人教版 (2019)选择性必修2第三章 晶体结构与性质本章综合与测试综合训练题

这是一份人教版 (2019)选择性必修2第三章 晶体结构与性质本章综合与测试综合训练题，共12页。试卷主要包含了碳化钨是耐高温耐磨材料等内容，欢迎下载使用。

易错点1 晶体类型判断错误导致比较晶体的熔、沸点时出错
1.(2021湖南长沙一中高二月考,)下列各组物质的熔点均与所含化学键的键能有关的是( )
A.CaO与CO2 B.NaCl与HCl
C.SiC与SiO2 D.Cl2与I2
2.()有X、Y、Z、W、M五种短周期元素,其中X、Y、Z、W同周期,Z、M同主族,X+与M2-具有相同的电子层结构,离子半径Z2->W-,Y的单质晶体熔点高、硬度大,是一种重要的半导体材料。下列说法中正确的是( )
A.X、M两种元素形成的两种化合物的晶体类型不同
B.W、Z、M元素的氢化物都是分子晶体,其沸点依次降低
C.元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体
D.元素Y和M形成的化合物具有较大的硬度和较高的熔点
3.(2020山东济南外国语学校高二月考,)正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体,有与石墨相似的层状结构,受热易分解,层内的H3BO3分子间通过氢键相连(如图所示),则下列有关说法中不正确的是( )
A.正硼酸晶体属于分子晶体
B.正硼酸分子的稳定性与氢键无关
C.1 ml H3BO3晶体中含有3 ml氢键
D.B原子杂化轨道类型为sp2,层间的H3BO3分子通过共价键相连
易错点2 对配位键理解不透彻导致判断错误
4.(2021山东青岛高二检测,)C3+的某种配合物为CClm·nNH3,其配离子的结构如图所示,其中数字处的小圆圈表示NH3分子或Cl-,C3+位于八面体的中心。若1 ml配合物与AgNO3作用生成2 ml AgCl沉淀,则n的值是( )
A.2 B.3
C.4 D.5
5.(2021海南海口一中高二检测,)[C(NH3)5Cl](OH)2是一种钴的配合物,下列说法中正确的是( )
A.配体是OH-、Cl-和NH3,配位数是8
B.1 ml [C(NH3)5Cl](OH)2中含σ键的数目是21NA
C.内界和外界中Cl-、OH-的数目之比是1∶2
D.加入足量AgNO3溶液,Cl-一定被完全沉淀
易错点3 晶体的空间结构判断错误导致计算出错
6.()用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )
A.18 g冰中含O—H键的数目为2NA
B.28 g晶体硅中含有Si—Si键的数目为2NA
C.44 g干冰中含有NA个晶胞
D.石墨烯是碳原子单层片状新材料,12 g石墨烯中含C—C键的数目为1.5NA
7.()碳化钨是耐高温耐磨材料。下图为碳化钨晶体的部分结构,碳原子嵌入金属的晶格间隙,并不破坏原有金属的晶格,形成填隙化合物。
(1)在该结构中,每个钨原子周围距离钨原子最近且等距离的碳原子有 个。
(2)假设该部分晶体的体积为V cm3,碳化钨的摩尔质量为M g·ml-1,密度为d g·cm-3,则阿伏加德罗常数NA用上述数据表示为 。
思想方法练
建模思想在晶胞计算中的应用
方法概述
晶胞的相关计算的难点主要体现在晶胞密度的计算中,而晶胞密度的计算主要取决于晶胞体积的计算。通过建模思想建立起边长与晶胞粒子半径的关系,就可以顺利解决晶胞体积计算的问题。建模思想比较具体地体现了化学学科核心素养中的“证据推理与模型认知”。
1.()GaAs晶体的熔点很高, 硬度很大, 密度为ρ g·cm-3,Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·ml-1和MAs g·ml-1, 原子半径分别为rGa pm和rAs pm,设阿伏加德罗常数的值为NA,其晶胞结构如下图所示,下列说法错误的是(深度解析)
A.该晶体为共价晶体
B.在该晶体中,Ga和As的配位数均为4
C.原子的体积占晶胞体积的百分率为4π×10-27×NA ρ(rGa3+rAs3)3(MGa+MAs)×100%
D.所有原子最外层均满足8电子稳定结构
2.(2020内蒙古包头高二期中,)如图所示,NaCl晶体是由钠离子(图中的“”)和氯离子(图中的“”)组成的,且均为等距离交错排列。已知NaCl晶体的密度是2.2 g/cm3,阿伏加德罗常数为6.02×1023 ml-1,在NaCl晶体中两个距离最近的钠离子的核间距最接近于(深度解析)
A.3.0×10-6 cm
B.3.5×10-7 cm
C.4.0×10-8 cm
D.5.0×10-9 cm
