高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 物质的聚集状态与晶体的常识精品同步训练题

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 物质的聚集状态与晶体的常识精品同步训练题，共15页。试卷主要包含了单选题，综合题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1.有关晶体的结构如图所示，下列说法中错误的是（ ）
A. 在NaCl 晶体中，距Na 最近的Cl 形成正八面体
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1：2
D. 该气态团簇分子的分子式为EF或FE
2.只由非金属元素组成的化合物，一定不具有的性质是（ ）
A. 固体导电 B. 能溶于水 C. 硬度大 D. 熔点低
3.我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体，晶胞结构如图。下列说法正确的是（ ）
A. 11BN和10BN的化学性质相似 B. 该晶体具有良好的导电性
C. 该晶胞中含有14个B原子，4个N原子 D. B原子周围等距且最近的B原子数为6
4.硼镁化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录．该化合物晶体结构中的重复结构单元如图所示，12个镁原子间形成正六棱柱，两个镁原子分别在棱柱的上底和下底的中心．六个硼原子位于棱柱内，该化合物的化学式可表示为（ ）
A. Mg14B6 B. MgB2 C. Mg9B12 D. Mg3B2
5.一种Al-Fe合金的晶胞如图所示。则该合金的化学式为（ ）
A. Fe2Al B. FeAl C. Fe3Al2 D. Fe2Al3
6.利用超分子可分离C60和C70.将C60、C70混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中进行分离的流程如图。下列说法错误的是( )
A. 第一电离能：C金刚石
B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C.12g石墨烯含 σ 键数为NA
D.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力
（2）化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金、铜、钴等金属或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。
①铜原子在基态时，在有电子填充的能级中，能量最高的能级符号为________；第四周期元素中，最外层电子数与铜相同的元素还有________。
②乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还高的丁烷，请解释原因________。
③下列分子属于非极性分子的是________。
a．甲烷 b．二氯甲烷 c．苯 d．乙醇
④酞菁与酞菁铜染料分子结构如图，酞菁分子中碳原子采用的杂化方式是________；酞菁铜分子中心原子的配位数为________。
⑤金与铜可形成的金属互化物合金（如图，该晶胞中，Au占据立方体的8个顶点）：
它的化学式可表示为________；在Au周围最近并距离相等的Cu有________个，若2个Cu原子核的最小距离为d pm，该晶体的密度可以表示为________g/cm3。（阿伏伽德罗常数用NA表示）
17.非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
（1）基态F原子核外电子的运动状态有________ 种。
（2）O、F、Cl电负性由大到小的顺序为________；OF2分子的空间构型为________；OF2的熔、沸点________ (填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是________。
（3）Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为________，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是________(填标号)。
A．sp B．sp2 C．sp3 D．sp3d
（4）XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有________个XeF2分子。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，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为( 12 ， 12 ， 12 )。已知Xe—F键长为rpm，则B点原子的分数坐标为________；晶胞中A、B间距离d=________pm。
18.[化学-选修3：物质结构与性质]
我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题：
（1）太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排式为________；单晶硅的晶体类型为________。SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为________。SiCl4可发生水解反应，机理如下：
含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为________（填标号）。
（2）CO2分子中存在________个 σ 键和________个 π 键。
（3）甲醇的沸点（64.7℃）介于水（100℃）和甲硫醇（CH3SH，7.6℃）之间，其原因是________。
（4）我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。Zr4+离子在晶胞中的配位数是________，晶胞参数为a pm、a pm、c pm，该晶体密度为________g·cm-3（写出表达式）。在ZrO2中掺杂少量ZrO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr1-xOy，则y=________（用x表达）。
19.氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料.以天然硼砂(主要成分Na2B4O7)为起始物，经过一系列反应可以得到BN和火箭高能燃料及有机合成催化剂BF3的过程如下：
（1）BF3中B原子的杂化轨道类型为________，BF3分子空间构型为________；
（2）在硼、氧、氟、氮中第一电离能由大到小的顺序是(用元素符号表示)________；
（3）已知硼酸的电离方程式为H3B03+H2O⇌[B(OH)4]﹣+H+，试依据上述反应判断[Al(OH)4]﹣的中存在下列哪些键________；
a.共价键 b.非极性键 c.配位键 d.σ键 e.π键
并写出结构式________，及推测1ml NH4BF4(氟硼酸铵)中含有________个配位键.
