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人教版 (2019)选择性必修2第三章 晶体结构与性质第三节 金属晶体与离子晶体优秀课后复习题
展开1.下图为铝的生产原理示意图,下列相关说法不正确的是
A.冰晶石做助熔剂
B.氧化铝属于过渡晶体
C.金属铁、铜的冶炼方法与铝类似
D.铝在工业上是一种很好的还原剂
【答案】C
【解析】A.冰晶石在电解铝工业中常用作助熔剂,正确;
B.氧化铝的晶体结构具有某些过渡金属的特征,因此被称为过渡晶体,正确;
C.工业上用电解熔融的氧化铝,得到金属铝和氧气,而工业上用热还原法来冶炼金属铁、铜,错误;
D.Al为活泼金属,冶金工业中常作还原剂,正确;
故选C。
2.下列说法错误的是
A.超分子的重要特征是分子识别和自组装
B.液晶不是物质的一种聚集状态
C.大多数晶体都是四种典型晶体之间的过渡晶体
D.石墨晶体中既有共价键和范德华力又有类似金属的导电性属于混合型晶体
【答案】B
【解析】A.超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体,其重要特征是分子识别和自组装,A正确;
B.液晶和固态、气态、液态都属于物质的一种聚集状态,液晶是介于液态与结晶态之间的一种聚集状态,B错误;
C. 四类典型晶体是指分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体 等,但纯粹的典型晶体是不多的,大多数晶体是它们之间的过渡晶体,C正确;
D.石墨为层状结构,层内 碳原子间以共价键结合成六边形,层与层之间为范德华力,是一种混合型的晶体,D正确;
故选B。
3.下列说法正确的是
A.CH3OH和N2H4中C、O、N杂化方式均相同
B.H2S和CS2分子都是含极性键的极性分子
C.最外层电子数为2的元素都分布在s区
D.石墨晶体层内是共价键,层与层间是范德华力,所以石墨是一种过渡晶体
【答案】A
【解析】A.CH3OH和N2H4中C、O、N均为单键,均采用sp3杂化,故A正确;
B.CS2为直线结构,为非极性分子,故B错误;
C.He最外层电子数为2,位于 p区,故C错误;
D.石墨晶体层内是共价键,层与层间是范德华力,所以石墨是一种混合晶体,故D错误;
故选:A。
4.下列描述中不正确的是
A.金属晶体中,自由电子为许多金属离子所共有
B.HClO和PCl3的分子结构中,每个原子最外层都具有8电子稳定结构
C.金刚石晶体中,碳原子数与C−C键数之比为1∶2
D.Na2O中离子键的百分数为62%,则Na2O不是纯粹的离子晶体,是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体
【答案】B
【解析】A.金属晶胞的组成微粒是金属阳离子和自由电子,根据电子气理论,电子可以在金属晶体中自由移动,因此自由电子为许多金属离子所共有,故A正确;
B.HClO和PCl3的分子结构中,氢原子最外层不具有8电子稳定结构,是2电子稳定结构,故B错误;
C.金刚石晶体中一个碳原子与周围四个碳原子形成空间网状正四面体结构,碳原子数与C−C键数之比为1∶4×12=1∶2,故C正确;
D.Na2O中离子键的百分数为62%,说明氧化钠中存在共价键,则Na2O不是纯粹的离子晶体,是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体,故D正确。
综上所述,答案为B。
5.关于几种晶体的结构,下列说法正确的是
A.干冰晶胞中CO2分子之间和金刚石晶胞中碳原子间的静电作用均是共价键
B.石墨晶体层内是共价键,层与层间是范德华力,所以石墨是一种过渡晶体
C.若金刚石的晶胞边长为acm,其中两个最近的碳原子之间的距离为22a
D.NaCl中Na+的配位数小于干冰中CO2分子的配位数
【答案】D
【解析】A.干冰晶胞中CO2分子之间是分子间作用力,故A错误;
B.石墨晶体层内碳原子之间以共价键结合,层与层之间通过范德华力结合,因此石墨属于一种混合型晶体,故B错误;
C.金刚石两个最近的碳原子之间的距离为体对角线的四分之一,若晶胞边长为a cm,则两个最近的碳原子之间的距离为 34a
cm,故C错误;
D.NaCl中Na+的配位数为6,干冰中CO2分子的配位数为12,故D正确;
故选:D。
6.下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中,错误的是
A.液晶具有液体的流动性,在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性
B.氧化镁晶体中离子键的百分数为50%,氧化镁晶体是一种过渡晶体
C.等离子体的基本构成粒子只有阴、阳离子
D.石墨晶体属于混合晶体
【答案】C
【解析】A.液晶像液体一样具有流动性,也具有晶体的各向异性,故A正确;
B.氧化镁晶体中离子键、共价键的成分各占50%,所以氧化镁晶体是一种过渡晶体,故B正确;
C.等离子体主要是由电子和正离子及中性粒子组成,故C错误;
D.石墨晶体结构是层状的,每一层原子之间由共价键组成正六边形结构,层与层之间由范德华力互相吸引,石墨晶体属于混合晶体,故D正确;
选C。
7.形成正确的化学观念有助于学习。下列有关化学观念正确的是
A.组成相同的物质其性质相同B.化学反应中既有物质变化也有能量变化
C.化学反应的限度大小是不可改变的D.晶体类型一定是纯粹的,不存在过渡晶体
【答案】B
【解析】A. 组成相同的物质可能是同分异构体,其性质不相同,A错误;