3.()硫化锌是一种半导体材料,其晶胞结构如图所示。
已知:硫化锌晶体的密度为d g·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则Zn2+和S2-之间的最短核间距(x)为 nm(用代数式表示)。
4.(2021浙江杭州高三适应性测试,)(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为a nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。与K紧邻的O的个数为 。已知阿伏加德罗常数的值为NA,则KIO3晶体的密度为 (列式表示)g·cm-3。
(2)若KIO3晶胞中处于左下角顶角的K原子的坐标参数为(0,0,0),位于下底面面心位置的O原子的坐标参数为(12,12,0),在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,设左下角顶角的I原子的坐标参数为(0,0,0),则K原子的坐标参数为 。
5.(2021河北石家庄高二期中质量监测,)锌、铁及其化合物在日常生活中应用广泛。
(1)硒化锌的晶胞结构如图所示,硒化锌的化学式为 ,若晶胞的边长为d pm,则硒化锌晶体的密度为 g·cm-3(不需要化简,1 m=109 nm=1012 pm,设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(2)铁的晶胞结构如图所示,若该晶体的密度是a g·cm-3,则两个最近的Fe原子间的距离为 cm(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
答案全解全析
易混易错练
1.C CO2、HCl、Cl2与I2均属于分子晶体,其熔点的高低与分子间作用力的大小有关,A、B、D不符合题意;SiC与SiO2均属于共价晶体,其熔点高低取决于共价键的键能大小,C符合题意。
易错分析 晶体的熔、沸点一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体;同类晶体熔、沸点比较高低时,共价晶体根据原子半径大小判断;分子晶体看范德华力和氢键;离子晶体看离子键强弱;金属晶体比较金属键强弱。
2.D 由题干信息容易确定X、Y、Z、W、M分别为Na、Si、S、Cl、O。Na和O可以形成氧化钠和过氧化钠,都是离子晶体,A错误;冰晶体中存在着氢键,沸点最高,B错误;晶体硅为共价晶体,硫和氯气的晶体为分子晶体,C错误;元素Y和M形成的化合物SiO2具有较大的硬度和较高的熔点,D正确。
易错分析 判断分子晶体的熔、沸点的高低时应注意具有氢键的分子的熔、沸点反常地高,如H2O>H2Te>H2Se>H2S。对于组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
3.D 正硼酸与石墨有相似的层状结构,层内的H3BO3分子间通过氢键相连,受热易分解,所以正硼酸晶体属于分子晶体,故A正确;分子的稳定性与分子内的共价键有关,熔、沸点与氢键有关,故B正确;1个硼酸分子形成了6个氢键,但每个氢键是2个硼酸分子形成的,所以1个分子平均含3个氢键,则含有1 ml H3BO3的晶体中有3 ml氢键,故C正确;B形成了3个单键,没有孤电子对,价层电子对数为3,所以采取sp2杂化,层间硼酸分子间的作用力是范德华力,故D错误。
4.D 由1 ml配合物生成2 ml AgCl可知,1 ml配合物电离出2 ml Cl-,即配离子带2个单位正电荷,外界有2个Cl-。因为C显+3价,所以[CClm-2(NH3)n]2+中有1个Cl-,又因为该配离子的空间构型是八面体形,所以n=6-1=5。
易错分析 若不注意审题,错误地认为该配合物中外界的2个Cl-占据八面体的上、下两个顶点,从而求得n的值是4,而实质上该八面体是[CCl(NH3)5]2+的结构。
5.C 计算配位数时不包括外界离子,故[C(NH3)5Cl](OH)2中配体是Cl-和NH3,配位数是6,A错误;1 ml [C(NH3)5Cl](OH)2中,外界中OH-含2NA个σ键,配离子中σ键的数目为(3×5+5+1)NA=21NA,则1 ml [C(NH3)5Cl](OH)2中,σ键的数目是(21+2)NA=23NA,B错误;[C(NH3)5Cl](OH)2的内界是[C(NH3)5Cl]2+,外界是OH-,内界和外界中Cl-、OH-的数目之比是1∶2,C正确;加入足量的AgNO3溶液,内界中Cl-不沉淀,D错误。
易错分析 配合物中的配位键和中心离子与配体之间形成的化学键都属于σ键,在计算配合物中σ键的数目时,应将内界与中心离子、配体以及外界中所有的σ键计算在内。
