第3章不同聚集状态的物质与性质单元练习

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第3章不同聚集状态的物质与性质单元练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．下列晶体性质的比较中不正确的是A．沸点：NH3>PH3B．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4C．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．硬度：金刚石>碳化硅>晶体硅2．有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为1∶2D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE3．下列有关晶胞的叙述错误的是A．晶胞是描述晶体结构的基本单元B．整块晶体中，相邻晶胞之间没有间隙C．晶体中晶胞的形状及其内部的原子个数完全相同，而几何排列及取向可以不同D．晶胞都是平行六面体4．钙钛矿晶体的晶胞结构如图所示，下列说法不正确的是。A．晶体的化学式为：B．其组成元素中电负性最大的是：OC．Ti的基态原子价层电子排布式为：D．金属离子与氧离子间的作用力为共价键5．用NA表示阿伏加德罗常数的是，下列叙述中不正确的是A．1mol金刚石晶体中含有碳碳单键的数目是2NAB．12g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5 NAC．1mol二氧化硅晶体中含有硅氧单键的数目为4NAD．1molP4晶体中，P-P键的数目为4NA6．下列晶体的堆积方式符合如图所示的是A．金刚石 B．干冰 C．冰 D．NaCl7．图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H。下列有关说法正确的是A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构B．冰晶体具有空间网状结构，是共价晶体C．水分子间通过键形成冰晶体D．冰融化后，水分子之间的空隙增大8．碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示，下列说法不正确的是A．在石墨烯晶体中，每个正六元环拥有的共价键和碳原子数之比为3：2B．石墨烯中含碳碳双键C．金刚石晶体中，碳原子采用杂化D．金刚石晶体中最小的碳环上有6个碳原子9．分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，因此又名足球烯，如图所示，在分子中每个碳原子均与周围相邻的其他3个碳原子相连，60个碳原子组成若干个正六边形和正五边形，碳均为价。则下列有关说法中不正确的是A．的熔点比石墨的熔点低B．分子中碳原子的杂化方式与甲烷中碳原子的不完全相同C．分子中只含键、不含键D．影响足球烯的熔、沸点的是分子间作用力10．某化学兴趣小组在学完分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔、沸点，记录如下：根据表中数据分析，属于分子晶体的是A． B．C． D．11．根据如表的数据，判断下列说法正确的是A．晶格能的大小只与阴、阳离子电荷数有关B．晶格能越大，即阴、阳离子间的静电引力越强，晶体的熔点就越高，硬度就越大C．NaF晶体比NaCl晶体稳定D．表中物质CaO的晶体最稳定12．邻、间、对三种硝基苯酚的结构简式和熔点信息见表。下列说法错误的是A．电负性大小顺序为O>N>CB．三种化合物都是分子晶体C．对硝基苯酚形成分子间氢键，其熔、沸点较高D．三种硝基苯酚的化学性质完全相同13．铁有三种同素异形体，三种晶体在不同温度下可以发生转化。如图是三种晶体的晶胞，下列说法正确的是A．三种同素异形体的性质相同B．晶体是非密置层在三维空间堆积形成的C．晶体中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个D．将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同14．下列有关晶体叙述中，正确的是A．熔点；沸点B．熔点；沸点C．共价晶体的构成粒子是分子，故共价晶体都不导电D．金属晶体的导电、导热性均与自由电子密切相关二、多选题15．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。层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是A．正硼酸晶体属于分子晶体B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关C．分子中硼原子杂化轨道的类型为sp2D．1 mol H3BO3晶体中含有2 mol氢键三、实验题16．晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单元称之为晶胞。NaCl晶体的晶胞如右图所示。 随着科学技术的发展，测定阿伏加德罗常数的手段越来越多，测定精确度也越来越高。