗常数的值)。在晶胞图的部分圆圈表示,请标注出的位置 。
34.(22-23高二上·江苏盐城·期中)I.有下列8种晶体,用序号回答下列问题:
A.水晶B.冰醋酸C.白磷D.固态氩E.氯化铵F.铝G.金刚石
(1)属于原子晶体的化合物是 ,属于离子晶体的是 ,不含化学键的分子晶体是 。
(2)由极性分子构成的晶体是 ,含有共价键的离子晶体是 。
II.含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基,也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。
(3)Cu+基态核外电子排布式为 。
(4)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应的化学方程式为 。
(5)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如图所示,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为 。
III.臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx氧化为SO和NO,NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(6)SO中心原子轨道的杂化类型为 ;NO的空间构型为 (用文字描述)。
(7)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为 (填化学式)。
(8)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)= 。
35.(2025·湖北武汉·一模)锑、铋是重要的金属元素,广泛应用于医药、半导体等领域。从含铋高锑冶炼废渣(主要成分有、、等)中回收锑、铋的工艺流程如下。
已知:①是两性氢氧化物;
②浸出液中砷主要以、锑主要以、铋主要以存在;
③,。
回答下列问题:
(1)位于元素周期表的第 周期、第 族。
(2)已知难溶于水,则“浸出”中,使用较高浓度的NaCl溶液的作用是 。
(3)“沉砷”中有生成,该反应的离子方程式为 。
(4)“沉锑”后溶液中、,则“沉铋”中,当恰好沉淀完全时, (当溶液中剩余离子的浓度时,可认为沉淀完全)。
(5)“沉锑渣”和氨水反应生成锑白()的化学方程式为 ,不用NaOH溶液的原因是 。
(6)可生产一种用作阻燃剂、稳定剂的钠盐(Sb为+5价),其阴离子是两个锑氧四面体共用一个顶点形成的二聚体结构,则该钠盐的化学式为 。
试卷第1页,共3页
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