6.C 1个水分子中含有2个O—H键,18 g冰的物质的量为1 ml,含O—H键的数目为2NA,A正确;28 g晶体硅中含有1 ml Si原子,晶体硅中,每个硅原子与4个Si形成4个Si—Si键,则每个硅原子形成的共价键数目为12×4=2,故1 ml晶体硅中含有2 ml Si—Si键,即含有2NA个Si—Si键,B正确;1个干冰晶胞中含有4个二氧化碳分子,44 g干冰中含有晶胞的个数小于NA,C错误;在石墨烯中,每个碳原子形成3个C—C键,所以每个碳原子实际占有的化学键数目为1.5个,12 g石墨烯的物质的量为1 ml,所含碳碳键数目为1.5NA,D正确。
易错分析 晶胞中微粒个数的计算,其关键是正确分析晶胞中任意位置上的一个微粒被几个晶胞所共用。不同形状的晶胞,情况不同。
7.答案 (1)6 (2)6MdV ml-1
解析 (1)每个钨原子周围距离钨原子最近且等距离的碳原子有6个;(2)题图结构中钨原子数目是1+2×12+12×16+6×13=6,碳原子个数为6,化学式为WC,晶胞质量为(6×M)g· ml-1NA,根据密度的定义可知,NA=6MdV ml-1。
思想方法练
1.C GaAs 晶体的熔点很高,硬度很大,为空间立体网状结构,属于共价晶体,A项正确;由晶胞结构可知,Ga的配位数为4,晶胞中Ga原子数目为4,As原子数目为8×18+6×12=4,晶胞中As、Ga原子数目之比为1∶1,故As的配位数也是4,B项正确;晶胞中原子总体积为4×43π(rGa3+rAs3)×10-30 cm3,晶胞质量=4×(MGa+MAs)NAg,晶胞体积为4×(MGa+MAs)NA·ρ cm3,原子的体积占晶胞体积的百分率=4×43π(rGa3+rAs3)×10-304×(MGa+MAs)NA·ρ×100%=4πρNA(rGa3+rAs3)3(MGa+MAs)×10-30×100%,故C项错误;每个As、Ga原子都形成4个共价键,所有原子最外层均满足8电子稳定结构,故D项正确。
方法点津 通过建模思想建立边长与晶胞粒子半径的关系,此类问题就可迎刃而解。根据相关模型计算晶胞的边长,进而求出晶胞体积,根据晶胞中含有的粒子数确定晶胞的质量,最终求出晶体的密度。
2.C 根据晶胞结构图可知,每个晶胞中含有的钠离子个数为8×18+6×12=4,氯离子个数为1+12×14=4,根据V=mρ可计算出晶胞的体积为4××10232.2 cm3≈1.77×10-22 cm3,所以晶胞的边长约为5.61×10-8 cm,晶胞的面对角线长为2×5.61×10-8 cm≈7.93×10-8 cm,在NaCl晶体中两个距离最近的钠离子的核间距为晶胞面对角线长的一半,所以两个距离最近的钠离子的核间距约为4.0×10-8 cm,故选C。
方法点津 利用建模思想进行分析,先根据密度计算晶胞的体积,然后求出边长,结合晶胞的结构,推出NaCl晶体中两个距离最近的钠离子的核间距为晶胞面对角线长的一半,据此分析解答。
3.答案 34×3388dNA×10-21
解析 该晶胞中,S2-有18×8+12×6=4个,Zn2+有4个,则该晶胞含有4个ZnS,设晶胞的棱长为a nm,则有4×(65+32)NA(a×10-7)3=d,解得a=3388dNA×10-21,Zn2+和S2-之间的最短核间距是体对角线的14,即34a nm,则该间距为34×3388dNA×10-21 nm。
4.答案 (1)12 214NA·(a×10-7)3
(2)(12,12,12)
解析 (1)K、O构成面心立方结构,K的配位数为12;该晶胞中K的个数为8×18=1,I的个数为1,O的个数为6×12=3,则晶体密度为214NA·(a×10-7)3 g·cm-3。
(2)根据KIO3的化学式及晶胞结构可知KIO3的另一晶胞结构中I处于顶角,O处于棱心,K处于体心,则K原子的坐标参数为(12,12,12)。
5.答案 (1)ZnSe 576d3NA×10-30
(2)22×3224a×NA
解析 (1)观察硒化锌的晶胞结构可知,每个锌离子与四个硒离子成键,1个晶胞中硒离子数为8×18+6×12=4,锌离子数为4,则硒化锌的化学式为ZnSe;一个晶胞中含有4个“ZnSe”,其质量为4×144NAg,体积为(d×10-10 cm)3,密度为576d3NA×10-30 g·cm-3。
(2)若该晶体的密度是a g·cm-3,设晶胞的边长为x cm,则两个最近的Fe原子间的距离为22x cm,根据均摊法可知一个晶胞中含有的铁原子数为8×18+6×12=4,则a=4×56NA·x3,解得x=3224a×NA,故两个最近的Fe原子间的距离为22×3224a×NA cm。