现有一简单可行的测定方法，具体步骤如下：①将固体食盐研细，干燥后，准确称取m gNaCl固体并转移到定容仪器A中。②用滴定管向仪器A中加苯，并不断振荡，继续加苯至A仪器的刻度线，计算出NaCl固体的体积为VmL。回答下列问题：⑴步骤①中A仪器最好用__________________(填仪器名称)。⑵能否用胶头滴管代替步骤②中的滴定管______，其原因是____________。⑶能否用水代替苯_______，其原因是______________________。⑷经X射线衍射测得NaCl晶胞中最邻近的Na+ 和Cl- 平均距离为acm，则利用上述方法测得的阿伏加德罗常数的表达式为NA=_______________________。四、元素或物质推断题17．A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的前四周期元素，A元素原子最外层电子数是其内层电子数的2.5倍，B元素是地壳中含量最高的元素，C元素的最高化合价和最低化合价的代数和等于0，D元素的单质可用于自来水消毒杀菌，E元素位于周期表的ⅥB族，F的基态原子中有4个未成对电子。(1)A元素单质的结构式为_______；基态E元素原子价层电子排布图为_______。(2)在A的氢化物A2H4分子中，A原子轨道的杂化类型是_______；A与B形成的A的立体构型为_______。(3)火箭推动剂由A2H4和H2B2组成，加热反应时有A元素的单质生成，写出该化学反应方程式：_______。(4)写出酸性条件下，E元素的离子E2和D元素的阴离子反应的离子方程式：_______。(5)基态F3+未成对电子数为_______个；F3+与SCN—络合得到多种配合物，其中配位数为5的配合物的阴离子为_______(填化学式)。(6)元素B与E形成的一种化合物广泛应用于录音磁带上，其晶胞如图所示。若晶胞参数为a pm，NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的密度为_______g·cm-3。五、结构与性质18．碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：回答下列问题：(1)金刚石、石墨、C60.、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_______。(2)石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式_______。(3)C60属于_______晶体。(4)石墨晶体中，层内C-C键的键长为142 pm，而金刚石中C-C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C-C间的σ键，而石墨层内的C-C间不仅存在σ键，还有_______键。(5)若金刚石晶胞的晶胞参数a=365.6 pm，其密度为_______g·cm-3(列出计算式即可)。(6)Ge与C是同族元素，比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_______。(7)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。①关于这两种晶体的说法，正确的是_______(填序号)。a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大  b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软c．两种晶体中的B-N键均为共价键          d．两种晶体均为分子晶体② NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一、1molNH4BF4含有_______mol配位键。19．铁被誉为“第一金属”，铁及其化合物在生活中被广泛应用。(1)基态的简化电子排布式为_______。(2)实验室可用KSCN、苯酚()来检验。N、O、S三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_______(用元素符号表示)，苯酚中碳原子的杂化轨道类型为_______。(3)FeCl3的熔点为306℃，沸点为315℃。的晶体类型是_______。常作补铁剂，的立体构型是_______。(4)羰基铁[]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1mol 分子中含_______mol键。(5)氧化亚铁晶体的晶胞如图所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为，代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与紧邻且等距离的数目为_______；与最短核间距为_______pm(列出表达式即可)。