2020届高考化学总复习——第十一章 课时跟踪练(三十七)

课时跟踪练(三十七)　晶体结构与性质

1．下列说法正确的是(　　)

A．离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子

B．金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子，电子定向运动

C．分子晶体的熔、沸点很低，常温下都呈液态或气态

D．原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合

解析：A项，离子晶体中每个离子周围不一定吸引6个带相反电荷的离子，如CsCl晶体中每个Cs＋吸引8个Cl－；B项，金属晶体中的自由电子不是因为外电场作用产生的；C项，分子晶体不一定是液态或气态，可能为固态，如I2、S8等。

答案：D

2．下列晶体的分类正确的一组是(　　)

解析：A项中固态Ar为分子晶体；B项中H2SO4为分子晶体、石墨是混合型晶体；D项中玻璃是非晶体。

答案：C

3．下面有关晶体的叙述不正确的是(　　)

A．金刚石网状结构中，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＋周围距离相等的Na＋共有6个

C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－

D．干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子

解析：氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等的Na＋共12个，每个Na＋周围距离相等且最近的Cl－共有6个。

答案：B

4．如图为碘晶体晶胞结构，下列有关说法正确的是(　　)

A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层状结构

B．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子

C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体

D．碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力

解析：由题图可知，在立方体的顶面上，有5个I2，4个方向相同，结合其他面考虑可知A选项正确；每个晶胞中有4个碘分子，B选项错误；此晶体是分子晶体，C选项错误；碘原子间只存在非极性共价键，范德华力存在于分子与分子之间，D选项错误。

答案：A

5．下列数据是对应物质的熔点(℃)。据此做出的下列判断中错误的是(　　)

A.铝的化合物的晶体中有的是离子晶体

B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体

C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体

D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体

解析：A项，氧化铝的熔点高，属于离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，正确；B项，表中只有BCl3、AlCl3和干冰是分子晶体，错误；C项，同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，如CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，正确；不同族的氧化物可形成相同类型的晶体，如Al2O3和Na2O都是离子晶体。

答案：B

6．有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6]，经X­射线研究发现，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。下列说法不正确的是(　　)

A．该晶体的化学式为MFe2(CN)6

B．该晶体属于离子晶体，M呈＋1价

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－为6个

解析：由题图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2＋个数：4×＝，同样可推出含Fe3＋个数也为，CN－为12×＝3，因此阴离子为[Fe2(CN)6]－，则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6，由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为＋1价，故A、B两项正确，C项错误。由图可看出与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－为6个，故D项正确。

答案：C

7．下列关于CaF2的表述正确的是(　　)

A．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用

B．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点低于CaCl2

C．阴、阳离子数之比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同

D．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电

解析：Ca2＋与F－之间既有静电吸引作用，也有静电排斥作用，A错误；离子所带电荷相同，F－的离子半径小于Cl－，所以CaF2晶体的晶格能大，熔点高，B错误；晶体构型还与离子的大小有关，所以阴、阳离子数之比为2∶1的物质，不一定与CaF2晶体构型相同，C错误；CaF2中的化学键为离子键，在熔融状态下发生电离，因此CaF2在熔融状态下能导电，D正确。

答案：D

8．下图为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体的结构示意图，请回答下列问题：

(1)图Ⅰ所示的CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的F－个数为________，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________。

(2)图Ⅱ所示的物质结构中最外层已达8电子结构的原子是________，H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数比为________。

(3)三种晶体中熔点最低的是________(填化学式)，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为__________________________。

(4)已知两个距离最近的Ca2＋核间距离为a×10－8 cm，结合CaF2晶体的晶胞示意图，计算CaF2晶体的密度为________g·cm－3。

解析：(1)CaF2晶体中Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4，Ca2＋和F－个数比为1∶2，铜晶体中未标号的铜原子周围最紧邻的铜原子为上层1、2、3，同层的4、5、6、7、8、9，下层的10、11、12，共12个。

(2)H3BO3中B原子，最外层共6个电子，H是2电子结构，只有氧原子形成二个键达到8电子稳定结构。H3BO3晶体是分子晶体，相互之间通过氢键相连，每个B原子形成3个B－O极性键，每个O原子形成3个O－H共价键，共6个键。

(3)H3BO3晶体是分子晶体，熔点最低，熔化时克服了分子间作用力和氢键。

(4)一个晶胞中实际拥有的Ca2＋为8×＋6×＝4，F－为8个，晶胞顶点及六个面上的离子为Ca2＋，晶胞内部的离子为F－，1个晶胞实际拥有4个“CaF2”。则CaF2晶体的密度：4×78 g·mol－1÷[(a×10－8 cm)3×6.02×1023 mol－1]＝ g·cm－3。

答案：(1)8　12　(2)O　1∶6　(3)H3BO3　分子间作用力和氢键　(4)

9．(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方，则该晶胞中属于1个体心立方晶胞的金属原子数目是________。氯化铯晶体的晶胞如图1，则Cs＋位于该晶胞的________，而Cl－位于该晶胞的________，Cs＋的配位数是________。

(2)铜的氢化物的晶体结构如图2所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式：_______________________________________

____________________________________________________。

(3)图3为F－与Mg2＋、K＋形成的某种离子晶体的晶胞，其中“○”表示的离子是________(填离子符号)。

(4)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图4所示)，已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：

