还剩12页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
第三章复习提升-2022版化学选择性必修2 鲁教版（2019） 同步练习 （Word含解析）
展开
这是一份第三章复习提升-2022版化学选择性必修2 鲁教版（2019） 同步练习 （Word含解析），共15页。
第3章 不同聚集状态的物质与性质
本章复习提升
易混易错练
易错点1 晶体类型的判断
1.()下列说法中正确的是 ( )
A.固态时能导电的晶体一定是金属晶体
B.熔融态能导电的晶体一定是离子晶体
C.水溶液能导电的晶体一定是离子晶体
D.固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体
2.(2020山东枣庄三中高二下月考,)下列说法中正确的是 ( )
①晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
②共价晶体中共价键越强,熔点越高
③干冰是CO2分子通过氢键和分子间作用力有规则排列而成的分子晶体
④在Na2O和Na2O2晶体中,阴、阳离子数之比相等
⑤正四面体构型的分子,键角都是109°28',其晶体类型可能是共价晶体或分子晶体
⑥分子晶体中都含有化学键
⑦含4.8 g碳元素的金刚石晶体中的共价键的物质的量为0.8 mol
A.①②③④⑤ B.②④⑦
C.②④⑥⑦ D.③④⑤⑥⑦
易错点2 晶体熔、沸点高低的比较
3.(2020山东烟台高三上期中,)下列物质性质递变规律正确的是 ( )
A.Na、K、Cs的熔点依次升高
B.HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱
C.H2CO3、H2SiO3、H2SO4的酸性依次增强
D.单晶硅、CsCl、干冰的熔点依次升高
4.(2020四川邻水实验学校高二阶段检测,)下列有关晶体叙述中,正确的是 ( )
A.熔点I2>Cl2;沸点PH3>NH3
B.熔点SiO2>CO2;沸点C(CH3)4>(CH3)2CHCH2CH3>CH3CH2CH2CH2CH3
C.共价晶体的结构粒子是分子,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
易错点3 晶体结构及其相关计算
5.()有关晶体的结构如下图所示,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.上述气态团簇分子的分子式为EF或FE
C.在CaF2晶体中,每个晶胞平均占有4个Ca2+
D.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数之比为1∶2
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
思想方法练
利用建模思想解答晶胞中的相关计算
有关晶胞计算类试题,可以将晶胞中原子“质点”化,构成立体模型,根据模型确定晶胞结构,推算物质化学式,再进一步计算密度、微粒间的距离等。此类试题中常见的计算:
(1)化学式:利用均摊法计算一个晶胞所含组成微粒的个数。
(2)晶胞的密度:根据晶胞的组成列出其质量与摩尔质量间的关系式。
计算表达式:ρ=NMNAV。式中ρ为晶胞(晶体)的密度,V为一个晶胞的体积,M为构成晶胞微粒的摩尔质量,N为晶胞所含微粒个数。
(3)微粒间的距离:分析晶胞构成及晶胞几何构型中各线性关系求算,若立方体晶胞的边长是a,则面对角线是2a,体对角线是3a。
1.(2021湖北普通高中学业水平测试,)已知NixMg1-xO晶体属于立方晶系,晶胞边长为a。将Li+掺杂到该晶胞中,可得到一种高性能的太阳能电池材料,其结构单元如图所示。
假定掺杂后的晶胞参数不发生变化,下列说法正确的是(深度解析)
A.该结构单元中O原子数为3
B.Ni和Mg间的最短距离是22a
C.Ni的配位数为4
D.该物质的化学式为Li0.5Mg1.12Ni2.38O4
2.(2021湖北名校联盟高三下开学考试,)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。下列说法不正确的是(深度解析)
A.K与O间的最短距离约为0.315 nm
B.与K紧邻的O个数为12
C.在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于体心位置,O处于棱心位置
D.若KIO3晶体的密度为ρ g/cm3,则阿伏加德罗常数的值可表示为4.463×10-24×ρ214
3.(2021山东新泰一中高二下阶段检测,)已知NaH的晶胞如图,晶胞边长为a。下列说法中错误的是 (深度解析)
A.钠离子的配位数是6
B.该结构单元中氢离子数目为4
C.氢离子之间的最短距离为2a
D.基态钠离子的电子排布式为1s22s22p6
4.(2021山东济南长清一中高二下期中,)Ⅰ.下列为几种晶体或晶胞的示意图:
每个Cu晶胞中实际占有 个Cu原子;CaCl2晶体中Ca2+的配位数为 。
Ⅱ.磷化铜(Cu3P2)常用于制造磷青铜(含少量锡、磷的铜合金)。请回答下列有关问题:
