高中化学单元测试——第3章不同聚集状态的物质与性质（较难版02）

高中化学单元测试 —— 第3章 不同聚集状态的物质与性质（较难版02） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题3分）下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是 A．晶体氖和晶体氮 B．和 C．和冰 D．NaCl和HCl 2．（本题3分）化学与生产生活密切相关，下列说法错误的是 A．二氧化硅是制造玻璃和光导纤维的原料 B．离子液体有良好的导电性，可用作电化学研究的电解质 C．将硫粉加热熔化后迅速冷却可得到硫晶体 D．可用射线衍射实验区分晶体与非晶体 3．（本题3分）某化学兴趣小组在学习分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔点，记录如下： NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 CaCl2 熔点/℃ 801 712 190 -68 782 根据这些数据分析，他们认为属于分子晶体的是 A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4 C．NaCl、CaCl2 D．全部 4．（本题3分）下列结构属于晶胞且对应的化学式正确的是     (图中：●— X，○— Y) A．XY B．XY2 C．XY3 D．X2Y A．A B．B C．C D．D 5．（本题3分）关于液晶，下列说法正确的是 A．液晶是一种晶体 B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性 C．液晶的光学性质与温度变化无关 D．液晶的光学性质随外加电场的变化而变化 6．（本题3分）吉林大学刘冰冰教授团队发现高温高压下由石墨形成六方金刚石的全新路径，并首次合成了高质量的六方金刚石块体材料，其硬度高出立方金刚石，并具有良好的热稳定性。下列说法正确的是 A．六方金刚石与石墨互为同分异构体 B．立方金刚石中碳原子间均以杂化轨道成键 C．六方金刚石的极高硬度源于其特殊的层状结构 D．六方金刚石良好的热稳定性是因为其分子间作用力强 7．（本题3分）解释下列现象的原因不正确的是 选项 现象 原因 A HF的稳定性强于HCl 分子之间除了范德华力以外还存在氢键 B CF3COOH的酸性强于CCl3COOH酸性 F的电负性大于Cl，使O-H键极性增强 C 对羟基苯甲醛的熔沸点比邻羟基苯甲醛的高 对羟基苯甲醛形成分子间氢键，而邻羟基苯甲醛形成分子内氢键 D 熔点：NaCl>NaBr Cl-的半径小于Br-，NaCl中离子键比NaBr中离子键强 A．A B．B C．C D．D 8．（本题3分）观察下列模型，判断下列说法错误的是 金刚石 碳化硅 二氧化硅 石墨烯 C60 A．原子数相同的金刚石和碳化硅，共价键个数之比为1：2 B．SiO2晶体中Si和Si-O个数比为1：4 C．石墨烯中碳原子和六元环个数比为2：1 D．C60晶体堆积属于分子密堆积 9．（本题3分）砷化镓是一种重要的半导体材料，硬度高、耐磨，熔点1238℃，其立方晶胞结构如图所示。下列说法错误的是 A．砷化镓晶胞中Ga的配位数是4 B．As位于Ga形成的正四面体空隙中，其空隙占有率为100% C．根据砷化镓的物理性质判断，砷化镓为共价晶体 D．若1号Ga原子的分数坐标为，则2号As原子的分数坐标为 10．（本题3分）从微观角度认识物质的结构与性质是学习化学的重要方法。下列客观事实与原理解释不符的是 选项 客观事实 原理解释 A 不同金属在燃烧过程中的火焰颜色不同 金属原子核外电子发生跃迁时能量变化不同 B CH4、NH3、H2O的键角依次减小 中心原子的杂化方式不同 C 冠醚18-冠-6能够识别K+，不能识别Na+ 不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子 D 纳米晶体铅晶粒小于200nm时，晶粒越小，金属铅的熔点越低 纳米晶体铅熔点发生变化的原因是晶体的表面积增大 A．A B．B C．C D．D 11．（本题3分）超分子的运用为材料产业带来了技术革命，复旦大学结合人工智能研发出锂载体分子，通过“打针”的方法为锂电池恢复健康。冠醚X是由多个二元醇分子之间失水形成的环状醚，Li+能进入X的环内形成超分子Y。