新教材2023年高中化学第三章晶体结构与性质单元过关检测新人教版选择性必修2

第三章　单元过关检测

　　时间：90分钟　　　满分：100分

一、选择题(本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有1个选项符合题意)

1.下列说法正确的是(　　)

A.离子晶体必含有金属阳离子

B.共价晶体中共价键越强，熔点越高

C.分子晶体中共价键键能越大，熔、沸点越高

D.金属晶体中金属越活泼，金属键越强

答案　B

解析　铵盐中不含金属阳离子，A错误；共价晶体中共价键越强，熔点越高，B正确；分子晶体熔、沸点高低取决于分子间作用力大小，与共价键键能大小没有直接关系，C错误；金属晶体中金属越活泼，金属键越弱，D错误。

2.下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是(　　)

A.金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅

B.

C.MgO>H2O>O2>Br2

D.金刚石>生铁>纯铁>钠

答案　B

解析　A项，同属于共价晶体，熔、沸点高低主要看共价键的强弱，键长越短，键能越大，熔、沸点越高，故熔、沸点高低顺序为晶体硅<碳化硅<二氧化硅<金刚石，错误；B项，形成分子间氢键的物质的熔、沸点要大于形成分子内氢键的物质的熔、沸点，正确；C项，对于不同类型的晶体，其熔、沸点高低一般为共价晶体>离子晶体>分子晶体，MgO>H2O>Br2>O2，错误；D项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。

3.下列说法正确的是(　　)

A.晶体在受热熔化过程中一定存在化学键的断裂

B.共价晶体的原子间只存在共价键，而分子晶体内只存在范德华力

C.区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验

D.非金属元素的原子间只形成共价键，金属元素的原子与非金属元素的原子间只形成离子键

答案　C

解析　分子晶体熔化时一般破坏分子间作用力，而不影响化学键，如碘单质熔化，A错误；共价晶体的原子间只存在共价键，分子晶体内可能存在范德华力、氢键和共价键，如水、氨气等，B错误；构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列，晶体的这一结构特征可以通过X射线衍射图谱反映出来，因此，区分晶体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验，C正确；铵盐是由非金属元素组成的化合物，属于离子化合物，氯化铝是由金属元素与非金属元素组成的共价化合物，D错误。

4.泽维尔研究发现，当用激光脉冲照射NaI，使Na＋和I－两核间距为1.0～1.5 nm时，呈离子键；当两核靠近约距0.28 nm时，呈共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是(　　)

A.NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物

B.离子晶体可能含有共价键

C.NaI晶体中既有离子键，又有共价键

D.共价键和离子键没有明显的界线

答案　D

解析　由题中信息可知，离子的核间距较大时，呈离子键，而核间距较小时，呈共价键，当核间距改变时，键的性质会发生改变，这说明离子键和共价键没有明显的界线。

5.将灼热的铜丝伸入盛氯气的集气瓶中，剧烈燃烧产生棕黄色烟，向集气瓶中加入少量水，观察到溶液呈黄绿色，主要原因是CuCl2溶液中存在黄绿色的[CuCl4]2－。现向蓝色的硫酸铜溶液中加入少量稀氨水，得到蓝色絮状沉淀，继续加入氨水后，蓝色沉淀溶解，得到深蓝色溶液，再向其中加入少量浓盐酸，得到绿色溶液，则该绿色溶液中主要存在的离子是(　　)

A.Cu2＋、[Cu(H2O)4]2＋、SO

B.[CuCl4]2－、[Cu(NH3)4]2＋、NH、SO

C.[CuCl4]2－、NH、SO

D.[Cu(NH3)4]2＋、[Cu(H2O)4]2＋、SO

答案　B

解析　由题中信息可推知，含[CuCl4]2－的溶液为黄绿色，含[Cu(NH3)4]2＋的溶液为深蓝色，故绿色溶液中含[CuCl4]2－和[Cu(NH3)4]2＋；在整个反应过程中SO未参与反应，NH3与H＋结合生成了NH。

6.2014年12月科学家发现了迄今为止最轻的冰——“冰十六”，它是水的一种结晶形式，有着像笼子一样可以困住其他分子的结构。下列有关叙述中不正确的是(　　)

A.“冰十六”的密度比液态水小

B.“冰十六”与干冰由不同分子构成

C.“冰十六”可以包合气体分子

D.液态水转变成“冰十六”是化学变化

答案　D

解析　冰中存在氢键，具有方向性和饱和性，其体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，A正确；冰与干冰由不同分子构成，B正确；“冰十六”具有笼子一样的结构，可以困住其他分子，所以“冰十六”可以包合气体分子，C正确；液态水转变成“冰十六”，没有产生新物质，属于物理变化，D错误。