B. 化学反应中既有物质变化也有能量变化,B正确;
C. 化学反应的限度大小可能随外界条件的变化而改变,C错误;
D. 晶体类型不一定是纯粹的,存在过渡晶体,D错误;
故选B。
8.下列说法错误的是
A.超分子的重要特征是分子识别和自组装
B.液晶是一种介于结晶态和液态之间的聚集状态
C.大多数晶体都是四种典型晶体之间的过渡晶体
D.石墨晶体中既有共价键和范德华力又有类似金属的导电性属于共价晶体
【答案】D
【解析】A.超分子通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起,组成复杂的、有组织的聚集体,具有分子识别和自组装的特征,A正确;
B.液晶是一种介于结晶态和液态之间的聚集状态,B正确;
C.典型晶体很少,实际上晶体中各种作用力都存在,依成分、比例不同为过渡晶体,C正确;
D.石墨晶体中既有共价键和范德华力又有类似金属的导电性属于混合晶体,D错误;
故选D。
9.回答下列问题:
(1)苯胺()的晶体类型是 。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(-95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃),原因是 。
(2)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于 晶体。碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:
①在石墨烯晶体中,每个C原子连接 个六元环,每个六元环占有 个C原子。
②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接 个六元环,六元环中最多有 个C原子在同一平面。
【答案】(1) 分子晶体 苯胺分子之间存在氢键
(2) 分子 3 2 12 4
【解析】(1)大多数有机物都是分子晶体,除了一部分有机酸盐和有机碱盐是离子晶体。苯胺比甲苯的熔、沸点都高,同一种晶体类型熔、沸点不同首先要考虑的就是是否有氢键,苯胺中存在电负性较强的N所以可以形成氢键,因此比甲苯的熔、沸点高。
(2)①每个C原子参与形成3个六元环,每个碳原子对六元环的贡献为13,则每个六元环占有6×13=2个C原子;②每个C原子周围形成4个共价键,最小的环为6元环,每个单键为3个环共有,则每个C原子连接4×3=12个六元环;根据数学知识,3个C原子可形成一个平面,而每个C原子都可构成1个正四面体,所以六元环中最多有4个C原子共面。
10.下列说法不正确的是
A.Na2O通常当作离子晶体来处理,因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近
B.由于石墨晶体导电,所以它是金属晶体,又由于它熔点很高,所以它是共价晶体,故石墨晶体属于混合晶体
C.分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型
D.石墨晶体中既有共价键,又有金属键还有范德华力,是一种混合晶体
【答案】B
【解析】A.一般电负性差值大于1.7为离子键,电负性差值小于1.7为共价键,Na2O通常当作离子晶体来处理,因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近,A正确;
B.石墨晶体中既有共价键,又有金属键和范德华力,所以是混合晶体但不属于金属晶体,B错误;
C.根据微粒间的作用力分析,分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型,C正确;
D.石墨晶体中既有共价键,又有金属键和范德华力,是一种混合晶体,D正确;
故选B。
11.下列说法不正确的是
A.Na2O中离子键的百分数为62%,则Na2O不是纯粹的离子晶体,是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体
B.Na2O通常当作离子晶体来处理,因为Na2O是偏向离子晶体的非过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近
C.Al2O3是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理;SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理
D.分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型
【答案】B
【解析】A.Na2O中离子键的百分数为62%,还存在共价键,则Na2O不是纯粹的离子晶体,是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体,故A正确;
B.Na2O通常当作离子晶体来处理,因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近,是过渡晶体而不是非过渡晶体,故B错误;
C.Al2O3、SiO2均是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理,故C正确;
D.根据微粒间存在的作用力分析,分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型;故D正确;
故选B。
12.下列说法正确的是
A.同一原子中3s、3p、3d、4s能量依次升高