下列说法正确的是 A．冠醚X与 互为同系物 B．超分子Y可能形成分子间氢键 C．冠醚X通过金属键固定锂离子，防止其无序迁移 D．冠醚X的空腔尺寸需与锂离子直径匹配以实现“分子识别” 12．（本题3分）从壁虎脚掌的黏附机制到等离子体显示屏，从石英玻璃的微观结构到液晶显示器的光学特性，现代科技的发展离不开人类对物质结构的深入理解。下列说法错误的是 A．“天问一号”中Ti—Ni形状记忆合金的两种金属都属于过渡金属，Ni位于元素周期表d区 B．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的气态物质 C．石英玻璃的X射线衍射实验可观察到明锐的衍射峰 D．液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性 13．（本题3分）石墨晶体是层状结构(如图)，以下有关石墨晶体的说法正确的一组是 ①石墨层与层间靠范德华力维系 ②石墨中的C为sp2杂化 ③石墨的熔点、沸点都比金刚石低 ④石墨和金刚石的硬度相同 ⑤石墨层内导电性和层间导电性不同 A．全对 B．①②③ C．①②⑤ D．②③④ 14．（本题3分）用于新型氟离子导体材料的混价氟化铬，由、分别与围成的两种形式八面体M、N混合形成，、均位于八面体中心，其晶胞结构如图甲所示。 下列说法错误的是 A．和的配位数均为6 B．图乙为晶胞沿z轴方向的投影图 C．若1号八面体的中心点坐标为，则2号八面体的中心点坐标为 D．用含a、b、表示的晶胞的密度为 二、解答题 15．（本题14分）磷的单质及其化合物在生产、生活中具有广泛应用。回答下列问题： (1)基态磷原子外围电子排布式为_______，核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为_______形。 (2)第三周期元素中第一电离能介于硅和磷之间的元素为_______(填元素符号)；离子半径：_______(填“>”“=”或“＜”)。 (3)固体属于_______晶体，键能：_______(填“>”“=”或“＜”)。 (4)白磷的分子结构及其晶胞结构如图所示，晶胞参数为a nm。 ①白磷晶体中，距离一个最近的个数为_______。 ②该晶体的密度=_______(为阿伏加德罗常数的值)。 16．（本题14分）有机—无机杂化钙钛矿材料具有良好的光致发光、半导体性能，其中的合成过程如下：。 (1)中存在配位键，接受孤电子对的中心离子或原子是_______。 (2)具有较低的熔点。从结构角度解释原因_______。 (3)钛酸钙的晶胞结构如图所示。 ①位于元素周期表中的_____区，基态原子的最高能层电子的电子云轮廓形状为_______。 ②写出钛酸钙晶体化学式_______； ③该晶胞中，每个周围与它最近且相等距离的O有_______个；该晶胞结构的另一种表示中，处于各顶角位置，则O处于_______位置。 (4)某含Cu2+的晶体晶胞结构如图所示。该晶胞中负离子为CN-(部分示例位置已用箭头标出)，CN-连接着每一对相邻的Fe3+与Cu2+。已知该晶胞棱长为anm，NA为阿伏加德罗常数的值。 ①该晶胞中距Cu2+最近且等距的K+有_______个。 ②该晶体的化学式为_______，晶体密度为_______(列出代数式)。 17．（本题15分）纳米球形碳酸钙常被用作涂料置于电极表面，增强电极的抗腐蚀性能。 I.由溶液和溶液快速沉淀可制得大颗粒立方形粒子。乙二胺四乙酸(如图1，简写为)可与形成配合物(如图2)，通过加入晶型控制剂乙二胺四乙酸，可生成小颗粒球形碳酸钙。 (1)的空间结构是_______。 (2)H4Y由4种元素组成，除H外的三种元素按第一电离能从大到小的顺序是：_______。 (3)H4Y在形成配合物后，虚线框中键角将_______。(填“变大”、“变小”、“不变”) (4)试从反应速率角度说明可作为晶型控制剂制备小颗粒球形碳酸钙的原因：_______。 II.微乳液法制备球形：将碳酸盐和钙盐在表面活性剂的作用下分散于溶剂中，配制成微乳液，然后将两种微乳液在一定条件下混合即可获得球形碳酸钙。常见的微乳液通常分为2类，即水包油型和油包水型(如图)。 (5)在油包水型微乳液中，盐与表面活性剂通过亲水作用形成_______(填“超分子”或“高分子”)，形成微乳液主要体现了其_______(填“分子识别”或“自组装”)的性质。 (6)以液滴为钙源，液滴提供碳酸根离子，环己烷作分散剂，硬脂酸钠作为表面活性剂，混合配制成微乳液，最终制得的球形碳酸钙为_______(填“实心球”、“空心球”)，原因是：_______。 (7)利用射线晶体衍射分析发现，最终所得的纳米碳酸钙粒子具有多种晶型，利用晶体X射线衍射技术不能获得晶体的_______信息。 A．微粒在晶胞中的实际排列状况 B．碳酸根离子中碳氧键的键角 C．碳酸根离子中碳氧键的键能 D．碳酸根离子中碳原子的杂化方式 (8)球霰石结构是碳酸钙的一种常见晶型，已知球霰石的密度为ρg·cm－3，晶胞体积为，阿伏加德罗常数以表示，则球霰石晶胞中含有_______个。(用含有、、的代数式表示，) 18．（本题15分）过渡元素的化合物在生产、生活中有着重要的应用。回答下列问题： (1)Mn在元素周期表中位于________区，同周期元素的基态原子未成对电子数比Mn多的是________（填元素符号）。 (2)KSCN常用于检验，其所含元素中第一电离能最大的是________，中C原子采取的轨道杂化方式为________。 (3)钾锰铁基普鲁士白可作为电池正极材料，充电时随着脱出，其结构由Ⅰ经Ⅱ最终转变为Ⅲ；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的晶胞俯视图及Ⅱ的晶胞结构如下图所示。 ①放电过程中，Fe或Mn的价态________（填“升高”“降低”或“不变”），1mol晶胞Ⅲ中含有π键的数目为________。 ②晶体Ⅱ的化学式为________，已知Ⅱ的晶胞为立方晶胞，晶胞参数为a pm，则该晶体的密度为________（为阿伏加德罗常数的值，用含a、的代数式表示）。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中化学单元测试 —— 第3章 不同聚集状态的物质与性质（较难版02） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题3分）下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是 A．晶体氖和晶体氮 B．和 C．和冰 D．NaCl和HCl 【答案】C 【详解】A．晶体氖（分子晶体，无化学键）和晶体氮（分子晶体，含非极性共价键），化学键类型不同，A不符合题意； B．SO3（分子晶体，极性共价键）和SiO2（共价晶体，极性共价键），晶体类型不同，B不符合题意； C．CO2（分子晶体，极性共价键）和冰（分子晶体，极性共价键），化学键类型和晶体类型均相同，C符合题意； D．NaCl（离子晶体，离子键）和HCl（分子晶体，极性共价键），化学键类型和晶体类型均不同，D不符合题意； 故选C。 2．（本题3分）化学与生产生活密切相关，下列说法错误的是 A．二氧化硅是制造玻璃和光导纤维的原料 B．离子液体有良好的导电性，可用作电化学研究的电解质 C．将硫粉加热熔化后迅速冷却可得到硫晶体 D．可用射线衍射实验区分晶体与非晶体 【答案】C 【详解】A．二氧化硅是制造玻璃（与碳酸钠、碳酸钙反应）和光导纤维的主要原料，A正确； B．离子液体由自由移动的离子构成，具有导电性，可作为电解质用于电化学研究，B正确； C．硫粉加热熔化后若迅速冷却，会形成无定形硫（如弹性硫），是非晶体；硫晶体需缓慢冷却结晶，C错误； D．X射线衍射实验中，晶体产生明显衍射峰，非晶体无此特征，可区分两者，D正确； 综上，答案是C。 3．（本题3分）某化学兴趣小组在学习分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔点，记录如下： NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 CaCl2 熔点/℃ 801 712 190 -68 782 根据这些数据分析，他们认为属于分子晶体的是 A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4 C．NaCl、CaCl2 D．全部 【答案】B 【详解】NaCl、MgCl2、CaCl2的熔沸点高是离子晶体，而AlCl3、SiCl4的熔沸点较低，是分子晶体； 故选：B。 4．（本题3分）下列结构属于晶胞且对应的化学式正确的是     (图中：●— X，○— Y) A．XY B．XY2 C．XY3 D．X2Y A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．