(1)铜晶体中铜原子的堆积方式如图所示,铜晶体中原子的堆积模型属于 。
(2)磷青铜晶体的晶胞结构如图所示,该晶体中P原子位于由铜原子形成的 的空隙中。若晶体密度为a g·cm-3,则P与最近的Cu原子的核间距为 nm(用含NA的代数式表示)。
5.(2020天津静海一中高二月考,)(1)某复合型氧化物可用于制造航母中的热敏传感器,其晶胞结构如图所示,其中A为晶胞的顶点,A可以是Ca、Sr、Ba或Pb。当B是V、Cr、Mn或Fe时,这种化合物具有良好的电学性能。下列说法正确的是 (填字母)。
A.金属Ca、Sr、Ba采用体心立方堆积
B.用A、B、O表示的某复合型氧化物晶体的化学式为ABO3
C.在制造Fe薄片时,金属键完全断裂
D.V、Cr、Mn、Fe晶体中均存在金属阳离子和阴离子
(2)辽宁号航母飞行甲板等都是由铁及其合金制造的。铁有δ、γ、α三种同素异形体,其晶胞结构如图所示。
①γ-Fe晶胞中含有的铁原子数为 。
②δ-Fe、α-Fe两种晶体中铁原子的配位数之比为 。
③若α-Fe晶胞的边长为a cm,γ-Fe晶胞的边长为b cm,则两种晶体的密度之比为 。
6.(2020四川邻水实验学校高二阶段检测,)共价晶体是由原子直接通过共价键形成的空间网状结构的晶体,因其具有高熔、沸点,硬度大,耐磨等优良特性而具有广泛的用途。
(1)晶体硅是良好的半导体材料,被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图甲所示),硅晶体的1个晶胞中含 个Si原子,在晶体硅的空间网状结构中最小环为 元环,每个最小环独立含有 个Si原子,含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(2)金刚砂(SiC)也与金刚石具有相似的晶体结构(如图乙所示),在金刚砂的空间网状结构中,碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题:
①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是 。
②在金刚砂的结构中,一个硅原子结合了 个碳原子,其中的键角是 。
③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环,其中一个最小的环上独立含有 个C—Si键。
④金刚砂的晶胞结构如图丙所示,在SiC中,每个C原子周围最近且等距的C原子数目为 ;若金刚砂的密度为ρ g·cm-3,NA为阿伏加德罗常数的值,则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为 pm(用代数式表示即可)。
7.(2021济南西城实验中学高三下月考,)常见的铜的硫化物有CuS和Cu2S两种。已知:晶胞中S2-的位置如图1所示,铜离子位于硫离子所构成的四面体中心,它们晶胞具有相同的侧视图如图2所示。已知CuS和Cu2S的晶胞参数分别为a pm和b pm,令阿伏加德罗常数的值为NA。
(1)CuS晶体中,相邻的两个铜离子间的距离为 pm。
(2)Cu2S晶体中,S2-的配位数为 。
(3)Cu2S晶体的密度为ρ= g·cm-3(列出计算式即可)。
8.()M是第四周期元素,最外层只有1个电子,次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题:
(1)单质M的晶体类型为 ,晶体中原子间通过 作用形成面心立方密堆积,其中M原子的配位数为 。
(2)元素Y基态原子的核外电子排布式为 ,其同周期元素中,第一电离能最大的是 (写元素符号)。元素Y的含氧酸中,酸性最强的是 (写化学式),该酸根离子的立体构型为 。
(3)M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。
①该化合物的化学式为 ,已知晶胞参数a=0.542 nm,此晶体的密度为 g·cm–3。(写出计算式,不要求计算结果。阿伏加德罗常数的值为NA)
②该化合物难溶于水但易溶于氨水,其原因是 。此化合物的氨水遇到空气则被氧化为深蓝色,深蓝色溶液中阳离子的化学式为 。
本章复习提升
易混易错练
1.D 分子晶体、离子晶体固态不导电;金属晶体固态时可导电;部分分子晶体、(可溶的)离子晶体溶于水可导电;离子晶体、金属晶体熔融态能导电;石墨能导电但不是金属晶体;固态不导电而熔融状态导电的晶体一定是离子晶体。
易错分析
忽视石墨晶体可导电,易误选A。2.B ①分子的稳定性与分子间作用力无关,错误;②共价晶体中共价键越强,破坏它所需的能量越大,熔点越高,正确;③CO2分子间不能形成氢键,错误;④在Na2O和Na2O2晶体中,阴离子分别为O2-、O22-,阳离子都为Na+,阴、阳离子数之比都为1∶2,正确;⑤正四面体构型的分子,若是AB4型,键角是109°28',若是A4型,键角是60°,错误;⑥稀有气体形成的分子晶体中不含化学键,错误;⑦4.8 g碳元素原子的物质的量为0.4 mol,金刚石晶体中平均每个碳原子形成2个共价键,所以含4.8 g碳元素的金刚石晶体中的共价键的物质的量为0.4 mol×2=0.8 mol,正确。故选B。