（4）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，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 (晶体结构如图)。
①关于这两种晶体的说法，错误的是________(填字母)；
a．两种晶体均为分子晶体 b．两种晶体中的B﹣N键均为共价键
c．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软 d．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
②六方相氮化硼晶体内B﹣N键数与硼原子数之比为________，其结构与石墨相似却不导电，原因是________；
③立方相氮化硼晶体中，每个硼原子连接________个六元环。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 D
【解析】【解答】A．氯化钠晶体中，距Na+最近的Cl−是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不符合题意；
B．Ca2+位于晶胞顶点和面心，数目为8× 18 +6× 12 =4，即每个晶胞平均占有4个Ca2+，故B不符合题意；
C．金刚石晶胞中相连4个C形成四面体结构，则6个碳原子形成一个环且不在同一平面上，故C不符合题意；
D．该气态团簇分子的分子含有4个E和4个F原子，则该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.根据晶胞图即可找出与钠离子最近的氯离子个数为6个形成正八面体
B.根据晶胞中占位情况即可计算出钙离子的个数
C.根据金刚石的空间结构即可判断
D.根据分子模型即可计算出含有的原子个数即可写出分子式
2.【答案】 A
【解析】【解答】A．固体能导电是金属晶体或者混合型晶体，故A不符合题意；
B．如果是铵盐，则能溶于水，B有可能，不符合题意；
C．如果是原子晶体，则硬度大，C有可能，不符合题意；
D．如果是分子晶体，熔点高，D有可能，不符合题意；
故答案为： A。
【分析】只由非金属元素组成的化合物，可能是铵盐属于离子晶体，可能是分子晶体，也可能是原子晶体如二氧化硅等。根据晶体具有的性质进行判断。
3.【答案】 A
【解析】【解答】A．11B和10B互为同位素，11B和10B的化学性质相似，故11BN和10BN的化学性质相似，A符合题意；
B．该晶体为立方氮化硼晶体，属于由共价键形成的共价晶体，没有良好的导电性，B不符合题意；
C．用“均摊法”，B原子位于晶胞的8个顶点和6个面心，该晶胞中含B： 8×18+6×12=4 个，N原子都在晶胞内，有4个N原子，C不符合题意；
D．由晶胞可知，B原子位于晶胞的8个顶点和6个面心，以1个顶点的B原子为研究对象，1个晶胞中与顶点B原子等距且最近的B有3个（位于3个面心），由于顶点B原子为8个晶胞共有、面心B原子为2个晶胞共有，则B原子周围等距且最近的B原子数为 8×32=12 ，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据晶胞图中各原子的占位情况即可求出晶胞中的原子个数，该晶胞中含有4个硼原子和4个氮原子，该晶体中主要是共价键不能导电，每个硼原子距离最近的有三层，一层有4个，因此是12个，同位素化学性质形式，形成物的化合物化学性质也应该相似
4.【答案】 B
【解析】【解答】Mg原子处于晶胞顶点与面心上，顶点上Mg原子为6个晶胞共用，面心上的Mg原子为2个晶胞共用，B原子处于晶胞内部，为一个晶胞独有，故晶胞中镁原子个数=12× 16 +2× 12 =3；B原子个数=6，所以镁原子和硼原子个数比为3：6=1：2，则其化学式为MgB2。
故答案为B
【分析】首先确定该物质为晶体结构中的重复单元，而不是分子晶体；六棱柱的顶点位置的Mg为6个晶胞共用，面心的归2个晶胞共用，可计算出一个晶胞中Mg2+的个数。
5.【答案】 A