该结构能无隙并置，属于晶胞，X个数为，Y个数为1，则化学式为XY，故A正确； B．该结构不能无隙并置，不属于晶胞，故B错误； C．该结构不能无隙并置，不属于晶胞，故C错误； D．该结构不能无隙并置，不属于晶胞，故D错误； 综上所述，答案为A。 5．（本题3分）关于液晶，下列说法正确的是 A．液晶是一种晶体 B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性 C．液晶的光学性质与温度变化无关 D．液晶的光学性质随外加电场的变化而变化 【答案】D 【详解】A．液晶在一定温度范围内存在，既具有液体的可流动性，又表现出类似晶体的各向异性，但它不是晶体，A项错误； B．虽然液晶分子沿特定方向的排列比较有序，但分子的空间排列是不稳定的，B项错误； C．外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，如温度、外加电场等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，C项错误； D．液晶的光学性质随外加电场的变化而变化，D项正确； 故选D。 6．（本题3分）吉林大学刘冰冰教授团队发现高温高压下由石墨形成六方金刚石的全新路径，并首次合成了高质量的六方金刚石块体材料，其硬度高出立方金刚石，并具有良好的热稳定性。下列说法正确的是 A．六方金刚石与石墨互为同分异构体 B．立方金刚石中碳原子间均以杂化轨道成键 C．六方金刚石的极高硬度源于其特殊的层状结构 D．六方金刚石良好的热稳定性是因为其分子间作用力强 【答案】B 【详解】A．六方金刚石与石墨是碳的单质，属于同素异形体，A错误； B．立方金刚石中每个碳原子均通过sp3杂化形成四个共价键，构成三维网状结构，B正确； C．层状结构通常导致材料较软（如石墨），六方金刚石的高硬度应源于其三维共价结构，C错误； D．热稳定性由原子间共价键强度决定，而非分子间作用力，D错误； 故选B。 7．（本题3分）解释下列现象的原因不正确的是 选项 现象 原因 A HF的稳定性强于HCl 分子之间除了范德华力以外还存在氢键 B CF3COOH的酸性强于CCl3COOH酸性 F的电负性大于Cl，使O-H键极性增强 C 对羟基苯甲醛的熔沸点比邻羟基苯甲醛的高 对羟基苯甲醛形成分子间氢键，而邻羟基苯甲醛形成分子内氢键 D 熔点：NaCl>NaBr Cl-的半径小于Br-，NaCl中离子键比NaBr中离子键强 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．HF的稳定性强于HCl是因为H-F键的键能大于H-Cl键的键能，A项错误； B．F的电负性大于Cl，C-F的极性大于C-Cl键的极性，使F3C-的极性大于Cl3C-的极性，导致CF3COOH的羧基中O-H键的极性更大，更易电离出H+，从而CF3COOH的酸性强于CCl3COOH的酸性，B项正确； C．对羟基苯甲醛形成分子间氢键，邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，故对羟基苯甲醛的熔沸点比邻羟基苯甲醛的高，C项正确； D．NaCl、NaBr都属于离子晶体，Cl-的半径小于Br-，故NaCl中的离子键比NaBr中的离子键强，NaCl的熔点比NaBr的熔点高，D项正确； 答案选A。 8．（本题3分）观察下列模型，判断下列说法错误的是 金刚石 碳化硅 二氧化硅 石墨烯 C60 A．原子数相同的金刚石和碳化硅，共价键个数之比为1：2 B．SiO2晶体中Si和Si-O个数比为1：4 C．石墨烯中碳原子和六元环个数比为2：1 D．C60晶体堆积属于分子密堆积 【答案】A 【详解】金刚石和碳化硅都是共价晶体，在晶体中每个C原子或Si原子与相邻的4个原子形成共价键，每个共价键为2个原子所共有，因此若晶体中含有1 mol原子，则物质含有共价键的数目是2NA，故原子数相同的金刚石和碳化硅共价键个数之比为1∶1，A错误；在SiO2晶体中，每个Si原子与相邻的4个O原子形成Si—O，故Si原子与Si—O个数比为1∶4，B正确；在石墨烯中，每个C原子为相邻的3个六元环所共有，则在六元环中含有的C原子数为6×=2，因此石墨烯中碳原子和六元环个数比为2∶1，C正确；C60 分子之间只有范德华力，所以晶体是分子密堆积，D正确。 9．