3.B 碱金属的熔点随着电子层数的增多而降低,所以Na、K、Cs的熔点依次降低,A不正确;元素非金属性越强,其简单气态氢化物越稳定,所以HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱,B正确;元素非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,所以H2SiO3、H2CO3、H2SO4的酸性依次增强,C不正确;一般来说晶体的熔点:共价晶体>离子晶体>分子晶体,单晶硅、CsCl、干冰的熔点依次降低,D不正确。
易错分析
金属晶体的熔、沸点与金属键的强弱有关;离子晶体的熔、沸点与晶格能有关;分子晶体的熔、沸点与分子间作用力的大小有关;共价晶体的熔、沸点与共价键强弱有关。4.D 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I2>Cl2;由于NH3存在分子间氢键,故沸点NH3>PH3,A错误。SiO2是共价晶体,CO2是分子晶体,所以熔点SiO2>CO2;碳原子数相同的烷烃,支链越多,沸点越低,因此沸点CH3CH2CH2CH2CH3>(CH3)2CHCH2CH3>C(CH3)4,B错误。共价晶体的结构粒子是原子,共价晶体一般不导电,C错误。金属晶体的导电、导热性均与“自由电子”密切相关,D正确。
5.B 在氯化钠晶体中,距Na+最近的Cl-有6个,即钠离子的配位数是6,6个氯离子形成正八面体结构,故A正确;1个题述气态团簇分子的分子模型中含有4个E原子和4个F原子,则该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4,故B错误;Ca2+位于晶胞的顶点和面心,数目为8×18+6×12=4,即每个晶胞平均占有4个Ca2+,故C正确;碳碳键被两个碳原子共有,每个碳原子形成4条共价键,即平均1 mol C原子形成4×12=2 mol C—C键,碳原子与碳碳键个数之比为1∶2,故D正确。
易错分析
离子晶体、共价晶体、分子晶体等晶体的晶胞按照均摊法计算晶胞中微粒个数;气态团簇分子按照组成分子的原子的个数书写分子式。6.C 1个水分子中含有2个O—H键,18 g冰中H2O的物质的量为1 mol,含O—H键的数目为2NA,A正确;28 g晶体硅中含有1 mol 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,则1 mol晶体硅含有2 mol 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石墨烯中C的物质的量为1 mol,所含碳碳键数目为1.5NA,D正确。
思想方法练
1.B 由均摊法可知该结构单元中O原子数=1+12×14=4,A项错误;Ni和Mg间的最短距离为晶胞面对角线的一半,即12(a2+a2)=22a,B项正确;由晶胞可知Ni的配位数为6,C项错误;1个该晶胞中Li的个数=1×0.5=0.5,Mg的个数为2×0.5+1×18=1.125,Ni的个数为7×18+3×0.5=2.375,O的个数为4,因此该物质的化学式为Li0.5Mg1.125Ni2.375O4,D项错误。
方法点津
计算晶胞微粒数的步骤
1.认清类型→正确解答此类题目的关键之一是分析清楚晶胞所代表的晶体类型,因为原子晶体、离子晶体、金属晶体的晶胞是从晶体中截取出的基本结构单元,故采用均摊法求晶体的化学式。要认清所给的是晶胞结构不是分子的结构。
2.分析位置→包括两个方面:第一,分析该晶胞的结构是立方体、三棱柱还是六棱柱;第二,观察微粒在晶胞中的位置,分清粒子是位于晶胞的顶点、面上、棱上还是晶胞内。
3.判断贡献→如果在晶胞内,则该微粒专属该晶胞,对晶胞的贡献为1;若位于顶点,立方体的顶点对晶胞的贡献为18,三棱柱的顶点对晶胞的贡献为112,六棱柱的顶点对晶胞的贡献为16;若位于棱上,立方体棱上贡献14,三棱柱棱上贡献16或14,六棱柱棱上贡献13或14;若位于面上,三种情况都是对晶胞贡献12。
4.计算个数→晶胞中某种微粒的个数与该微粒对晶胞贡献的乘积和为该晶胞平均拥有的该微粒的数目。
2.D K与O间的最短距离为晶胞面对角线长的一半,即22×0.446 nm≈0.315 nm,A项正确;由晶胞结构可知,与K紧邻的O有12个,B项正确;在KIO晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于体心位置,O处于棱心位置,C项正确;设NA表示阿伏加德罗常数的值,由晶胞结构可知,其含有1个K,1个I,3个O,则ρ×(0.446×10-7)3=(39+127+16×3)×1NA,则NA=2144.463×10-24×ρ,D项错误。
方法点津
计算晶体密度的方法
3.C 从晶胞中可以看出,钠离子周围有6个氢离子,其配位数为6,故A正确;该结构单元中,氢离子的个数为4,故B正确;氢离子之间的最短距离为(12a)2+(12a)2=22a,故C错误;基态钠离子核外有10个电子,基态钠离子的电子排布式为1s22s22p6,故D正确。
方法点津
计算晶胞中微粒间距的方法
4.答案 Ⅰ.4 8