7.二茂铁[(C5H5)2Fe]的发现是有机金属化合物研究中具有里程碑意义的事件，它开辟了有机金属化合物研究的新领域。已知二茂铁的熔点是173 ℃(在100 ℃时开始升华)，沸点是249 ℃，不溶于水，易溶于苯、乙醚等非极性溶剂。下列说法不正确的是(　　)

A.二茂铁属于分子晶体

B.在二茂铁结构中，C5H与Fe2＋之间形成的化学键是离子键

C.已知：环戊二烯的结构式为，则其中仅有1个碳原子采取sp3杂化

D.C5H中一定含π键

答案　B

解析　由题给信息知二茂铁熔点低，易升华，易溶于有机溶剂，说明二茂铁为分子晶体，故A正确；C5H中的碳原子含有孤电子对，Fe2＋含有空轨道，两者形成配位键，故B错误；1号碳原子含有4个σ键，无孤电子对，杂化类型为sp3,2、3、4、5号碳原子形成3个σ键，无孤电子对，杂化类型为sp2，因此仅有1个碳原子采取sp3杂化，故C正确；C5H中碳原子没有达到饱和，存在碳碳双键，则C5H中含有π键，D正确。

8. 一种由钛(Ti)原子和碳原子构成的气态团簇分子，分子模型如图所示，则它的化学式为(　　)

A.TiC

B.Ti13C14

C.Ti4C7

D.Ti14C13

答案　D

解析　根据题意可知，图给结构就是其分子结构，分子中含有的原子就是其化学式中含有的原子，根据分子模型计算钛原子个数为14，碳原子个数为13，故选D。

9.下面有关晶体的叙述中，不正确的是(　　)

A.金刚石为网状结构，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＋周围紧邻且距离相等的Na＋共有6个

C.氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻且距离相等的Cl－有8个

D.干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻且距离相等的CO2分子有12个

答案　B

解析　金刚石中由共价键构成的最小的环上有6个碳原子；氯化钠晶体中，每个Na＋周围紧邻且距离相等的Cl－有6个，每个Na＋周围紧邻且距离相等的Na＋有12个；氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻且距离相等的Cl－有8个，每个Cs＋周围紧邻且距离相等的Cs＋有6个；干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻且距离相等的CO2分子有12个。

10.石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层原子中。比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写成CxK，其平面图形如图所示。x的值为(　　)

A.8  B．12  C．24  D．60

答案　A

解析　可选取题图中6个钾原子围成的正六边形为结构单元，每个钾原子被3个正六边形共用，则该结构单元中实际含有的钾原子数为6×＋1＝3，该六边形内实际含有的碳原子数为24，故钾原子数与碳原子数之比为1∶8。

二、选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有1个或2个选项符合题意)

11. 锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断正确的是(　　)

A.该晶体属于共价晶体

B.该晶胞中Zn2＋和S2－数目不相等

C.阳离子的配位数为4

D.氧化锌的熔点大于硫化锌

答案　CD

解析　A项，该晶体属于离子晶体，错误；B项，从晶胞图分析，含有Zn2＋的数目为8×＋6×＝4，S2－位于立方体内，S2－的数目为4，所以该晶胞中Zn2＋与S2－的数目相等，错误；C项，在ZnS晶胞中，1个S2－周围距离最近的Zn2＋有4个，1个Zn2＋周围距离最近的S2－有4个，则S2－的配位数为4，Zn2＋的配位数也为4，正确；D项，ZnO和ZnS中，O2－的半径小于S2－的半径，离子所带的电荷数相等，所以ZnO的熔点大于ZnS，正确。

12.以色列化学家达尼埃尔·谢赫特曼因为发现准晶体而获得2011年诺贝尔化学奖。准晶体原子虽然排列有序，但不具备普通晶体的长程平移对称性，而且原子之间有间隙。下图为晶体平移对称性和准晶体旋转对称性的对比图。下列说法不正确的是(　　)

A.石墨是共价晶体，0.12 g石墨中约含6.02×1021个碳原子

B.与类似普通晶体比较，准晶体延展性较低

C.与类似普通晶体比较，准晶体密度较大

D.普通玻璃属于非晶体，其成分中存在共价键

答案　AC

解析　石墨晶体内存在共价键、大π键，层间以范德华力结合，兼具有共价晶体、金属晶体、分子晶体的特征，为混合型晶体，0.12 g石墨中约含6.02×1021个碳原子，故A错误；由于准晶体不具备普通晶体的长程平移对称性，故与类似普通晶体比较，准晶体延展性较低，故B正确；由于准晶体原子之间有间隙，故与类似普通晶体比较，准晶体密度较小，故C错误；普通玻璃属于非晶体，其成分中存在硅氧共价键，故D正确。

13. 磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，如图为其晶胞，其中的每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是(　　)