（本题3分）砷化镓是一种重要的半导体材料，硬度高、耐磨，熔点1238℃，其立方晶胞结构如图所示。下列说法错误的是 A．砷化镓晶胞中Ga的配位数是4 B．As位于Ga形成的正四面体空隙中，其空隙占有率为100% C．根据砷化镓的物理性质判断，砷化镓为共价晶体 D．若1号Ga原子的分数坐标为，则2号As原子的分数坐标为 【答案】B 【分析】图中白球(Ga)处于8个顶点和6个面心，黑球(As)处于体内，根据均摊法，一个晶胞中含个Ga，含4个As，则该晶体的化学式为GaAs。 【详解】A．图中一个As周围离它等距且最近的Ga有4个，则该晶胞中As的配位数是4，结合分析知，则该晶体的化学式为GaAs，则Ga的配位数也是4，A正确； B．根据晶胞结构可知，As原子位于Ga原子围成的正四面体空隙中(As在体心，4个Ga是正四面体的4个顶点)，Ga原子共围成8个正四面体空隙，其中一半填充了As原子，所以空隙占有率不是100%，B错误； C．GaAs的熔点为1238℃，说明其晶体中原子通过共价键结合，故晶体类型为共价晶体，C正确； D．若1号Ga原子的分数坐标为，由几何知识可知，2号As原子在x、y、z轴上的分数坐标分别为，则2号As原子的分数坐标为，D正确； 故选B。 10．（本题3分）从微观角度认识物质的结构与性质是学习化学的重要方法。下列客观事实与原理解释不符的是 选项 客观事实 原理解释 A 不同金属在燃烧过程中的火焰颜色不同 金属原子核外电子发生跃迁时能量变化不同 B CH4、NH3、H2O的键角依次减小 中心原子的杂化方式不同 C 冠醚18-冠-6能够识别K+，不能识别Na+ 不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子 D 纳米晶体铅晶粒小于200nm时，晶粒越小，金属铅的熔点越低 纳米晶体铅熔点发生变化的原因是晶体的表面积增大 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．不同金属原子的核外电子发生跃迁时能量变化不同，所以燃烧过程中释放的光的波长不同，产生的火焰颜色不同，A正确； B．甲烷、氨气、水分子的中心原子均为sp3杂化，孤对电子数分别为0、1、2，孤对电子数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小，所以甲烷、氨气、水分子的键角依次减小，B错误； C．冠醚通过空穴大小与碱金属离子半径的匹配效应识别离子，不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子，所以冠醚18-冠-6能够识别钾离子，不能识别钠离子，C正确； D．纳米晶体的晶粒越小，总表面积越大，表面原子占比越高、表面能越高，熔化所需能量更低，所以纳米晶体铅晶粒小于200nm时，晶粒越小，金属铅的熔点越低，D正确； 故选B。 11．（本题3分）超分子的运用为材料产业带来了技术革命，复旦大学结合人工智能研发出锂载体分子，通过“打针”的方法为锂电池恢复健康。冠醚X是由多个二元醇分子之间失水形成的环状醚，Li+能进入X的环内形成超分子Y。下列说法正确的是 A．冠醚X与 互为同系物 B．超分子Y可能形成分子间氢键 C．冠醚X通过金属键固定锂离子，防止其无序迁移 D．冠醚X的空腔尺寸需与锂离子直径匹配以实现“分子识别” 【答案】D 【详解】 A．X中含有四个氧原子，含有一个氧原子，同系物中在分子式上相差一个或者若干个，不满足要求，A错误； B．氢键是由连在N、O、F上的H与N、O、F之间形成的，超分子Y中没有连在N、O、F上的H，B项错误； C．冠醚X中氧原子提供孤电子对与具有空轨道的锂离子形成弱配位键，以此固定锂离子，防止其无序迁移，C项错误； D．冠醚X的空腔尺寸需与锂离子直径匹配，形成弱的配位作用，进而实现“分子识别”，D项正确； 故选D。 12．（本题3分）从壁虎脚掌的黏附机制到等离子体显示屏，从石英玻璃的微观结构到液晶显示器的光学特性，现代科技的发展离不开人类对物质结构的深入理解。下列说法错误的是 A．“天问一号”中Ti—Ni形状记忆合金的两种金属都属于过渡金属，Ni位于元素周期表d区 B．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的气态物质 C．石英玻璃的X射线衍射实验可观察到明锐的衍射峰 D．液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性 【答案】C 【详解】A．