Ⅱ.(1)面心立方最密堆积 (2)正八面体 12×3342aNA×107
解析 Ⅰ.Cu原子占据晶胞的面心和顶点,则每个Cu晶胞中实际占有的Cu原子数为18×8+12×6=4;根据氯化钙的晶胞示意图可知,每个Ca2+周围距离最近且相等的Cl-有8个,所以CaCl2晶体中Ca2+的配位数为8。
Ⅱ.(1)由图可知,铜晶体中原子的堆积模型属于面心立方最密堆积。
(2)观察磷青铜晶体的晶胞结构,Cu原子位于正方体的六个面的中心位置,形成正八面体的结构。由晶胞结构图可知磷青铜晶体化学式为SnCu3P,摩尔质量为342 g·mol-1,晶胞的体积为342a·NA cm3,棱长=3342aNA cm,P与最近的Cu原子的核间距为12×3342aNA×107 nm。
5.答案 (1)B (2)①4 ②4∶3 ③b3∶4a3
解析 (1)由晶胞结构可知,A位于晶胞的8个顶点,故金属Ca、Sr、Ba采用的是简单立方堆积,A不正确;由晶胞结构可知,晶胞中含有A的数目为8×18=1,含有B的数目为1,含有O的数目为6×12=3,故用A、B、O表示的某复合型氧化物晶体的化学式为ABO3,B正确;在制造Fe薄片时,金属键没有断裂,C不正确;V、Cr、Mn、Fe晶体均为金属晶体,其中均存在金属阳离子和“自由电子”,无阴离子,D不正确。
(2)①γ-Fe晶胞中,Fe位于晶胞的8个顶点和6个面心,故其含有的铁原子数目为8×18+6×12=4。
②δ-Fe晶胞中,铁原子的配位数为8;α-Fe晶胞中,铁原子的配位数为6,故两种晶体中铁原子的配位数之比为8∶6=4∶3。
③设NA为阿伏加德罗常数的值,若α-Fe晶胞的边长为a cm,其1个晶胞中只含1个Fe原子,则晶体的密度为56gNA(acm)3;若γ-Fe晶胞的边长为b cm,其1个晶胞中含4个Fe原子,则晶体的密度为56×4gNA(bcm)3。故两种晶体的密度之比为56gNA(acm)3∶56×4gNA(bcm)3=b3∶4a3。
6.答案 (1)8 6 12 2NA
(2)①晶体硅<金刚砂<金刚石 ②4 109°28' ③1 ④12 34×34×40NA·ρ×1010
解析 (1)晶体硅是与金刚石结构类似的晶体,硅晶体的1个晶胞中含Si原子的数目为4+8×18+6×12=8,根据结构分析,可知在晶体硅的空间网状结构中最小环为6元环,每个硅原子被12个环共用,因此每个最小环独立含有Si原子的数目为6×112=12,每个Si原子与周围4个Si原子形成4个共价键,每2个Si原子共用1个Si—Si键,即含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为2NA。
(2)①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是晶体硅<金刚砂<金刚石。
②根据金刚砂的结构可知一个硅原子结合了4个碳原子,形成正四面体结构,其键角是109°28'。
③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环,一个最小环里共有6个C—Si键,1个C—Si键被6个环共用,因此一个最小的环上独立含有C—Si键的个数为6×16=1。
④以SiC晶胞顶角上的碳原子为研究对象,每个C原子周围最近且等距的C原子数目为12;1个金刚砂晶胞中含有4个碳原子、4个硅原子,若金刚砂的密度为ρ g·cm-3,则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为晶胞体对角线长的四分之一,1个晶胞的体积为40NA×4ρ cm3,因此最近的碳、硅原子之间的距离为34×34×40NA·ρ×1010 pm。
7.答案 (1)22a (2)8 (3)640NAb3×10-30
解析 (1)相邻的两个铜离子间的距离为22a pm。(2)铜离子配位数为4,根据化学式为Cu2S得出S2-的配位数为8。(3)Cu2S晶体中含有8个铜离子、4个硫离子,故晶体的密度为ρ=640NAb3×10-30 g·cm-3。
8.答案 (1)金属晶体 金属键 12 (2)1s22s22p63s23p5 Ar HClO4 正四面体 (3)①CuCl 4×99.5NA×(0.542)3×10-21 ②Cu+可与氨形成易溶于水的配离子 [Cu(NH3)4]2+
解析 根据题给信息可推断出M为铜元素,Y为氯元素。(1)单质铜的晶体类型为金属晶体,晶体中原子间通过金属键作用形成面心立方密堆积,其中铜原子的配位数为12。(2)氯元素为17号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5 ;其同周期元素中,第一电离能最大的是Ar;氯元素的含氧酸中,酸性最强的是HClO4,该酸根离子中氯原子采取sp3杂化,没有孤电子对,该酸根离子的立体构型为正四面体。(3)①每个晶胞中含有的铜原子个数为8×1/8+6×1/2=4,氯原子个数为4,该化合物的化学式为CuCl;1 mol晶胞中含有4 mol CuCl,1 mol晶胞的质量为4×99.5 g,晶胞参数a=0.542 nm,此晶体的密度为4×99.5NA×(0.542)3×10-21 g·cm-3。②该化合物难溶于水但易溶于氨水,其原因是Cu+可与氨形成易溶于水的配离子;该溶液在空气中Cu(Ⅰ)被氧化为Cu(Ⅱ),故深蓝色溶液中阳离子的化学式为[Cu(NH3)4]2+。