熔点/℃801712190-68782沸点/℃14651418178571600离子化合物离子电荷数核间距/晶格能/熔点/℃摩氏硬度12319239933.212827868012.52210379128526.52240340126144.5化合物邻硝基苯酚间硝基苯酚对硝基苯酚结构简式熔点(℃)4596114GeCl4GeBr4GeI4熔点/℃−49.526146沸点/℃83.1186约400参考答案：1．C【详解】A项中注意NH3分子间存在氢键，故沸点NH3>PH3，正确；B项中三种物质的组成和结构相似，且均为分子晶体，熔点随相对分子质量的增大而升高，正确；C项中白磷和冰都是分子晶体，硬度小，而二氧化硅是共价晶体，硬度大，错误；D 项中的三种物质都是共价晶体，由于原子半径CC—Si>Si—Si，而键能越大，共价晶体的硬度越大，正确。2．D【详解】在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个，所以钠离子的配位数是6，故A正确；在CaF2晶体中，Ca2＋位于晶胞的顶点和面心，晶胞中含有Ca2＋的个数为8×＋6×＝4，故B正确；在金刚石晶体中，每个碳原子形成4个共价键，每两个碳原子形成一个共价键，则每个碳原子形成的共价键平均为4×＝2，所以在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键数之比为1∶2，故C正确；气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子，4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，故D错误。3．C【详解】晶胞是晶体微观空间里的一个基本重复单元，A正确；在晶体中，晶胞是最小的结构单元，在它的上、下、前、后、左、右无隙并置地排列着无数晶胞，“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙，B正确；晶体中晶胞的排列及取向是完全相同的，C错误；晶体结构一般来说，晶胞为平行六面体，D正确。4．D【详解】A．根据晶胞结构图，晶胞中，Ca原子数为1，Ti原子数为，O原子数为 ，晶体的化学式为，A正确；B．组成元素中电负性为O＞Ti＞Ca，B正确；C．Ti的基态原子价层电子为最外层电子加次外层d电子，其排布式为，C正确；D．金属离子与氧离子间的作用力为离子键，D错误；答案选D。5．D【详解】A．在金刚石晶体中，每个C原子与周围的4个C原子以单键相连，平均每个C原子形成2个碳碳单键，则1mol金刚石晶体中含有碳碳单键的数目是2NA，A正确；B．在石墨烯中，6个C原子形成1个六元环，平均每个C原子形成3个六元环，则平均1个六元环含有2个C原子，12g石墨烯(单层石墨)的物质的量为1mol，则含有六元环的个数为×NAmol-1=0.5 NA，B正确；C．在二氧化硅晶体中，每个Si原子与4个O原子相连，每个O原子与2个Si原子相连，则平均每个“SiO2”中含有硅氧键的数目为2+=4，所以1mol二氧化硅晶体中含有硅氧单键的数目为4NA，C正确；D．1个P4分子中含有6个P-P键，则1molP4晶体中，P-P键的数目为6NA，D不正确；故选D。6．B【分析】图中堆积方式为面心立方密堆积。【详解】A．金刚石的晶胞结构为正四面体结构，A不符合题意；B．干冰为面心立方密堆积结构，B符合题意；C．冰的晶胞为正四面体结构，C不符合题意；D．NaCl的晶胞结构为面心立方密堆积，但晶胞中心还有一个离子，与图中结构不同，D不符合题意；故选B。7．A【详解】A．如图所示，每个水分子可以与另外四个水分子之间形成氢键，从而形成四面体结构，A正确；B．冰晶体属于分子晶体，B错误；C．冰晶体中的水分子主要是靠氢键结合在一起，氢键不是化学键，而是一种分子间作用力，C错误；D．冰晶体中形成的氢键具有方向性和饱和性，故水分子间由氢键连接后，分子间空隙变大，而冰融化成水后，体积减小，水分子之间空隙减小，D错误；故选A。8．B【详解】A．在石墨烯晶体中，最小的环为六元环，每个碳原子连接3个C-C化学键，每个六元环占有的碳原子数为6=2个，个数比为3:2，A正确；B．石墨烯晶体中，单层上的碳原子除形成单键外，还形成大键，不存在碳碳双键，B错误；C．金刚石晶体中，每个碳原子形成4个键，采用杂化，C正确；D．由金刚石晶体结构模型可知，最小的环为6元环，D正确；答案选B。9．C【详解】A．C60为分子晶体，三态变化破坏较弱的范德华力，熔点低；而石墨是混合型晶体，三态变化破坏共价键和分子间作用力，故其熔点高，则C60的熔点比石墨的熔点低，A项正确；B．C60分子中碳原子的杂化方式为sp2和sp3，甲烷分子中只含有单键碳原子，碳原子的杂化方式为sp3，两者杂化方式不完全相同，B项正确；C．由C60的结构可知，分子中既含σ键、又含π键，C项错误；D．C60为分子晶体，影响足球烯的熔、沸点的是分子间作用力，D项正确；故选C。10．B【分析】由表中氯化物熔、沸点可知，一般情况下，熔、沸点较低的是分子晶体，熔沸点较高的是离子晶体。【详解】由分析可知，SiCl4、AlCl3的熔沸点都很低，因此形成的晶体是分子晶体。NaCl、MgCl2、CaCl2的熔沸点很高，所以形成的晶体应该是离子晶体，通过离子键结合，故B正确；故答案选B。11．C【详解】A．根据表中的数据可知，晶格能的大小还与阴、阳离子之间的核间距有关，A错误；B．