Ti和Ni均属于过渡金属，Ni的价电子排布为，位于元素周期表d区，A正确； B．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体呈电中性的气态物质，B正确； C．石英玻璃属于非晶体，只有晶体的X射线衍射实验能观察到明锐的衍射峰，非晶体无此特征，C错误； D．液晶的微观结构介于晶体和液体之间，既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性，D正确； 故答案选C。 13．（本题3分）石墨晶体是层状结构(如图)，以下有关石墨晶体的说法正确的一组是 ①石墨层与层间靠范德华力维系 ②石墨中的C为sp2杂化 ③石墨的熔点、沸点都比金刚石低 ④石墨和金刚石的硬度相同 ⑤石墨层内导电性和层间导电性不同 A．全对 B．①②③ C．①②⑤ D．②③④ 【答案】C 【详解】①石墨是一种混合型晶体，具有片层结构。在这种结构中，碳原子的平行层之间靠弱的范德华力结合在一起，正确； ②石墨层内为平面结构，因此石墨中的为杂化，正确； ③石墨的熔点比金刚石的高，错误； ④石墨质软，金刚石的硬度大，错误； ⑤石墨层内存在大键，电子能自由移动，能够导电；而在层间只存在分子间作用力，层间不具有导电性，因此层内和层间导电性不同，正确； 故选C。 14．（本题3分）用于新型氟离子导体材料的混价氟化铬，由、分别与围成的两种形式八面体M、N混合形成，、均位于八面体中心，其晶胞结构如图甲所示。 下列说法错误的是 A．和的配位数均为6 B．图乙为晶胞沿z轴方向的投影图 C．若1号八面体的中心点坐标为，则2号八面体的中心点坐标为 D．用含a、b、表示的晶胞的密度为 【答案】B 【详解】A．根据题意，、均位于围成的八面体中心，因此和的配位数均为6，A正确； B．图乙为晶胞沿y轴方向的投影图，B错误； C．1号位于体心，2号位于棱心，若1号八面体中心的坐标为，则2号八面体中心的坐标为，C正确； D．根据均摊法计算，M位于顶点、面心、棱心和体心，晶胞中M的个数为即有4个，N位于棱心和面心，N的个数为，即有4个，根据电荷守恒知的个数为，用含a、b、表示的晶胞的密度为，D正确； 故选B。 二、解答题 15．（本题14分）磷的单质及其化合物在生产、生活中具有广泛应用。回答下列问题： (1)基态磷原子外围电子排布式为_______，核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为_______形。 (2)第三周期元素中第一电离能介于硅和磷之间的元素为_______(填元素符号)；离子半径：_______(填“>”“=”或“＜”)。 (3)固体属于_______晶体，键能：_______(填“>”“=”或“＜”)。 (4)白磷的分子结构及其晶胞结构如图所示，晶胞参数为a nm。 ①白磷晶体中，距离一个最近的个数为_______。 ②该晶体的密度=_______(为阿伏加德罗常数的值)。 【答案】(1) 纺锤或哑铃 (2) S ＜ (3) 分子 > (4) 12 【详解】（1）磷原子的核外电子数为，基态磷原子的外围电子排布式为，核外电子占据的最高能级是电子云轮廓图为哑铃形的能级。答案为：；哑铃。 （2）同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，磷原子的轨道为较稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于相邻元素，则第一电离能介于硅和磷之间的元素为S元素；核外有2个电子层，P3-核外有3个电子层，一般电子层数越多、离子半径越大，则铝离子的离子半径小于磷离子。答案为：；。 （3）三氯化磷熔、沸点低，所以它是分子晶体；氯原子半径小于溴原子半径，则键键长小于键键长，键长越短键能越大，所以P—Cl键的键能大于P—Br键。答案为：分子；。 （4）①由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的白磷分子与位于面心的白磷分子的距离最近，则白磷晶体中，距离一个白磷分子最近的白磷分子的个数为。答案为：。 ②由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的白磷分子的个数为，设晶体的密度为，由晶胞的质量公式可得：，解得。答案为：。 16．