第3章 不同聚集状态的物质与性质
本章复习提升
易混易错练
易错点1 晶体类型的判断
1.()下列说法中正确的是 ( )
A.固态时能导电的晶体一定是金属晶体
B.熔融态能导电的晶体一定是离子晶体
C.水溶液能导电的晶体一定是离子晶体
D.固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体
2.(2020山东枣庄三中高二下月考,)下列说法中正确的是 ( )
①晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
②共价晶体中共价键越强,熔点越高
③干冰是CO2分子通过氢键和分子间作用力有规则排列而成的分子晶体
④在Na2O和Na2O2晶体中,阴、阳离子数之比相等
⑤正四面体构型的分子,键角都是109°28',其晶体类型可能是共价晶体或分子晶体
⑥分子晶体中都含有化学键
⑦含4.8 g碳元素的金刚石晶体中的共价键的物质的量为0.8 mol
A.①②③④⑤ B.②④⑦
C.②④⑥⑦ D.③④⑤⑥⑦
易错点2 晶体熔、沸点高低的比较
3.(2020山东烟台高三上期中,)下列物质性质递变规律正确的是 ( )
A.Na、K、Cs的熔点依次升高
B.HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱
C.H2CO3、H2SiO3、H2SO4的酸性依次增强
D.单晶硅、CsCl、干冰的熔点依次升高
4.(2020四川邻水实验学校高二阶段检测,)下列有关晶体叙述中,正确的是 ( )
A.熔点I2>Cl2;沸点PH3>NH3
B.熔点SiO2>CO2;沸点C(CH3)4>(CH3)2CHCH2CH3>CH3CH2CH2CH2CH3
C.共价晶体的结构粒子是分子,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
易错点3 晶体结构及其相关计算
5.()有关晶体的结构如下图所示,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.上述气态团簇分子的分子式为EF或FE
C.在CaF2晶体中,每个晶胞平均占有4个Ca2+
D.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数之比为1∶2
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
思想方法练
利用建模思想解答晶胞中的相关计算
有关晶胞计算类试题,可以将晶胞中原子“质点”化,构成立体模型,根据模型确定晶胞结构,推算物质化学式,再进一步计算密度、微粒间的距离等。此类试题中常见的计算:
(1)化学式:利用均摊法计算一个晶胞所含组成微粒的个数。
(2)晶胞的密度:根据晶胞的组成列出其质量与摩尔质量间的关系式。
计算表达式:ρ=NMNAV。式中ρ为晶胞(晶体)的密度,V为一个晶胞的体积,M为构成晶胞微粒的摩尔质量,N为晶胞所含微粒个数。
(3)微粒间的距离:分析晶胞构成及晶胞几何构型中各线性关系求算,若立方体晶胞的边长是a,则面对角线是2a,体对角线是3a。
1.(2021湖北普通高中学业水平测试,)已知NixMg1-xO晶体属于立方晶系,晶胞边长为a。将Li+掺杂到该晶胞中,可得到一种高性能的太阳能电池材料,其结构单元如图所示。
假定掺杂后的晶胞参数不发生变化,下列说法正确的是(深度解析)
A.该结构单元中O原子数为3
B.Ni和Mg间的最短距离是22a
C.Ni的配位数为4
D.该物质的化学式为Li0.5Mg1.12Ni2.38O4
2.(2021湖北名校联盟高三下开学考试,)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。下列说法不正确的是(深度解析)
A.K与O间的最短距离约为0.315 nm
B.与K紧邻的O个数为12
C.在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于体心位置,O处于棱心位置
D.若KIO3晶体的密度为ρ g/cm3,则阿伏加德罗常数的值可表示为4.463×10-24×ρ214
3.(2021山东新泰一中高二下阶段检测,)已知NaH的晶胞如图,晶胞边长为a。下列说法中错误的是 (深度解析)
A.钠离子的配位数是6
B.该结构单元中氢离子数目为4
C.氢离子之间的最短距离为2a
D.基态钠离子的电子排布式为1s22s22p6
4.(2021山东济南长清一中高二下期中,)Ⅰ.下列为几种晶体或晶胞的示意图:
每个Cu晶胞中实际占有 个Cu原子;CaCl2晶体中Ca2+的配位数为 。
Ⅱ.磷化铜(Cu3P2)常用于制造磷青铜(含少量锡、磷的铜合金)。请回答下列有关问题:
(1)铜晶体中铜原子的堆积方式如图所示,铜晶体中原子的堆积模型属于 。
(2)磷青铜晶体的晶胞结构如图所示,该晶体中P原子位于由铜原子形成的 的空隙中。若晶体密度为a g·cm-3,则P与最近的Cu原子的核间距为 nm(用含NA的代数式表示)。