【解析】【解答】立方体有8个顶点，顶点上的每个铁原子被8个晶胞所共有，每个晶胞占有其 18 ；面心上的每个铁原子被2个晶胞所共有，每个晶胞占有其 12 ；校上共12个原子，每个铁原子被4个晶胞所共有，每个晶胞占有其 14 ；体心还有一个铁原子，故铁原子数为 8×18+6×12+12×14+1=8 ；铝原子都在晶胞内部，共4个。所以铁、铝原子个数比为2：1，化学式为 Fe2Al ，
故答案为：A。
【分析】根据铝和铁的占位情况即可进行计算
6.【答案】 C
【解析】【解答】A．同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大但ⅤA族的大于ⅥA族，所以第一电离能：CO>Cl；角(V)形；低于；OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，Cl2O的相对分子质量大，Cl2O的熔、沸点高
（3）5；D
（4）2；(0，0， rc )；d=12a2+(c2-r)2 pm
【解析】【解答】（1）基态氟原子的质子数为9，核外有9个电子对应着9种不同的运动状态，故正确答案为9
（2）半径越小，电负性越大，而半径大小为 F＜O＜Cl ，因此电负性大小为 F>O>Cl，根据VSEPR理论有，价层电子对为4孤对电子为2，知OF2分子的空间构型是V型，OF2 和 Cl2O 结构相似，相对分子质量是Cl2O大于OF2，沸点是OF2 低于Cl2O，故正确答案是：F>O>Cl 、V型、低于、OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，Cl2O的相对分子质量大，Cl2O的熔、沸点高
（3）XeF2易升华，所以是分子晶体，其中心原子的价层电子对数为2+=5,含有2对孤对电子，是sp杂化，故正确答案是5,d
（4）Xe的半径大于F，大球为Xe,小球是F，大球占据体心和顶点，Xe个数=1+8x18=2,小球8个占据棱，2个在晶胞内部，F的个数为2+8x14=4,因此晶胞中含有2个XeF2分子，B点在Z轴上， Xe—F键长为rpm，因此B点的坐标是 (0，0， rc )，AB的长度是 d=12a2+(c2-r)2 pm ，故正确答案是 2、(0，0， rc ) 、 d=12a2+(c2-r)2 pm
【分析】（1）核外有几个电子可判断几种运动状态
（2）电负性一定程度上相当于得电子能力，半径越小，得电子能力越强，电负性越大，计算出 OF2 的价层电子对和孤对电子即可判断构形，分子晶体结构相似，沸点与相对分子质量有关
（3）根据公式即可计算出价层电子对，找出孤对电子对即可判断构型以及杂化方式
（4）根据晶胞结构中占位方式即可计算出原子的个数，根据晶胞图数据即可计算出坐标以及距离
18.【答案】 （1）3s23p2；原子晶体(共价晶体)；sp3；②
（2）2；2
（3）甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇的氢键多
（4）8；4×91+8×16a2c×NA×10−30；2-x
【解析】【解答】(1)基态Si原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，因此Si的价电子层的电子排式为3s23p2；晶体硅中Si原子与Si原子之间通过共价键相互结合，整块晶体是一个三维的共价键网状结构，因此晶体硅为原子晶体；SiCl4中Si原子价层电子对数为4+12×(4−4×1)=4，因此Si原子采取sp3杂化；由图可知，SiCl4(H2O)中Si原子的σ键数为5，说明Si原子的杂化轨道数为5，由此可知Si原子的杂化类型为sp3d，故答案为：3s23p2；原子晶体(共价晶体)；sp3；②；
(2)CO2的结构式为O=C=O，1个双键中含有1个σ键和1个π键，因此1个CO2分子中含有2个σ键和2个π键，故答案为：2；2；
(3)甲醇分子之间和水分子之间都存在氢键，因此沸点高于不含分子间氢键的甲硫醇，甲醇分子之间氢键的总强度低于水分子之间氢键的总强度，因此甲醇的沸点介于水和甲硫醇之间，故答案为：甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇的氢键多；