（本题14分）有机—无机杂化钙钛矿材料具有良好的光致发光、半导体性能，其中的合成过程如下：。 (1)中存在配位键，接受孤电子对的中心离子或原子是_______。 (2)具有较低的熔点。从结构角度解释原因_______。 (3)钛酸钙的晶胞结构如图所示。 ①位于元素周期表中的_____区，基态原子的最高能层电子的电子云轮廓形状为_______。 ②写出钛酸钙晶体化学式_______； ③该晶胞中，每个周围与它最近且相等距离的O有_______个；该晶胞结构的另一种表示中，处于各顶角位置，则O处于_______位置。 (4)某含Cu2+的晶体晶胞结构如图所示。该晶胞中负离子为CN-(部分示例位置已用箭头标出)，CN-连接着每一对相邻的Fe3+与Cu2+。已知该晶胞棱长为anm，NA为阿伏加德罗常数的值。 ①该晶胞中距Cu2+最近且等距的K+有_______个。 ②该晶体的化学式为_______，晶体密度为_______(列出代数式)。 【答案】(1)和 (2)该化合物的阴阳离子体积较大，所带电荷少，晶格能较小 (3) d区 球形 12 棱心 (4) 4 【详解】（1） 中的阳离子类似于铵根离子，H+提供空轨道，N提供孤电子对，形成配位键；阴离子中的Cd2+提供空轨道，Cl-提供孤电子对，形成配位键；因此接受孤电子对的原子或离子有H+和Cd2+； （2） 是离子化合物，离子化合物的熔沸点和晶格能有关，晶格能越大熔沸点越高，该化合物的阴阳离子体积较大，所带电荷少，晶格能较小，所以熔点低； （3）①为22号元素，原子核外有22个电子，位于周期表的第四周期第IVB族，属于d区，原子的最高能层为N层，电子排布为4s2,电子云形状为球形； ②据“均摊法”，晶胞中含8×个Ca、6×个O、1个Ti，则钛酸钙晶体化学式CaTiO3； ③该晶胞中，以左下角的Ca为例，每个Ca周围与它最近且相等距离的O有3×12个； 该晶胞结构的另一种表示中，Ti处于各顶角位置，将体心的Ti原子平移到顶角，则氧原子按同样的方式平移到棱心上，因此O原子位于棱心位置； （4）①该晶胞中，K+位于4个Cu2+和4个Fe3+构成的小立方体的体心，则距K+最近且等距的Cu2+有4个，而该晶胞中，K+、Cu2+的个数比为1:1，则距Cu2+最近且等距的K+有4个； ②在某含Cu2+的晶胞结构中，钾离子位于体内，钾离子的数目为4；Cu2+位于体心和棱上，则该晶胞中所含Cu2+的数目为1+12×=4；Fe3+位于面心和顶点，则该晶胞中所含Fe3+的数目为8×=4。则该晶胞中，K+、Cu2+、Fe3+的个数比为4：4：4=1：1：1，依据电荷守恒，该晶胞中，K+、Cu2+、Fe3+、CN-的个数比为1：1：1：(1×1+1×2+1×3)= 1：1：1：6，所以该晶体的化学式为KCuFe(CN)6； 晶体密度为=g∙cm-3。 17．（本题15分）纳米球形碳酸钙常被用作涂料置于电极表面，增强电极的抗腐蚀性能。 I.由溶液和溶液快速沉淀可制得大颗粒立方形粒子。乙二胺四乙酸(如图1，简写为)可与形成配合物(如图2)，通过加入晶型控制剂乙二胺四乙酸，可生成小颗粒球形碳酸钙。 (1)的空间结构是_______。 (2)H4Y由4种元素组成，除H外的三种元素按第一电离能从大到小的顺序是：_______。 (3)H4Y在形成配合物后，虚线框中键角将_______。(填“变大”、“变小”、“不变”) (4)试从反应速率角度说明可作为晶型控制剂制备小颗粒球形碳酸钙的原因：_______。 II.微乳液法制备球形：将碳酸盐和钙盐在表面活性剂的作用下分散于溶剂中，配制成微乳液，然后将两种微乳液在一定条件下混合即可获得球形碳酸钙。常见的微乳液通常分为2类，即水包油型和油包水型(如图)。 (5)在油包水型微乳液中，盐与表面活性剂通过亲水作用形成_______(填“超分子”或“高分子”)，形成微乳液主要体现了其_______(填“分子识别”或“自组装”)的性质。 (6)以液滴为钙源，液滴提供碳酸根离子，环己烷作分散剂，硬脂酸钠作为表面活性剂，混合配制成微乳液，最终制得的球形碳酸钙为_______(填“实心球”、“空心球”)，原因是：_______。 (7)利用射线晶体衍射分析发现，最终所得的纳米碳酸钙粒子具有多种晶型，利用晶体X射线衍射技术不能获得晶体的_______信息。 A．微粒在晶胞中的实际排列状况 B．碳酸根离子中碳氧键的键角 C．碳酸根离子中碳氧键的键能 D．碳酸根离子中碳原子的杂化方式 (8)球霰石结构是碳酸钙的一种常见晶型，已知球霰石的密度为ρg·cm－3，晶胞体积为，阿伏加德罗常数以表示，则球霰石晶胞中含有_______个。