则这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是

____________________________________________________。

其中MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最邻近且等距离的Mg2＋有________个。

解析：(1)体心立方晶胞中，1个原子位于体心，8个原子位于立方体的顶点，故1个晶胞中金属原子数为8×＋1＝2；氯化铯晶胞中，Cs＋位于体心，Cl－位于顶点，Cs＋的配位数为8。

(2)由晶胞可知，粒子个数比为1∶1，化学式为CuH，＋1价的铜与－1价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为CuCl2和HCl。

(3)由晶胞结构可知，黑球有1个，灰球有1个，白球有3个，由电荷守恒可知n(Mg2＋)∶n(K＋)∶n(F－)＝1∶1∶3，故白球为F－。

(4)从3种离子晶体的晶格能数据知道，离子所带电荷越多、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti3＋>Mg2＋，离子半径：Mg2＋＜Ca2＋，所以熔点：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最邻近且等距离的Mg2＋有12个。

答案：(1)2　体心　顶点　8

(2)2CuH＋3Cl22CuCl2＋2HCl

(3)F－　(4)TiN>MgO>CaO>KCl　12

10．(2017·海南卷)ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题：

(1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。该单质的晶体类型为________，原子间存在的共价键类型有______，碳原子的杂化轨道类型为________。

(2)SiCl4分子的中心原子的价层电子对数为______，分子的立体构型为________，属于________分子(填“极性”或“非极性”)。(3)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图(b)所示。

①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是______________

_______________________________________________________

_____________________________________________________。

②结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律，可推断：依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化学键的离子性______、共价性________(填“增强”“不变”或“减弱”)。

(4)碳的另一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物，晶体结构如图(c)所示。K位于立方体的棱上和立方体的内部，此化合物的化学式为________________；其晶胞参数为1.4 nm，晶体密度为________g·cm－3。

解析：(1)该单质为石墨，石墨属于混合型晶体，层内碳原子之间形成σ键和π键；石墨中碳原子有3个σ键，无孤电子对，因此杂化类型为sp2。

(2)SiCl4中心原子是Si，有4个σ键，孤电子对数为＝0，价层电子对数为4，空间构型为正四面体形；属于非极性分子。

(3)①SiX4属于分子晶体，不含分子间氢键，范德华力越大，熔、沸点越高，范德华力随着相对分子质量的增大而增大，即熔、沸点升高；②同主族从上到下非金属性减弱，得电子能力减弱，因此PbX2中化学键的离子性减弱，共价性增强。

(4)根据晶胞的结构，C60位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，K位于棱上和内部，个数为12×＋9＝12，因此化学式为K3C60，晶胞的质量为 g，晶胞的体积为(1.4×10－7)3cm3，根据密度的定义，则晶胞的密度为2.0 g·cm－3。

答案：(1)混合型晶体　σ键、π键　sp2　(2)4　正四面体形　非极性　(3)①均为分子晶体，范德华力随分子相对质量增大而增大　②减弱　增强

(4)K3C60　2.0

11．(2019·临沂模拟)钛及其化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。

(1)基态钛原子的价电子排布式为____________，与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有____________种。

(2)钛比钢轻、比铝硬，是一种新兴的结构材料，钛的硬度比铝大的原因是________________________________________________

_____________________________________________________。

(3)在浓的TiCl3的盐酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至饱和，可得到配位数为6、组成为TiCl3·6H2O的绿色晶体，该晶体中两种配体的物质的量之比为1∶5，则该配合离子的化学式为_________。

(4)半夹心结构催化剂M能催 化乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，其结构如图1所示。

①组成M的元素中，电负性最大的是__________(填名称)。

②M中碳原子的杂化方式为____________。

③M中不含________(填序号)。

A．π键　　　 B．σ键

C．离子键   D．配位键

(5)金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一。其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图2所示。

①A、B、C、D 4种微粒中氧原子是________(填序号)。

②若A、B、C的原子坐标分别为A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，则D的原子坐标为D(0.19a，________，________)；钛氧键的键长d＝__________(用代数式表示)。

解析：(1)钛原子核外有22个电子，基态钛原子的价电子排布式为3d24s2；基态钛原子的末成对电子数为2；第四周期中未成对电子数为2的元素还有3种，分别是Ge、Se、Ni。

(2)Ti原子的价电子数是4、铝原子的价电子数是3，Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强，所以钛的硬度比铝大。

(3)配位数为6，两种配体的物质的量之比为1∶5，所以配体中有1个氯原子、5个水分子，所以该配合离子的化学式为[TiCl(H2O)5]2＋。

(4)①组成M的元素有Ti、C、H、O、Cl，其中O的非金属性最强，非金属性越强电负性越大，所以电负性最大的是氧；②M中有双键碳和单键碳原子两种，所以M中碳原子的杂化方式为sp2、sp3；③单键为σ键，双键中1个是σ键、1个是π键，根据M的结构图，还有配位键，没有离子键，故选C。

(5)①根据均摊原则，晶胞中共有原子8×＋4×＋3＝6，晶胞中相同位置的原子相同，根据钛氧原子比是1∶2，可知氧原子是BD；②根据晶胞结构，若A、B、C的原子坐标分别为A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，则D原子坐标是(0.19a，0.81a，0.5c)；根据图示，d2＝2×(0.31a)2，则d＝0.31×a。

答案：(1)3d24s2　3　(2)Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强　(3)[TiCl(H2O)5]2＋

(4)①氧　②sp2、sp3　③C

(5)①BD　②0.81a　0.5c　0.31×a