B.白磷晶体中的微粒之间通过共价键结合,键角为109°28′
C.H3N·BF3和BF- 4中的B原子的VSEPR模型都是四面体形
D.石墨是混合型晶体,Al2O3为过渡晶体当作离子晶体来处理
【答案】C
【解析】A.3d能级和4s能级出现能量交错,多电子原子中,4s能量小于3d 能量,故A错误;
B.白磷分子是正四面体结构,四个磷原子处在四个顶点上,键角为60°,故B错误;
C.H3N·BF3和BF- 4中的B原子均为sp3杂化,VSEPR模型都是四面体形,故C正确;
D.石墨是混合型晶体,Al2O3是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理,故D错误;
故选C。
13.下列说法不正确的是
A.Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体,当作离子晶体来处理:SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理
B.Na2O 中离子键的百分数为62%,则Na2O不是纯粹的离子晶体,是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体
C.Na2O通常当作离子晶体来处理,因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近
D.分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型
【答案】A
【解析】A.Al2O3和SiO2都是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理,故A错误;
B.Na2O 中离子键的百分数为62%,说明Na2O中存在共价键,则Na2O不是纯粹的离子晶体,是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体,故B正确;
C.离子键和共价键的本质区别是形成两元素电负性的差值,差值大为离子键,差值小为共价键,Na2O通常当作离子晶体来处理,因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近,故C正确;
D.根据微粒间的作用力分析,分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型,故D正确;
故选A。
14.下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中,错误的是
纳米氧化锌晶体的晶胞结构
A.液晶具有液体的流动性,在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性
B.氧化镁晶体中离子键的百分数为50%,氧化镁晶体是一种过渡晶体
C.如图氧化锌纳米晶体的晶胞中锌离子与氧离子的个数比为1∶1
D.等离子体的基本构成粒子只有阴、阳离子
【答案】D
【解析】A.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态,既具有液体的流动性、粘度等,又具有晶体的某些物理性质,如导热性等表现出类似晶体的各向异性,故A正确;
B.MgO中离子键的百分数为50%,不是纯粹的离子键,也不是纯粹的共价晶体,是离子晶体和共价晶体之间的过渡晶体,故B正确;
C.在此六棱柱晶胞中取,位于顶角有12个小球,位于面心的有2个小球,位于内部的有3个小球,则属于此晶胞的小球有12×16 +2×12 +3=6个;6个大球位于棱上,4个大球位于内部,则属于此晶胞的大球有6×13 +4=6个。则锌离子与氧离子的个数比为1∶1,故C正确;
D.等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体。因此等离子体的基本构成粒子不是阴、阳离子,故D错误;
答案选D。
15.石墨可作锂离子电池的负极材料。充电时,Li+嵌入石墨层间,当嵌入最大量Li+时,晶体部分结构的俯视示意图如图所示,下列说法错误的是
A.石墨属于混合晶体 B.石墨中含有共价键
C.石墨晶体中,层间存在化学键和范德华力 D.图中与的个数比是6:1
【答案】C
【解析】A.石墨是晶体内同时存在着共价键、分子间作用力等多种作用力,具有分子晶体和共价晶体的结构和性质的混合型晶体,故A正确;
B.在石墨晶体中,每个碳原子与3个碳原子形成三个共价键,而每个共价键被2个碳原子所共用,则每个碳原子形成1.5个共价键,所以1ml石墨中含有1.5ml共价键,故B正确;
C.石墨晶体中,层与层之间的作用力为分子间作用力,不存在化学键,故C错误;
D.从图可以看出,每个Li+都位于1个平面正六边形的中心,即平均每6个C原子对应1个Li+,所以此时C与Li+的个数比是6:1,故D正确;
故选C。
16.磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,其晶胞结构如下图,其中的每个原子均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是
A.磷化硼属于混合晶体
B.磷化硼晶体中存在配位键
C.磷化硼晶体在熔融状态下可作离子导体
D.磷化硼晶体中微粒的空间堆积方式与氯化钠相同
【答案】B
【解析】A.磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,晶体中仅含共价键,属于共价晶体,A项错误;
B.B原子最外层有3个电子,P原子最外层有5个电子,磷化硼晶体中每个原子均满足8电子稳定结构,则每个B形成3个普通的B—P共价键、还有1个共价键由P单方面提供孤电子对与B共用,即存在配位键,B项正确;
C.磷化硼晶体在熔融状态下不导电,不能作离子导体,C项错误;
D.磷化硼晶体中微粒的配位数为4,NaCl晶体中微粒的配位数为6,两者微粒的空间堆积方式不同,D项错误;
答案选B。
17.石墨烯是从石墨材料中剥离出来,由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。下列关于石墨与石墨烯的说法中正确的是
A.从石墨中剥离石墨烯需要既要破坏化学键也会破坏范德华力
B.石墨中的碳原子采取sp2杂化,每个sp2杂化轨道含23s轨道与13p轨道
C.石墨属于混合晶体,层与层之间存在分子间作用力;层内碳原子间存在共价键
D.石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子
【答案】C
【解析】A.石墨晶体中,层与层之间的作用力为分子间作用力,从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力,故A错误;
B.石墨中的碳原子采取sp2杂化,每个sp2杂化轨道含13s轨道与23p轨道,故B错误;
C.石墨晶体中的层与层之间存在分子间作用力,层内碳原子间存在共价键,故石墨属于混合晶体,故C正确;
D.每个C原子为3个环共有,则石墨烯中平均每个六元碳环含有碳原子数为6×13 =2,故D错误;
答案选C。
18.石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成,如图a所示,图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。若按ABCABC方式堆积而成,则如图b所示,图中用虚线标出了石墨的一个三方晶胞。回答下列问题:
(1)六方石墨晶体的密度为 g·cm-3(写出计算表达式,要求化简)。
(2)1个三方石墨晶胞中碳原子的个数为 。
(3)锂离子电池的正极材料为层状结构的LiNiO2。锂离子完全脱嵌时LiNiO2的层状结构会变得不稳定,用铝取代部分镍形成LiNi1-yAlyO2。可防止锂离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用,其原因是 。
【答案】(1)2.365×10243×NA
(2)6
(3)脱嵌过程中Al不会变价,Li+不能完全脱嵌
【解析】(1)根据均摊原则,1个晶胞中含有4个C原子,C-C键长为0.142nm,则底面积为332×(0.142×10-7)2cm2
,六方石墨晶胞的体积为332×(0.142×10-7)2×0.6708×10-7cm3 ,六方石墨晶体的密度为4×12332×(0.142×10−7)2×0.6708×10−7×NAg/cm3=2.365×10243×NAg/cm3。
(2)根据均摊原则,1个三方石墨晶胞中碳原子的个数为4×16 +4×13 +2×12 +2×13 +2×16 =6。
(3)Ni的氧化数有+2、+3、+4,而Al的氧化数只有+3,如果Ni被氧化到+4价态,Li+可以完全脱嵌,形成NiO2,但有Al3+存在,必须有Li+形成电中性物质,所以用铝取代部分镍形成LiNi1-yAlyO2可防止锂离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用。
19.请回答下列问题:
(1)石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成,如图甲所示,图中用虚线标出了石墨的一个晶胞。该晶胞中含有的碳原子数为 。
甲(石墨晶胞) 乙(石墨烯) 丙 (金刚石晶胞) 丁 ()
(2)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,如图乙所示,石墨烯中含有的六元环个数为 ,下列有关石墨烯的说法正确的是 (填序号)。
a.晶体中碳原子间全部是碳碳单键
b.石墨烯中所有碳原子处于同一个平面内
c.从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力
【答案】(1)4
(2) 0.5NA abc
【解析】(1)由晶胞结构可知,石墨晶胞中处于顶点的8个碳原子被8个晶胞所共有,处于棱上的4个碳原子被4个晶胞所共有,处于面上的2个碳原子分别被2个晶胞所共有,晶胞内还有1个碳原子,根据均摊原则,则每个晶胞中含有的碳原子数为8×18 +4×14 +2×12 +1= 4。
(2)由晶胞结构可知,石墨烯中6个碳原子构成1个环,每个碳原子被3个环所共有,根据均摊原则,每个环中含有的碳原子个数为6×13=2,则1ml碳原子构成的环的个数为0.5NA;
a.根据碳原子成键特点,石墨烯中每个碳原子与周围3个碳原子形成3个碳碳单键,故a正确;
b.石墨烯为平面结构,晶体中所有碳原子处于同一个平面内,故b正确;
c.石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成,石墨烯是分子晶体,从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力,故c正确;
故选abc;
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