5.(2020天津静海一中高二月考,)(1)某复合型氧化物可用于制造航母中的热敏传感器,其晶胞结构如图所示,其中A为晶胞的顶点,A可以是Ca、Sr、Ba或Pb。当B是V、Cr、Mn或Fe时,这种化合物具有良好的电学性能。下列说法正确的是 (填字母)。
A.金属Ca、Sr、Ba采用体心立方堆积
B.用A、B、O表示的某复合型氧化物晶体的化学式为ABO3
C.在制造Fe薄片时,金属键完全断裂
D.V、Cr、Mn、Fe晶体中均存在金属阳离子和阴离子
(2)辽宁号航母飞行甲板等都是由铁及其合金制造的。铁有δ、γ、α三种同素异形体,其晶胞结构如图所示。
①γ-Fe晶胞中含有的铁原子数为 。
②δ-Fe、α-Fe两种晶体中铁原子的配位数之比为 。
③若α-Fe晶胞的边长为a cm,γ-Fe晶胞的边长为b cm,则两种晶体的密度之比为 。
6.(2020四川邻水实验学校高二阶段检测,)共价晶体是由原子直接通过共价键形成的空间网状结构的晶体,因其具有高熔、沸点,硬度大,耐磨等优良特性而具有广泛的用途。
(1)晶体硅是良好的半导体材料,被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图甲所示),硅晶体的1个晶胞中含 个Si原子,在晶体硅的空间网状结构中最小环为 元环,每个最小环独立含有 个Si原子,含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(2)金刚砂(SiC)也与金刚石具有相似的晶体结构(如图乙所示),在金刚砂的空间网状结构中,碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题:
①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是 。
②在金刚砂的结构中,一个硅原子结合了 个碳原子,其中的键角是 。
③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环,其中一个最小的环上独立含有 个C—Si键。
④金刚砂的晶胞结构如图丙所示,在SiC中,每个C原子周围最近且等距的C原子数目为 ;若金刚砂的密度为ρ g·cm-3,NA为阿伏加德罗常数的值,则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为 pm(用代数式表示即可)。
7.(2021济南西城实验中学高三下月考,)常见的铜的硫化物有CuS和Cu2S两种。已知:晶胞中S2-的位置如图1所示,铜离子位于硫离子所构成的四面体中心,它们晶胞具有相同的侧视图如图2所示。已知CuS和Cu2S的晶胞参数分别为a pm和b pm,令阿伏加德罗常数的值为NA。
(1)CuS晶体中,相邻的两个铜离子间的距离为 pm。
(2)Cu2S晶体中,S2-的配位数为 。
(3)Cu2S晶体的密度为ρ= g·cm-3(列出计算式即可)。
8.()M是第四周期元素,最外层只有1个电子,次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题:
(1)单质M的晶体类型为 ,晶体中原子间通过 作用形成面心立方密堆积,其中M原子的配位数为 。
(2)元素Y基态原子的核外电子排布式为 ,其同周期元素中,第一电离能最大的是 (写元素符号)。元素Y的含氧酸中,酸性最强的是 (写化学式),该酸根离子的立体构型为 。
(3)M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。
①该化合物的化学式为 ,已知晶胞参数a=0.542 nm,此晶体的密度为 g·cm–3。(写出计算式,不要求计算结果。阿伏加德罗常数的值为NA)
②该化合物难溶于水但易溶于氨水,其原因是 。此化合物的氨水遇到空气则被氧化为深蓝色,深蓝色溶液中阳离子的化学式为 。
本章复习提升
易混易错练
1.D 分子晶体、离子晶体固态不导电;金属晶体固态时可导电;部分分子晶体、(可溶的)离子晶体溶于水可导电;离子晶体、金属晶体熔融态能导电;石墨能导电但不是金属晶体;固态不导电而熔融状态导电的晶体一定是离子晶体。
易错分析
忽视石墨晶体可导电,易误选A。2.B ①分子的稳定性与分子间作用力无关,错误;②共价晶体中共价键越强,破坏它所需的能量越大,熔点越高,正确;③CO2分子间不能形成氢键,错误;④在Na2O和Na2O2晶体中,阴离子分别为O2-、O22-,阳离子都为Na+,阴、阳离子数之比都为1∶2,正确;⑤正四面体构型的分子,若是AB4型,键角是109°28',若是A4型,键角是60°,错误;⑥稀有气体形成的分子晶体中不含化学键,错误;⑦4.8 g碳元素原子的物质的量为0.4 mol,金刚石晶体中平均每个碳原子形成2个共价键,所以含4.8 g碳元素的金刚石晶体中的共价键的物质的量为0.4 mol×2=0.8 mol,正确。故选B。
3.B 碱金属的熔点随着电子层数的增多而降低,所以Na、K、Cs的熔点依次降低,A不正确;元素非金属性越强,其简单气态氢化物越稳定,所以HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱,B正确;元素非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,所以H2SiO3、H2CO3、H2SO4的酸性依次增强,C不正确;一般来说晶体的熔点:共价晶体>离子晶体>分子晶体,单晶硅、CsCl、干冰的熔点依次降低,D不正确。
易错分析
金属晶体的熔、沸点与金属键的强弱有关;离子晶体的熔、沸点与晶格能有关;分子晶体的熔、沸点与分子间作用力的大小有关;共价晶体的熔、沸点与共价键强弱有关。4.D 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I2>Cl2;由于NH3存在分子间氢键,故沸点NH3>PH3,A错误。SiO2是共价晶体,CO2是分子晶体,所以熔点SiO2>CO2;碳原子数相同的烷烃,支链越多,沸点越低,因此沸点CH3CH2CH2CH2CH3>(CH3)2CHCH2CH3>C(CH3)4,B错误。共价晶体的结构粒子是原子,共价晶体一般不导电,C错误。金属晶体的导电、导热性均与“自由电子”密切相关,D正确。
5.B 在氯化钠晶体中,距Na+最近的Cl-有6个,即钠离子的配位数是6,6个氯离子形成正八面体结构,故A正确;1个题述气态团簇分子的分子模型中含有4个E原子和4个F原子,则该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4,故B错误;Ca2+位于晶胞的顶点和面心,数目为8×18+6×12=4,即每个晶胞平均占有4个Ca2+,故C正确;碳碳键被两个碳原子共有,每个碳原子形成4条共价键,即平均1 mol C原子形成4×12=2 mol C—C键,碳原子与碳碳键个数之比为1∶2,故D正确。
易错分析
离子晶体、共价晶体、分子晶体等晶体的晶胞按照均摊法计算晶胞中微粒个数;气态团簇分子按照组成分子的原子的个数书写分子式。6.C 1个水分子中含有2个O—H键,18 g冰中H2O的物质的量为1 mol,含O—H键的数目为2NA,A正确;28 g晶体硅中含有1 mol 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,则1 mol晶体硅含有2 mol 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石墨烯中C的物质的量为1 mol,所含碳碳键数目为1.5NA,D正确。
思想方法练
1.B 由均摊法可知该结构单元中O原子数=1+12×14=4,A项错误;Ni和Mg间的最短距离为晶胞面对角线的一半,即12(a2+a2)=22a,B项正确;由晶胞可知Ni的配位数为6,C项错误;1个该晶胞中Li的个数=1×0.5=0.5,Mg的个数为2×0.5+1×18=1.125,Ni的个数为7×18+3×0.5=2.375,O的个数为4,因此该物质的化学式为Li0.5Mg1.125Ni2.375O4,D项错误。
方法点津
计算晶胞微粒数的步骤
1.认清类型→正确解答此类题目的关键之一是分析清楚晶胞所代表的晶体类型,因为原子晶体、离子晶体、金属晶体的晶胞是从晶体中截取出的基本结构单元,故采用均摊法求晶体的化学式。要认清所给的是晶胞结构不是分子的结构。
2.分析位置→包括两个方面:第一,分析该晶胞的结构是立方体、三棱柱还是六棱柱;第二,观察微粒在晶胞中的位置,分清粒子是位于晶胞的顶点、面上、棱上还是晶胞内。
3.判断贡献→如果在晶胞内,则该微粒专属该晶胞,对晶胞的贡献为1;若位于顶点,立方体的顶点对晶胞的贡献为18,三棱柱的顶点对晶胞的贡献为112,六棱柱的顶点对晶胞的贡献为16;若位于棱上,立方体棱上贡献14,三棱柱棱上贡献16或14,六棱柱棱上贡献13或14;若位于面上,三种情况都是对晶胞贡献12。
4.计算个数→晶胞中某种微粒的个数与该微粒对晶胞贡献的乘积和为该晶胞平均拥有的该微粒的数目。
2.D K与O间的最短距离为晶胞面对角线长的一半,即22×0.446 nm≈0.315 nm,A项正确;由晶胞结构可知,与K紧邻的O有12个,B项正确;在KIO晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于体心位置,O处于棱心位置,C项正确;设NA表示阿伏加德罗常数的值,由晶胞结构可知,其含有1个K,1个I,3个O,则ρ×(0.446×10-7)3=(39+127+16×3)×1NA,则NA=2144.463×10-24×ρ,D项错误。
方法点津
计算晶体密度的方法
3.C 从晶胞中可以看出,钠离子周围有6个氢离子,其配位数为6,故A正确;该结构单元中,氢离子的个数为4,故B正确;氢离子之间的最短距离为(12a)2+(12a)2=22a,故C错误;基态钠离子核外有10个电子,基态钠离子的电子排布式为1s22s22p6,故D正确。
方法点津
计算晶胞中微粒间距的方法
4.答案 Ⅰ.4 8
Ⅱ.(1)面心立方最密堆积 (2)正八面体 12×3342aNA×107