离子键本质是阴、阳离子间的静电作用，不只是引力，还有斥力，晶格能越大，即阴、阳离子间的静电作用越强，晶体的熔点就越高，硬度就越大，B错误；C．晶格能越大，晶体越稳定，晶格能：，故晶体比晶体稳定，C正确；D．晶格能越大，晶体越稳定，表中所列物质中的晶体最稳定，D错误；故选C。12．D【详解】A．同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大，则O、N、C的电负性大小顺序为：O>N>C，A项正确；B．三种化合物的熔点较低，故三种化合物都是分子晶体，B项正确；C．三者相对分子质量相同而熔点差距大，可推断：对硝基苯酚易形成分子间氢键，使熔沸点升高，C项正确；D．三种硝基苯酚结构不同，所以化学性质不完全相同，D项错误；答案选D。13．C【详解】A．结构决定性质，三种铁的晶胞结构不同，物理性质不相同，但铁的原子结构一样，化学性质几乎完全相同，但故A错误；B．δ-Fe晶体和α-Fe晶体都是非密置在三维空间堆积而成的，γ-Fe晶体不是，故B错误；C．α-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子是相邻顶点上铁原子，前后左右上下，共6个，故C正确；D．将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，温度不同，分别得到α-Fe、γ-Fe、δ-Fe，晶体类型不相同，故D错误；故选：C。14．D【详解】A．组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，熔、沸点越高，所以熔点；由于存在分子间氢键，故沸点，A错误；B．是共价晶体，是分子晶体，所以熔点；碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低，因此沸点，B错误；C．共价晶体的构成粒子是原子，共价晶体一般不导电，C错误；D．金属晶体的导电、导热性均与自由电子密切相关，D正确；故选：D。15．AC【详解】正硼酸晶体中存在H3BO3分子，且该晶体中存在氢键，说明硼酸由分子构成，是分子晶体，A正确；分子的稳定性与分子内的B—O、H—O共价键有关，与氢键无关，B错误；B只形成了3个单键，没有孤电子对，所以采取sp2杂化，C正确；根据图示，1个硼酸分子形成了6个氢键，但每个氢键是2个硼酸分子共用的，所以平均一个硼酸分子含3个氢键，则1 mol  H3BO3的晶体中含有3 mol氢键，D错误。16． 容量瓶 否 实验中需要准确量取苯的体积 否 若用水代替苯，NaCl会溶解，造成NaCl的体积不能准确测定出来 【分析】(1)容量瓶为定容仪器，能够较准确的测定体积；(2)实验中需要准确量取苯的体积，因此不能用胶头滴管代替滴定管；(3)NaCl会溶解，造成NaCl的体积不能准确测定出来；(4)由实验中NaCl的质量与体积，可以得到NaCl晶体的密度，均摊法计算晶胞中Na+、Cl-数目，用阿伏加德罗常数表示出晶胞质量，最近的Na+与Cl-间的平均距离为acm，则晶胞棱长=2a cm，而晶胞质量等于晶体密度与晶胞体积乘积，联立计算。【详解】(1)能够较准确的测定NaCl固体体积，所以步骤①中仪器最好用容量瓶；(2)实验中需要准确量取苯的体积，因此不能用胶头滴管代替滴定管；(3)不能用水代替苯，若用水代替苯，NaCl会溶解，造成NaCl的体积不能准确测定出来；(4)NaCl的密度为g/cm3，最近的Na+与Cl-间的平均距离为acm，则晶胞棱长=2a cm，NaCl晶胞的体积=(2a)3cm3，晶胞中Na+离子数目=1+12×=4、Cl-数目=8×+6×=4，则NaCl晶胞的质量=g=g/cm3×(2a)3cm3，整理得NA=。17．(1) N≡N (2) sp3 V形(3)N2H4+2H2O2N2↑+4H2O(4)Cr2O+6Cl—+14H+=2Cr3++3Cl2↑+7H2O(5) 5 Fe(CN)(6)×1030【分析】A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的前四周期元素，B元素是地壳中含量最高的元素，则B为O元素；A元素原子最外层电子数是其内层电子数的2.5倍，则A为N元素；C元素的最高化合价和最低化合价的代数和等于0，则C为Si元素；D元素的单质可用于自来水消毒杀菌，则D为Cl元素；E元素位于周期表的ⅥB族，则E为Cr元素；F的基态原子中有4个未成对电子，则F为Fe元素。