A.磷化硼晶体的熔点很低

B.磷化硼晶体的化学式为BP，属于共价晶体

C.磷化硼晶体中每个原子均形成4个共价键

D.磷化硼晶体结构中微粒的空间堆积方式与氯化钠相同

答案　BC

解析　由磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料可知磷化硼属于共价晶体，熔点高，A错误；在磷化硼晶胞中，白球位于体内，共有4个，灰球位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，化学式为BP，磷化硼属于共价晶体，B正确；该晶胞配位数为4，即每个原子均形成4个共价键，C正确；该晶胞中原子的配位数为4，而NaCl晶胞结构中阴、阳离子的配位数均为6，所以磷化硼晶体结构中微粒的空间堆积方式与氯化钠不相同，D错误。

14.有一种蓝色晶体[可表示为：MFey(CN)6]，经研究发现，它的结构特征是Fe3＋和Fe2＋互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN－位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.该晶体的化学式为MFe2(CN)6

B.该晶体熔融可导电，且属于化学变化

C.该晶体属于离子晶体，M呈＋2价

D.晶体中与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－有6个

答案　C

解析　三价铁离子和二价亚铁离子在顶角上，每个离子被八个晶胞共用，故每个晶胞中三价铁离子的数目为4×＝0.5个，同理二价亚铁离子的数目为0.5个，氰根离子位于棱上，被四个晶胞共用，故每个晶胞中氰根离子的数目为12×＝3个，已知化学式为MFey (CN)6，晶胞中离子个数比为Fe3＋∶Fe2＋∶CN－＝1∶1∶6，故晶体的化学式为MFe2(CN)6，A正确；M呈＋1价，C错误；晶体中与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－有6个，D正确。

15.已知冰晶石(Na3AlF6)熔融时的电离方程式为Na3AlF6===3Na＋＋AlF。现有冰晶石的结构单元如图所示，位于大立方体顶点和面心，位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，是图中、中的一种。下列说法正确的是(　　)

A.冰晶石是共价晶体

B.大立方体的体心处代表Al3＋

C.与Na＋距离相等且最近的Na＋有6个

D.冰晶石晶体的密度约为 g·cm－3

答案　D

解析　由冰晶石熔融时能发生电离，可知冰晶石是离子晶体，A错误；每个晶胞中含有的个数为8×＋6×＝4，的个数为12×＋8＝11，根据冰晶石的化学式可知，AlF与Na＋的个数比为1∶3，故与必然表示同一种微粒，即为Na＋，B错误；与Na＋距离相等且最近的Na＋有8个，C错误；晶体的密度为 g·cm－3≈ g·cm－3，D正确。

三、非选择题(本题共5小题，共60分)

16.(7分)(1)在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为______________，提供孤电子对的成键原子是________。

(2)BF3与一定量的水形成(H2O)2·BF3晶体Q，Q在一定条件下可转化为R：

晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及________(填序号)。

a.离子键　　　　b．共价键　　　　c．配位键

  d．金属键  e．氢键  f．范德华力

(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间结构，[Cu(OH)4]2－的结构可用示意图表示为______________________。

答案　(1)配位键　N　(2)ad

(3)

解析　(1)[Ni(NH3)6]2＋为一种配离子，Ni2＋与NH3之间以配位键成键，NH3中的N原子提供孤电子对。

(2)水分子和分子间存在氢键和范德华力，水分子和分子内均存在共价键，B和O之间存在配位键。

(3)Cu2＋中存在空轨道，而OH－中O原子有孤电子对，故O与Cu之间以配位键结合。

17.(10分)CaF2晶胞结构如图Ⅰ所示，Cu晶体中铜原子堆积方式如图Ⅲ所示，图Ⅱ为H3BO3晶体结构图(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)。

(1)图Ⅰ所示的晶胞中离Ca2＋最近且等距离的Ca2＋数为________，图Ⅲ中未标号的Cu原子形成晶体后周围最紧邻的Cu原子数为________。

(2)H3BO3晶体中B原子的杂化方式为________。

(3)三种晶体熔点由高到低的顺序为______________(填化学式)，H3BO3晶体受热熔化时克服的微粒之间的相互作用为______________________________。

答案　(1)12　12　(2)sp2　(3)CaF2>Cu>H3BO3　分子间作用力(或氢键和范德华力)

解析　(1)题图Ⅰ所示晶胞结构中，离Ca2＋最近且等距离的Ca2＋数为12；题图Ⅲ中未标号的铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为3＋6＋3＝12。

(2)H3BO3中B的价层电子对数为3，故硼原子采取sp2杂化。

(3)CaF2为离子晶体，Cu为金属晶体，H3BO3为分子晶体，三种晶体熔点由高到低的顺序为CaF2>Cu>H3BO3；在H3BO3晶体中，层内H3BO3分子间形成氢键，层与层之间存在范德华力，故H3BO3晶体熔化时克服的微粒之间的相互作用为范德华力和氢键。