解析 Ⅰ.Cu原子占据晶胞的面心和顶点,则每个Cu晶胞中实际占有的Cu原子数为18×8+12×6=4;根据氯化钙的晶胞示意图可知,每个Ca2+周围距离最近且相等的Cl-有8个,所以CaCl2晶体中Ca2+的配位数为8。
Ⅱ.(1)由图可知,铜晶体中原子的堆积模型属于面心立方最密堆积。
(2)观察磷青铜晶体的晶胞结构,Cu原子位于正方体的六个面的中心位置,形成正八面体的结构。由晶胞结构图可知磷青铜晶体化学式为SnCu3P,摩尔质量为342 g·mol-1,晶胞的体积为342a·NA cm3,棱长=3342aNA cm,P与最近的Cu原子的核间距为12×3342aNA×107 nm。
5.答案 (1)B (2)①4 ②4∶3 ③b3∶4a3
解析 (1)由晶胞结构可知,A位于晶胞的8个顶点,故金属Ca、Sr、Ba采用的是简单立方堆积,A不正确;由晶胞结构可知,晶胞中含有A的数目为8×18=1,含有B的数目为1,含有O的数目为6×12=3,故用A、B、O表示的某复合型氧化物晶体的化学式为ABO3,B正确;在制造Fe薄片时,金属键没有断裂,C不正确;V、Cr、Mn、Fe晶体均为金属晶体,其中均存在金属阳离子和“自由电子”,无阴离子,D不正确。
(2)①γ-Fe晶胞中,Fe位于晶胞的8个顶点和6个面心,故其含有的铁原子数目为8×18+6×12=4。
②δ-Fe晶胞中,铁原子的配位数为8;α-Fe晶胞中,铁原子的配位数为6,故两种晶体中铁原子的配位数之比为8∶6=4∶3。
③设NA为阿伏加德罗常数的值,若α-Fe晶胞的边长为a cm,其1个晶胞中只含1个Fe原子,则晶体的密度为56gNA(acm)3;若γ-Fe晶胞的边长为b cm,其1个晶胞中含4个Fe原子,则晶体的密度为56×4gNA(bcm)3。故两种晶体的密度之比为56gNA(acm)3∶56×4gNA(bcm)3=b3∶4a3。
6.答案 (1)8 6 12 2NA
(2)①晶体硅<金刚砂<金刚石 ②4 109°28' ③1 ④12 34×34×40NA·ρ×1010
解析 (1)晶体硅是与金刚石结构类似的晶体,硅晶体的1个晶胞中含Si原子的数目为4+8×18+6×12=8,根据结构分析,可知在晶体硅的空间网状结构中最小环为6元环,每个硅原子被12个环共用,因此每个最小环独立含有Si原子的数目为6×112=12,每个Si原子与周围4个Si原子形成4个共价键,每2个Si原子共用1个Si—Si键,即含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为2NA。
(2)①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是晶体硅<金刚砂<金刚石。
②根据金刚砂的结构可知一个硅原子结合了4个碳原子,形成正四面体结构,其键角是109°28'。
③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环,一个最小环里共有6个C—Si键,1个C—Si键被6个环共用,因此一个最小的环上独立含有C—Si键的个数为6×16=1。
④以SiC晶胞顶角上的碳原子为研究对象,每个C原子周围最近且等距的C原子数目为12;1个金刚砂晶胞中含有4个碳原子、4个硅原子,若金刚砂的密度为ρ g·cm-3,则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为晶胞体对角线长的四分之一,1个晶胞的体积为40NA×4ρ cm3,因此最近的碳、硅原子之间的距离为34×34×40NA·ρ×1010 pm。
7.答案 (1)22a (2)8 (3)640NAb3×10-30
解析 (1)相邻的两个铜离子间的距离为22a pm。(2)铜离子配位数为4,根据化学式为Cu2S得出S2-的配位数为8。(3)Cu2S晶体中含有8个铜离子、4个硫离子,故晶体的密度为ρ=640NAb3×10-30 g·cm-3。
8.答案 (1)金属晶体 金属键 12 (2)1s22s22p63s23p5 Ar HClO4 正四面体 (3)①CuCl 4×99.5NA×(0.542)3×10-21 ②Cu+可与氨形成易溶于水的配离子 [Cu(NH3)4]2+
解析 根据题给信息可推断出M为铜元素,Y为氯元素。(1)单质铜的晶体类型为金属晶体,晶体中原子间通过金属键作用形成面心立方密堆积,其中铜原子的配位数为12。(2)氯元素为17号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5 ;其同周期元素中,第一电离能最大的是Ar;氯元素的含氧酸中,酸性最强的是HClO4,该酸根离子中氯原子采取sp3杂化,没有孤电子对,该酸根离子的立体构型为正四面体。(3)①每个晶胞中含有的铜原子个数为8×1/8+6×1/2=4,氯原子个数为4,该化合物的化学式为CuCl;1 mol晶胞中含有4 mol CuCl,1 mol晶胞的质量为4×99.5 g,晶胞参数a=0.542 nm,此晶体的密度为4×99.5NA×(0.542)3×10-21 g·cm-3。②该化合物难溶于水但易溶于氨水,其原因是Cu+可与氨形成易溶于水的配离子;该溶液在空气中Cu(Ⅰ)被氧化为Cu(Ⅱ),故深蓝色溶液中阳离子的化学式为[Cu(NH3)4]2+。
相关资料
更多
