14 晶体结构与物质性质-2022年高考化学回归课本巩固练习

这是一份14 晶体结构与物质性质-2022年高考化学回归课本巩固练习，共6页。试卷主要包含了基础知识填空等内容，欢迎下载使用。
(1)冰和碘晶体中相互作用力相同(×)
(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性排列(√)
(3)凡有规则外形的固体一定是晶体(×)
(4)固体SiO2一定是晶体(×)
(5)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”(×)
(6)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X-射线衍射实验(√)
(7)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子(√)
(8)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子(×)
(9)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高(×)
(10)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低(×)
(11)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体(√)
二、基础知识填空
1．在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。
(1)其中只含有离子键的离子晶体是_____________________________________________。
(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是________________________。
(3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是__________。
(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是__________。
(5)其中含有极性共价键的非极性分子是______________________________________。
(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________。
(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是________________________。
(8)其中含有极性共价键的原子晶体是__________________________________。
(9)不含共价键的分子晶体是__________，只含非极性共价键的原子晶体是____________。
答案：(1)NaCl、Na2S (2)NaOH、(NH4)2S (3)(NH4)2S (4)Na2S2
(5)CO2、CCl4、C2H2 (6)C2H2 (7)H2O2 (8)SiO2、SiC (9)晶体氩 晶体硅、金刚石
2．(1)在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，下图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为________。
(2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为________。
答案：(1)MgB2 (2)BOeq \\al(－,2)
3．已知下图所示晶体的硬度很可能比金刚石大，且原子间以单链结合，试根据下图确定该晶体的化学式为________________。
答案：B3A4
4．(1) CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。
(2)氧和钠的氢化物所属的晶体类型分别为____________和____________。
答案：(1)分子 (2)分子晶体 离子晶体
5．(1)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，其化学键类型是__________。
(2) Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________________。
(3)Ge单晶具有金刚石型结构，其微粒之间存在的作用力是__________。
(4)单质铜及镍都是由________键形成的晶体。
答案：(1)离子键 (2)离子键和π键(Πeq \\al(6,4)键) (3)共价键 (4)金属
6．(1)K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是____________________________。
(2)在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为___________________________，原因是_________________________________________。
(3)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是
________________________________________________________________________。
(4)单质氧有两种同素异形体，其中沸点高的是________(填分子式)，原因是____________________。
答案：(1)K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱
(2)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性分子，水中氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大
(3)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体
(4)O3 O3相对分子质量较大，范德华力较大
7．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，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。
在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于______位置，O处于______位置。
答案：体心 棱心
8．钙钛矿晶体的晶胞结构如图所示，则该晶体的化学式为________________。晶胞中的原子可用x、y、z组成的三数组来表示它在晶胞中的位置，称为原子坐标。已知原子坐标为A(0,0,0)，B(0，eq \f(1,2)，0)；则Ca的原子坐标为__________。
答案：CaTiO3 (eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))
9．(1)晶胞有两个基本要素：
①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0)；B为(eq \f(1,2)，0，eq \f(1,2))；C(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，0)。则D原子的坐标参数为________。
②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度为__________________g·cm－3(列出计算式即可)。
(2)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
②若合金的密度为d g·cm－3，晶胞参数a＝________nm。