18.(15分)碳是地球上组成生命的最基本元素之一，可以sp3、sp2和sp杂化轨道成共价键，具有很强的结合能力，与其他元素结合成不计其数的无机物和有机化合物，构成了丰富多彩的世界。碳及其化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：

(1)基态碳原子核外有________种空间运动状态的电子，其价电子排布图为________。

(2)光气的分子式为COCl2，又称碳酰氯，是一种重要的含碳化合物，其分子空间结构为________，其碳原子杂化轨道类型为________杂化。

(3)碳的另一种同素异形体——石墨，其晶体结构如图所示，虚线勾勒出的是其晶胞。则石墨晶胞含碳原子个数为________个。

答案　(1)6　　(2)平面三角形　sp2　(3)4

解析　(1)基态碳原子核外有6个电子，根据泡利原理，在同一原子中不可能有运动状态完全相同的电子，所以基态碳原子有6种空间运动状态的电子，价电子排布图为。

(2)光气的结构式为CClClO，其中的C原子采用sp2杂化，分子的空间结构为平面三角形。

(3)石墨的晶胞如图所示：，每个晶胞中碳原子个数为4×＋4×＋2×＋2×＋2×＋1＝4。

19.(12分)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。

(1)Cu2＋基态核外电子排布式为__________________。

(2)SO的空间结构为________(用文字描述)；Cu2＋与OH－反应能生成[Cu(OH)4]2－，[Cu(OH)4]2－中的配位原子为____________(填元素符号)。

(3)抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为________；推测抗坏血酸在水中的溶解性：________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。

(4)一个Cu2O晶胞(见图2)中，Cu原子的数目为________。

答案　(1)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9　(2)正四面体　O　(3)sp3、sp2　易溶于水　(4)4

解析　(1)Cu的原子序数为29，Cu基态核外电子排布式为[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1，因此Cu2＋基态核外电子排布式为[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。

(2)SO中的S原子价层电子对数＝＝4，孤电子对数为0，因此空间结构为正四面体。Cu2＋有空轨道，OH－中的O有孤电子对，因此两者可形成配位键，即配位原子为O。

(3)碳碳双键和碳氧双键中的碳原子可形成3个σ键，这三个碳原子的轨道杂化类型为sp2，其他的碳原子形成的是4个σ键，这些碳原子的轨道杂化类型为sp3。由抗坏血酸分子的结构简式可知，该分子中碳原子个数较少，但含有4个羟基，而羟基为亲水基团，因此抗坏血酸易溶于水。

(4)由题给图示可知，一个晶胞中白球的个数＝8×＋1＝2；灰球的个数＝4，因此白球代表的是O原子，灰球代表的是Cu原子，即Cu原子的数目为4。

20.(16分)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe­Sm­As­F­O组成的化合物。回答下列问题：

(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为________，其沸点比NH3的________(填“高”或“低”)，其判断理由是________________________________________________________________________。

(2)Fe成为阳离子时首先失去____________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为____________。

(3)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。

(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。

图中F－和O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1－x代表，则该化合物的化学式表示为__________________；通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们的关系表达式：ρ＝________________g·cm－3。

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，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为，则原子2和3的坐标分别为________、________。

答案　(1)三角锥形　低　NH3分子间存在氢键　

(2)4s　4f5　(3)小于　

(4)SmFeAsO1－xFx　　(，，0)　

解析　(2)Fe的价层电子排布式为3d64s2，成为阳离子时首先失去的是4s轨道的电子。Sm3＋是Sm原子失去3个电子形成的，Sm的价层电子排布式为4f66s2，失去3个电子时，首先失去6s轨道上的2个电子，再失去4f轨道上的1个电子，因此Sm3＋的价层电子排布式为4f5。

(3)O2－和F－的核外电子层结构相同，F－的核电荷数大，因此F－的半径小。

(4)由题图可知，As、Sm都在晶胞的面上，该晶胞中As的原子个数＝4×＝2，Sm的原子个数＝4×＝2，Fe在晶胞的棱上和体心，Fe的原子个数＝1＋4×＝2，F－和O2－在晶胞的顶点和上下底面，F－和O2－的个数和＝2×＋8×＝2，已知F－和O2－的比例依次为x和1－x，所以该物质的化学式为SmFeAsO1－xFx。1个晶胞的质量＝，晶胞的体积＝a2c×10－30cm3，所以晶胞的密度

＝。根据图1中原子1的坐标为，可看出原子2的z轴为0，x、y轴均为，则原子2的坐标为；原子3的x、y轴均为0，z轴为，则原子3的坐标为。