(用含有、、的代数式表示，) 【答案】(1)平面三角形 (2)N>O>C (3)变大 (4)乙二胺四乙酸可与形成配合物，降低溶液中的浓度，进而降低溶液中和相互作用生成沉淀的速率，形成小颗粒的球形碳酸钙 (5) 超分子 自组装 (6) 实心球 在表面活性剂的作用下，和在环己烷中形成油包水型微乳液，两种微乳液混合时，和在中心的球形“反应容器”中反应，形成实心球形的碳酸钙 (7)C (8) 【详解】（1）中心原子价层电子对数为，无孤电子对，故空间结构为平面正三角形。 （2）除外含三种元素，同周期元素第一电离能随原子序数增大呈增大趋势，的轨道为半充满稳定结构，第一电离能大于，故顺序为。 （3）未形成配合物时，原子有一对孤对电子，孤对电子对成键电子对的斥力大于成键电子对斥力；形成配位键后，孤对电子变为成键电子对，斥力减小，键角变大。 （4）乙二胺四乙酸可与形成配合物，降低溶液中的浓度，进而降低溶液中和相互作用生成沉淀的速率，形成小颗粒的球形碳酸钙。 （5）盐与表面活性剂通过分子间亲水作用聚集形成超分子；自发形成有序的微乳液结构，体现了超分子的自组装性质。 （6）在表面活性剂的作用下，和在环己烷中形成油包水型微乳液，两种微乳液混合时，和在中心的球形“反应容器”中反应，形成实心球形的碳酸钙。 （7）X射线衍射可以获得晶体中微粒排列、空间结构（可推键角、杂化方式），不能获得化学键键能，故选C。 （8）晶胞体积，设晶胞中Ca2+个数为，晶胞质量，代入得：，解得。 18．（本题15分）过渡元素的化合物在生产、生活中有着重要的应用。回答下列问题： (1)Mn在元素周期表中位于________区，同周期元素的基态原子未成对电子数比Mn多的是________（填元素符号）。 (2)KSCN常用于检验，其所含元素中第一电离能最大的是________，中C原子采取的轨道杂化方式为________。 (3)钾锰铁基普鲁士白可作为电池正极材料，充电时随着脱出，其结构由Ⅰ经Ⅱ最终转变为Ⅲ；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的晶胞俯视图及Ⅱ的晶胞结构如下图所示。 ①放电过程中，Fe或Mn的价态________（填“升高”“降低”或“不变”），1mol晶胞Ⅲ中含有π键的数目为________。 ②晶体Ⅱ的化学式为________，已知Ⅱ的晶胞为立方晶胞，晶胞参数为a pm，则该晶体的密度为________（为阿伏加德罗常数的值，用含a、的代数式表示）。 【答案】(1) d Cr (2) N sp (3) 降低 48NA 【分析】Mn的原子序数为25，位于元素周期表第四周期第ⅦB族，位于d区。第一电离能的规律是同周期从左到右递增，同主族从上到下递减，KSCN所含元素中第一电离能最大的是N。SCN-中中心原子为C，C原子形成2个σ键，无孤对电子，价层电子对数为2，C原子杂化方式为sp。钾锰铁基普鲁士白是一种钾离子电池正极材料，充电时装置为电解池，其为阳极，失去电子发生氧化反应，充电随着K+脱出，其结构由I经II最终转变为III，则III转化为I是原电池放电过程。 【详解】（1）Mn的原子序数为25，位于元素周期表第四周期第ⅦB族，属于d区；基态Mn的电子排布式为[Ar]3d54s²，未成对电子数有5个，同周期中，基态原子未成对电子数比Mn多的元素是Cr，基态Cr的电子排布式为[Ar]3d54s²，有6个未成对电子。 （2）第一电离能规律同周期从左到右递增，同主族从上到下递减；N（第二周期VA族）2p轨道半满更稳定，第一电离能大于同周期C（IVA族)；N原子半径小于S（第三周期VIA族），第一电离能更大；K（第四周期IA族）为金属，第一电离能最小。SCN-中中心原子为C，C原子形成2个σ键（与S、N各1个），无孤对电子，价层电子对数为2，C原子杂化方式为sp。 （3）放电过程正极发生还原反应，则Fe或Mn的价态降低。根据“均摊法”，晶胞II中含，则化学式为。 晶胞III中24个CN-，CN-中含有碳氮叁键，1个叁键含有1个σ键2个π键，则其中π键数目为48，1mol晶胞Ⅲ中含有π键的数目为48NA。根据晶体II的化学式，计算其摩尔质量M=306g/mol，一个晶胞的质量，已知晶胞参数为a pm，则晶胞体积，根据密度公式，代入得 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $