2025版高考化学一轮总复习第5章物质结构与性质元素周期律第19讲晶体结构与性质提能训练

这是一份2025版高考化学一轮总复习第5章物质结构与性质元素周期律第19讲晶体结构与性质提能训练，共10页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1．(2024·湖南汨罗模拟)下列关于晶体的说法不正确的是( D )
①晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性 ②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 ③共价键可决定分子晶体的熔、沸点 ④晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列 ⑤晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定 ⑥干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻；CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6
A．①②③ B.②③④
C.④⑤⑥ D.②③⑥
[解析] 含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，可能是金属晶体，故②错误；分子间作用力决定分子晶体的熔、沸点，共价键决定稳定性，故③错误；CsCl晶体中阴、阳离子的配位数都为8，故⑥错误。
2．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( C )
①SiO2和SO3 ②晶体硼和HCl ③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石 ⑤晶体氖和晶体氮 ⑥硫黄和I2
A．①②③ B.④⑤⑥
C.③④⑥ D.①③⑤
[解析] SiO2是共价晶体，SO3是分子晶体，化学键均为共价键，故①不符合题意；晶体硼是共价晶体，化学键为共价键，HCl是分子晶体，化学键为共价键，故②不符合题意；CO2和SO2是分子晶体，所含化学键均为共价键，故③符合题意；晶体硅和金刚石均为共价晶体，所含化学键均为共价键，故④符合题意；晶体氖和晶体氮均是分子晶体，但晶体氖是由单原子分子构成的，分子中不存在化学键，晶体氮中含有共价键，故⑤不符合题意；硫黄和I2均是分子晶体，所含化学键均为共价键，故⑥符合题意。综上，C项正确。
3．砷化镓是一种重要的半导体材料，熔点为1 238 ℃。它在600 ℃以下，能在空气中稳定存在，并且不被非氧化性的酸侵蚀。砷化镓晶胞结构如图。下列说法正确的是( D )
A．砷化镓是一种离子晶体
B．砷化镓中不存在配位键
C．若晶胞参数为a pm，则Ga原子与As原子的最短距离为eq \f(\r(3),2)a pm
D．晶胞中与Ga等距且最近的As形成的空间结构为正四面体
[解析] 由题给信息可知，砷化镓为共价晶体，故A错误；镓原子最外层的电子数为3，只能形成3个共价键，由晶胞结构可知，每个镓原子与4个砷原子形成共价键，所以砷化镓中存在配位键，故B错误；由晶胞结构可知，镓原子与砷原子的最短距离为体对角线的eq \f(1,4)，则镓原子与砷原子的最短距离为eq \f(\r(3),4)a pm，故C错误。
4．我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的Si—Si之间插入O原子。根据SiO2晶胞结构图，下列说法不正确的是( D )
A．石英晶体中每个Si原子通过Si—O极性键与4个O原子作用
B．每个O原子也通过Si—O极性键与2个Si原子作用
C．石英晶体中Si原子与O原子的原子个数之比为1∶2，可用“SiO2”来表示石英的组成
D．在晶体中存在石英分子，故石英的分子式为SiO2
[解析] 由题图可知每个Si原子与相邻的4个O原子以Si—O共价键相连，A项正确；在SiO2晶体中，每个O原子与相邻的2个Si原子以Si—O共价键相连，B项正确；在晶体中Si原子与O原子的个数之比为1∶2，“SiO2”仅表示石英的元素组成及晶体中Si、O两种元素的原子个数之比，不存在单个的SiO2分子，C项正确，D项错误。
5．已知SiC的熔点为2 700 ℃，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是( B )
A．SiC晶体中碳原子和硅原子均采取sp3杂化
B．硅单质的熔点高于2 700 ℃
C．距离硅原子最近的硅原子数为12
D．若晶胞参数为a pm，则该晶体的密度为eq \f(160,6.02×10－7a3) g·cm－3
[解析] SiC晶体中碳原子和硅原子均形成4个σ键，则均采取sp3杂化，故A正确；共价键的键长越短，键能越大，则熔、沸点越高，C—Si键长比Si—Si键长短，硅单质的熔点低于2 700 ℃，故B错误；距离硅原子最近的硅原子数为12，故C正确；碳原子位于晶胞的顶点和面心，个数为4，硅原子位于体内，个数为4，若晶胞参数为a pm，则晶体的密度为eq \f(160 g,6.02×1023×a3×10－30 cm3)＝eq \f(160,6.02×10－7a3) g·cm－3，故D正确。
6．(2023·辽宁协作体联考)近日，科学家研究利用CaF2晶体释放出的Ca2＋和F－脱除硅烷，拓展了金属氟化物材料的生物医学功能。下列说法错误的是( D )
A．F、Si和Ca电负性依次减小，原子半径依次增大
B．OF2与SiO2中含有的化学键类型和氧原子杂化方式均相同
C．图中A处原子分数坐标为(0,0,0)，则B处原子分数坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))
D．脱除硅烷反应速率依赖于晶体提供自由氟离子的能力，脱硅能力：BaF2冰>碘单质
[解析] 熔点的一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体，冰为分子晶体，碘单质为分子晶体，室温下碘为固体、水为液体，MgO为离子晶体，金刚石是共价晶体，因此熔点：金刚石>MgO>碘单质>冰，D错误。
10．已知某离子晶体的晶胞结构如图所示，其摩尔质量为M g/ml，设NA为阿伏加德罗常数的值，晶体的密度为d g/cm3。则下列说法不正确的是( B )
A．晶胞中阴、阳离子的个数都为4
B．该晶体中两个距离最近的同种离子的核间距为eq \r(3,\f(4M,dNA)) cm
C．阴、阳离子的配位数都是6
D．该晶胞可能是NaCl晶体的晶胞
[解析] 题给晶胞中白色球个数为eq \f(1,4)×12＋1＝4，黑色球个数为eq \f(1,8)×8＋eq \f(1,2)×6＝4，则晶胞中阴、阳离子的个数都为4，A正确；因为晶胞中阴、阳离子的个数都为4，则晶胞的体积为eq \f(4M,dNA) cm3，晶胞的边长为eq \r(3,\f(4M,dNA)) cm，因为两个距离最近的同种离子的核间距为晶胞面对角线长度的一半，所以晶体中两个距离最近的同种离子的核间距为eq \f(\r(2),2)×eq \r(3,\f(4M,dNA)) cm，B错误；由晶胞的结构可知，阴、阳离子的配位数都是6，C正确；由晶胞结构可知，该晶胞可能为NaCl晶体的晶胞，D正确。
二、非选择题：本题共4小题。
11．(2023·福建漳州一模)钴(C)是人体必需的微量元素，含钴化合物在机械制造、磁性材料等领域具有广泛的应用。回答下列问题：
(1)下列状态的C微粒中，电离最外层一个电子所需能量最大的是 B (填字母)。
A．[Ar]3d74s2 B.[Ar]3d74s1
C．[Ar]3d74s14p1 D.[Ar]3d74p1
(2)C与Ca位于同一周期，且最外层电子数相等，但单质C的熔点、沸点均比单质Ca高，原因是 C原子半径较小且单位体积内自由电子数目较多，所以金属键更强 。
(3)设NA为阿伏加德罗常数的值。[C(NH3)5Cl]Cl2为紫红色固体，1 ml [C(NH3)5Cl]Cl2中含有的σ键数目为 21NA ，NH3分子与C3＋形成配合物后H—N—H键角 变大 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)[C(N3)(NH3)5]SO4中配体Neq \\al(－,3)的空间结构为 直线形 。中国化学家首次成功制得含全氮阴离子(Neq \\al(－,5))的金属盐C(N5)2(H2O)4·4H2O，这是一种配合物分子，C(N5)2(H2O)4的结构式如图所示。该金属盐中不存在的微粒间作用力有 ce (填字母)。
a．σ键B.π键
C.离子键D.氢键 e．金属键 f．范德华力
(5)化学家发现了具有超导性的CO2晶体，其层状结构如图所示。下列用实线画出的重复结构单元示意图不能描述其化学组成的是 D (填字母)。
[解析] (1)要电离最外层一个电子，A项所需能量为I1，B项所需能量为I2，I2>I1，C项、D项为激发态，所需能量更低，故选B。
(3)1 ml [C(NH3)5Cl]Cl2中含有的配位键数目为6NA，NH3中含有的σ键数目为(3×5)NA＝15NA，共21NA。NH3中N原子上有1个孤电子对，形成配合物后提供孤电子对形成配位键，成键电子对之间的斥力小于原来孤电子对与成键电子对之间的斥力，故H—N—H键角变大。
(4)Neq \\al(－,3)与CO2互为等电子体，空间结构为直线形。配合物分子间存在范德华力、水分子间能形成氢键、全氮阴离子(Neq \\al(－,5))中含有σ键、π键，故选ce。
(5)实线画出的重复结构单元中，C、O原子的个数之比分别为A项中eq \f(1,4×\f(1,2))＝eq \f(1,2)，B项中eq \f(1＋4×\f(1,4),4)＝eq \f(1,2)，C项中eq \f(4×\f(1,4),4×\f(1,2))＝eq \f(1,2)，D项中eq \f(1,4×\f(1,4))＝eq \f(1,1)，故不能描述CO2化学组成的是D。
12．现有几组物质的熔点(℃)数据如表所示：
据此回答下列问题：
(1)A组属于 共价 晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是 共价键 。
(2)B组晶体共同的物理性质是 ①②③④ (填序号)。
①有金属光泽 ②导电性
③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是因为 HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多 。
(4)D组晶体可能具有的性质是 ②④ (填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电
③固体能导电 ④熔融状态能导电
[解析] (1)根据表中数据可看出A组熔点很高，属于共价晶体，是由原子通过共价键形成的。
(2)B组为金属晶体，具有①②③④四条共性。
(3)HF分子间能形成氢键，故其熔点反常。
(4)D组属于离子晶体，具有②④两条性质。
13．(2023·广东梅州一模)碳是地球上组成生命的最基本元素之一。不仅能形成丰富多彩的有机化合物，还能形成多种无机化合物，碳及其化合物的用途广泛。根据要求回答下列问题：
(1)在基态14C原子中，原子核外存在 2 对自旋相反的电子；第二周期的元素中，第一电离能介于B和C之间的是 Be (填元素符号)。
(2)图1、图2代表了碳单质的两种常见晶体，图1晶体中C原子的杂化方式为 sp3 ，图2晶体中，每个六元环占有 2 个C原子。
(3)碳可以形成多种有机化合物，如图3所示是一种吡咯的结构，分子中所有原子都在一个平面上。吡咯中所有元素的电负性的大小顺序为 N>C>H 。
(4)碳可形成CO、CO2等多种无机化合物，在CO转化成CO2的反应过程中，下列说法正确的是 BC (填字母)。
A．分子中孤电子对数不变
B．分子极性发生变化
C．原子间成键方式改变
D．分子间作用力减弱
(5)碳酸盐在一定温度下会发生分解生成二氧化碳和对应氧化物，实验证明碳酸盐的阳离子不同，分解温度不同，如表所示：
随着阳离子半径的增大，碳酸盐的分解温度逐步升高，原因是 当阳离子所带电荷相同时，阳离子半径越小，其结合氧离子能力就越强，对应的碳酸盐就越容易分解 。
(6)科学家团队合成了碳的一种新型同素异形体：T-碳。T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代，形成碳的一种新型三维骨架晶体结构，如图4。已知T-碳晶胞参数为a pm，设NA为阿伏加德罗常数的值，则T-碳的密度为 eq \f(12×8×4,NAa×10－103) g/cm3(列出计算式)。
[解析] (1)基态14C原子的轨道表示式为，有2个成对电子，成对电子中两个电子自旋方向相反；同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但一般第ⅡA族>第ⅢA族，第ⅤA族>第ⅥA族，所以Be、B、C的第一电离能：BC>H。
(4)CO分子中含有2个孤电子对，CO2分子中含有4个孤电子对，在CO转化成CO2的反应过程中，有孤电子对数目的变化，故A项错误；CO分子为极性分子，CO2分子为非极性分子，故B项正确；CO分子中存在碳氧三键，CO2分子中存在碳氧双键，原子间成键方式改变，故C项正确；CO和CO2都可以形成分子晶体，转化过程中，相对分子质量增大，分子间作用力会增强，故D项错误。
(5)因为碳酸盐的分解过程实际上是晶体中阳离子结合COeq \\al(2－,3)中的氧离子，使COeq \\al(2－,3)分解为CO2的过程，所以当阳离子所带电荷相同时，阳离子半径越小，其结合氧离子能力就越强，对应的碳酸盐就越容易分解。
(6)根据题图4晶胞结构可知，晶胞中含有的正四面体结构的数目是8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＋4＝8，每个正四面体结构含有4个碳原子，晶胞的质量是eq \f(4×8×12,NA) g，已知T-碳晶胞参数为a pm，则T-碳的密度ρ＝eq \f(12×8×4,NAa×10－103) g/cm3。
14．(2023·山东青岛一模)铬是人体内微量元素之一，是重要的血糖调节剂。
(1)铬在元素周期表中的位置为 第四周期第ⅥB族 ，其基态原子核外电子占据的原子轨道数为 15 。
(2)已知Cr3＋半径小，正电场较强，容易与H2O、NH3、Cl－等分子或离子形成多种配合物，其中的一种是[Cr(H2O)2(NH3)4]Cl3·2H2O。
①该配合物中提供孤电子对形成配位键的原子是 O、N 。
②中心原子的杂化方式为 d (填字母)。
a．sp2 B.sp3
C.sp3d D.d2sp3
③该物质中，氮氢键的键角比独立存在的气态氨分子中键角略大，其原因是 独立存在的氨分子中氮原子上含有一个孤电子对，而该物质中的N原子提供孤电子对与Cr3＋形成了配位键 。
(3)钛铬合金是一种高温结构材料，第二电离能：I2(Ti) < (填“>”或“