(4)以晶胞中右侧面心的Zr4+为例，同一晶胞中与Zr4+连接最近且等距的O2-数为4，同理可知右侧晶胞中有4个O2-与Zr4+相连，因此Zr4+离子在晶胞中的配位数是4+4=8；1个晶胞中含有4个ZrO2微粒，1个晶胞的质量m=4×91+8×16NA，1个晶胞的体积为(a×10-10cm)×(a×10-10cm)×(c×10-10cm)=a2c×10-30cm3，因此该晶体密度=4×91+8×16NAa2c×10−30g/ml=4×91+8×16a2cNA×10−30；在ZrO2中掺杂少量ZrO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr1-xOy，其中Zn元素为+2价，Zr为+4价，O元素为-2价，根据化合物化合价为0可知2x+4×(1-x)=2y，解得y=2-x，故答案为：4×91+8×16a2cNA×10−30；2-x。
【分析】(1)Si是14号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p2；晶体硅为原子晶体（共价晶体）；根据价层电子对互斥理论计算杂化方式；
(2)双键中含有1个σ键和1个π键；
(3)根据氢键分析；
(4)根据均摊法及晶胞密度的表达式计算晶胞密度；根据化合物化合价为0计算y的值。
19.【答案】 （1）sp2；平面正三角形
（2）F>N >O >B
（3）ac；；2NA
（4）ad；3 : 1；该物质的层状结构中不存在自由移动的电子；12
【解析】【解答】（1）在BF3分子中B原子的价层电子对等于3，且没有孤电子对，所以中心原子的杂化轨道类型是sp2杂化，所以他的空间构型是平面正三角形；
（2）同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于其相邻元素，B、N、O、F元素处于同一周期且原子序数逐渐增大，N处于第ⅤA族，所以第一电离能N>O，B的第一电离能最小，第一电离能由大到小的顺序是：F>N >O >B；
（3） [Al(OH)4]﹣中存在共价键和配位键；[Al(OH)4]﹣的结构式为 ；一个NH4BF4中N原子和其中一个H原子之间存在配位键、B原子和其中一个F原子之间存在一个配位键，所以含有两个配位键，则1ml NH4BF4(氟硼酸铵)中含有2NA个配位键；
（4）①a.立方相氮化硼为空间网状结构，不存在分子，为原子晶体，故a不正确；b.非金属元素之间易形成共价键，所以N原子和B原子之间存在共价键，故b正确；c.六方相氮化硼层间为层状结构，分子间作用力，作用力小，导致其质地软，故c正确；d.立方相氮化硼N原子和B原子之间存在共价单键，所以该化合物中含有σ键不存在π键，故d不正确；
故答案为：ad；
②六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子形成3个共价单键,六方相氮化硼晶体内B- N键数与硼原子数之比为3: 1，该物质的层状结构中不存在自由移动的电子，所以不导电，故答案为: 3 : 1；立方氮化硼晶体内无自由移动的电子；
③氮化硼与金刚石的结构相似，立方相氮化硼晶体中，每个硼原子连接12个六元环，故答案为：12。
【分析】（1）根据中心原子的价层电子对数，确定杂化方式和空间构型。
（2）根据周期表中第一电离能的递变规律分析。
（3）[Al(OH)4]﹣中存在共价键和配位键；根据Al原子、O原子的结构确定其配位键。
（4）①根据图示晶体结构确定晶体类型，结合晶体性质进行分析即可；
②六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子形成3个共价单键；该物质的层状结构中不存在自由移动的电子，所以不导电；
③结合金刚石的结构分析。选项
离子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
A
CaC2
石墨
Ar
Hg
B
玻璃
金刚石
CH3CH2OH
Ag
C
CH3COONa
SiC
Mg
D
Ba(OH)2
Si
C60
NaH