【详解】（1）氮气的分子式为N2，结构简式为N≡N；铬元素的原子序数为24，价电子排布式为3d54s1，排布图为，故答案为：N≡N；；（2）联氨分子中氮原子的价层电子对数为4，氮原子的杂化类型为sp3杂化；亚硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为1，则亚硝酸根离子的空间构型为V形，故答案为：sp3；V形；（3）由题意可知，联氨与过氧化氢共热反应生成氮气和水，反应的化学方程式为N2H4+2H2O2N2↑+4H2O，故答案为：N2H4+2H2O2N2↑+4H2O；（4）由题意可知，酸性条件下重铬酸根离子与氯离子反应生成铬离子、氯气和水，反应的离子方程式为Cr2O+6Cl—+14H+=2Cr3++3Cl2↑+7H2O，故答案为：Cr2O+6Cl—+14H+=2Cr3++3Cl2↑+7H2O；（5）铁元素的原子序数为26，铁离子的价电子排布式为3d5，则铁离子的未成对电子数为5；铁离子与硫氰酸根离子形成配位数为5的阴离子为Fe(CN)，故答案为：5；Fe(CN)；（6）由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和体心的铬原子个数为8×+1=2，位于面心和体内的氧原子个数为4×+2=4，则晶胞的化学式为CrO2，设晶胞的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=a×103×d，解得d=×1030，故答案为：×1030。18．(1)同素异形体(2)sp2(3)分子(4)π(5)(6)GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸点依次升高，主要原因是它们都形成分子晶体，分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间的作用力依次增大(7) bc 2【详解】（1）金刚石、石墨、C60.、碳纳米管等都是碳元素的单质，它们互为同素异形体。答案为：同素异形体；（2）石墨烯(指单层石墨)中，碳原子的价层电子对数为3，碳原子的杂化形式为sp2。答案为：sp2；（3）C60的熔沸点低，由分子构成，属于分子晶体。答案为：分子；（4）石墨晶体中，层内C-C键的键长为142 pm，而金刚石中C-C键的键长为154 pm，则石墨层内碳碳键长短，键能大，表明碳碳原子间除含有σ键外，还有其他的作用力，则其原因是金刚石中只存在C-C间的σ键，而石墨层内的C-C间不仅存在σ键，还有π键。答案为：π；（5）金刚石晶胞中，含有的C原子数为=8，晶胞参数a=365.6 pm，其密度为=g·cm-3。答案为：；（6）Ge与C是同族元素，表中锗的卤化物为GeCl4、GeBr4、GeI4，它们都构成正四面体结构的分子，熔点和沸点依次升高，则其变化规律及原因：GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸点依次升高，主要原因是它们都形成分子晶体，分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间的作用力依次增大。答案为：GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸点依次升高，主要原因是它们都形成分子晶体，分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间的作用力依次增大；（7）①a．立方相氮化硼的结构类似于金刚石，晶胞内只含有σ键，碳原子构成正四面体结构，所以硬度大，a不正确；b．六方相氮化硼层间不存在化学键，只存在分子间作用力，所以作用力小，质地软，b正确；c．B、N都为非金属元素，两种晶体中的B-N键均为共价键，c正确；d．两种晶体中，前者为混合型晶体，后者为共价晶体，d不正确；故选bc；② NH4BF4(氟硼酸铵)由和构成，两种离子中各含有1个配位键，所以1molNH4BF4含有2mol配位键。答案为：bc；2。【点睛】在石墨晶体中，层内原子间形成共价键，类似于共价晶体，石墨能导电，类似于金属晶体，石墨层内原子间只存在分子间作用力，类似于分子晶体，所以石墨是混合型晶体。19．(1)(2) 杂化(3) 分子晶体 正四面体形(4)10(5) 12 【详解】（1）铁原子序数为26，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去4s能级上2个电子生成Fe2+，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，简化电子排布式为[Ar]3d6。（2）同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小即第一电离能O＞S，氮元素2p能级处于半满稳定状态，能量低，氮元素的第一电离能高于同周期相邻元素第一电离能，所以第一电离能N＞O＞S；苯酚为苯上的一个H原子被-OH取代而成，苯和苯酚均为平面结构，C原子采取sp2杂化。（3）FeCl3的熔点为306℃，沸点为315℃，氯化铁熔沸点较低，则氯化铁属于分子晶体；中S原子价层电子对个数=4+且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论知，该微粒空间构型为正四面体形。（4）CO中含有一个σ键，Fe(CO)5分子含有5个CO和5个配位键，所以1个Fe(CO)5分子含10个σ键，则1molFe(CO)5分子中含10molσ键。（5）氧化亚铁晶体中，Fe2+位于晶胞的面心和顶点，以面心的Fe2+为例，同一个面内与其等距离的Fe2+位于顶点处，共4个，这样的面有3个，因此与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目有4×3=12个。根据均摊法可知，一个晶胞中有Fe2+4个，O2-4个，棱长=，Fe2+与O2-最短核间距=×=。