答案：(1)①(eq \f(1,4)，eq \f(1,4)，eq \f(1,4)) ②eq \f(8×73,6.02×565.763)×107
(2)①3∶1 ②eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(251,6.02×1023×d)))×107
解析 (2)①根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×eq \f(1,2)＝3，镍原子的个数为8×eq \f(1,8)＝1，则铜原子和镍原子的数量比为3∶1；②根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为d g·cm－3，根据ρ＝eq \f(m,V)，则晶胞参数a＝eq \r(3,\f(251,dNA))×107 nm。
10．用晶体的X-射线衍射法对Cu的测定得到以下结果：Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如下图)，已知该晶体的密度为9.00 g·cm－3，晶胞中该原子的配位数为________；Cu的原子半径为____________________cm(阿伏加德罗常数为NA，要求列式计算)。
答案：12 eq \f(\r(2),4)× eq \r(3,\f(4×64,9.00×6.02×1023)) cm≈1.28×10－8
解析 设晶胞的边长为a cm，则a3·ρ·NA＝4×64
a＝ eq \r(3,\f(4×64,ρ·NA))
面对角线为eq \r(2)a
面对角线的eq \f(1,4)为Cu原子半径r＝eq \f(\r(2),4)× eq \r(3,\f(4×64,9.00×6.02×1023)) cm≈1.28×10－8cm。
11．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)。
答案：eq \f(\r(3),4)× eq \r(3,\f(388,d NA×10－21))
解析 该晶胞中，S2－有eq \f(1,8)×8＋eq \f(1,2)×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eq \f(\f(4×(65＋32),NA),(a×10－7)3)＝d，解得a＝eq \r(3,\f(388,dNA×10－21))nm，由于1个Zn2＋周围有4个S2－，且形成了边长为eq \f(\r(2),2)×eq \r(3,\f(388,dNA×10－21))nm的正四面体，所以Zn2＋与S2－的最短核间距为：eq \f(\r(6),4)×eq \f(\r(2),2)×eq \r(3,\f(388,dNA×10－21))＝eq \f(\r(3),4)×eq \r(3,\f(388,dNA×10－21))nm。
12．铜与氧元素形成的晶胞如下图所示：
晶胞中Cu均匀地分散在立方体内部，a、b的坐标参数依次为(0,0,0)、(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))，则d的坐标参数为______，已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，NA是阿伏加德罗常数的值，则晶胞参数为________cm(列出计算式即可)。
答案：(eq \f(3,4)，eq \f(3,4)，eq \f(1,4)) eq \r(3,\f(288,ρNA))
解析 由晶胞示意图可知，位于顶点的a和体心的b的坐标参数依次为(0,0,0)、(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))，d位于体对角线的eq \f(1,4)处，则d的坐标参数为(eq \f(3,4)，eq \f(3,4)，eq \f(1,4))；晶胞中Cu原子的个数为4，O原子的个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2，则化学式为Cu2O，Cu2O的摩尔质量为144 g·ml－1，设晶胞的参数为a，晶胞的质量为a3ρ＝eq \f(2,NA)×144，则a＝eq \r(3,\f(288,ρNA))cm。
13．2011年，我国将镓列为战略储备金属，我国的镓储量约占世界储量的80%以上。砷化镓也是半导体材料，其结构与硫化锌类似，其晶胞结构如下图所示：
(1)原子坐标参数是晶胞的基本要素之一，表示晶胞内部各原子的相对位置。图中A(0,0,0)、B(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，0)、C(1，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))，则此晶胞中，距离A球最远的黑球的坐标参数为________。
(2)若砷和镓的原子半径分别为a cm和b cm，砷化镓的摩尔质量为M g·ml－1，密度为ρ g·cm－3，晶胞中原子体积占空间体积百分率(即原子体积的空间占有率)为__________________(用含a、b、M、ρ、NA的代数式表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。
答案 (1)(eq \f(3,4)，eq \f(3,4)，eq \f(3,4)) (2)eq \f(4NAρπ(a3＋b3),3M)×100%
解析 (1)晶胞中距离A球最远的黑球与A球的连线处于晶胞体对角线上，根据几何原理，二者距离等于体对角线长度的eq \f(3,4)，该黑色球距离各坐标平面距离均为晶胞棱长的eq \f(3,4)，由坐标参数可知晶胞棱长为1，故该黑色球到各坐标平面的距离均为eq \f(3,4)，故该黑色球的坐标参数为(eq \f(3,4)，eq \f(3,4)，eq \f(3,4))。
(2)设阿伏加德罗常数为NA ml－1，晶胞中Ga原子数目＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，As原子数目＝4，晶胞相当于有4个“GaAs”，晶胞质量＝4×eq \f(M,NA)g，晶胞中Ga、As原子总体积＝4×eq \f(4,3)π(a3＋b3)cm3，晶胞的体积为eq \f(4M,ρNA)cm3，晶胞中原子体积占空间体积百分率(即原子体积的空间占有率)为eq \f(4×196,NA×(0.564×10－7)3)×100%。
14．利用新制的Cu(OH)2检验醛基时，生成砖红色的Cu2O，其晶胞结构如下图所示。
(1)该晶胞原子坐标参数A为(0,0,0)；B为(1,0,0)；C为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))。则D原子的坐标参数为________，它代表__________原子。
(2)若Cu2O晶体的密度为d g·cm－3，Cu和O的原子半径分别为rCu pm和rO pm，阿伏加德罗常数的值为NA，列式表示Cu2O晶胞中原子的空间利用率为________________。
答案 (1)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4))) Cu
(2)eq \f(πdNA(2r\\al(3,Cu)＋r\\al(3,O))×10－30,108)×100%
解析 (1)根据晶胞的结构，D在A和C中间，因此D的坐标是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))，白色的原子位于顶点和体心，个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2，D原子位于晶胞内，全部属于晶胞，个数为4，根据化学式，推出D为Cu。(2)空间利用率是晶胞中球的体积与晶胞体积的比值，晶胞中球的体积为(4×eq \f(4,3)πreq \\al(3,Cu)＋2×eq \f(4,3)πreq \\al(3,O))×10－30cm3，晶胞的体积可以采用晶胞的密度进行计算，即晶胞的体积为eq \f(2×144,NA×d)cm3，因此空间利用率为eq \f(4×196,NA×(0.564×10－7)3)×100%。