一、選擇題(本題共12小題,每小題4分,共48分,每小題只有一個(gè)正確選項(xiàng))
1.由短周期元素構(gòu)成的某離子化合物中,一個(gè)陽離子和一個(gè)陰離子核外電子數(shù)之和為20。下列說法中正確的是( )
A.晶體中陽離子和陰離子的個(gè)數(shù)不一定相等
B.晶體中一定只有離子鍵沒有共價(jià)鍵
C.所含元素一定不在同一周期也不在第一周期
D.晶體中陽離子半徑一定大于陰離子半徑
解析:在短周期中符合題設(shè)條件的物質(zhì)有:NaF、Na2O、MgO、NaOH、NH4F等,故A正確;NaOH、NH4F含共價(jià)鍵,故B不正確;所含元素可在同一周期,也可在第一周期,如NH4F,故C不正確;NaF、Na2O、MgO等其陽離子半徑都比陰離子半徑小,故D不正確。
答案:A
2.下列性質(zhì)適合于離子晶體的是( )
A.熔點(diǎn)-218 ℃,難溶于水
B.熔點(diǎn)3 900 ℃,硬度很大,不導(dǎo)電
C.難溶于水,固體時(shí)導(dǎo)電,升溫時(shí)導(dǎo)電能力減弱
D.難溶于水,熔 點(diǎn)高,固體不導(dǎo)電,熔化時(shí)導(dǎo)電
解析:離子晶體液態(tài)時(shí)能導(dǎo)電,難溶于非極性溶劑,熔點(diǎn)較高、質(zhì)硬而脆,固體不導(dǎo)電,故A、C均不符合離子晶體的特點(diǎn);B中熔點(diǎn)達(dá)3 900 ℃,硬度很大,不導(dǎo)電,應(yīng)是原子晶體,故只有D符合題意。
答案:D
3.下列各物質(zhì)中,按熔點(diǎn)由高到低的順序排列正確的是( )
A.CH4>SiH4>GeH4>SnH4
B.KCl>NaCl>Mg Cl2>MgO
C.Rb>K>Na>Li
D.石墨>金剛石>SiO2>鈉
解析:晶體熔點(diǎn)的高低取決于構(gòu)成該晶體的結(jié)構(gòu)粒子間作用力的大小。A項(xiàng)物質(zhì)均為結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量越大者分子間作用力也越大,故A項(xiàng)各物質(zhì)熔點(diǎn)應(yīng)為逐漸升高的順序;B項(xiàng)物質(zhì)均為離子晶體,離子晶體熔點(diǎn)高低取決于離子鍵鍵能的大小,一般來說,離子的半徑越小,電荷越多,離子鍵的鍵能就越大,故B項(xiàng)各物質(zhì)熔點(diǎn)也應(yīng)為升高順序;C項(xiàng)物質(zhì)均為同主族的金屬晶體,其熔點(diǎn)高低取決于金屬鍵的強(qiáng)弱,金屬原子半徑越小,價(jià)電子數(shù)越多,金屬鍵越強(qiáng)。堿金屬原子半徑依Li~Cs的順序增大,價(jià)電子數(shù)相同,故熔點(diǎn)應(yīng)是Li最高,Cs最低;原子晶體的熔點(diǎn)取決于共價(jià)鍵的鍵能,石墨中C—C鍵鍵長比金剛石中C—C鍵的鍵長更短,鍵能更大,所以石墨熔點(diǎn)比金剛石略高,金剛石熔點(diǎn)又比二氧化硅高,鈉的熔點(diǎn)很低。
答案:D
4.下列各組物質(zhì)的晶體中,化學(xué)鍵類型相同,晶體類型也相同的是( )
A.SO2和SiO2 B.CO2和H2O
C.NaCl和HCl D.CCl4和KCl
解析:A項(xiàng),SO2和SiO2都含有共價(jià)鍵,SO2為分子晶體,SiO2為原子晶體;B項(xiàng),CO2和H2O都含有共價(jià)鍵,都屬于分子晶體;C項(xiàng),NaCl中含有離子鍵,是離子晶體,HCl中含有共價(jià)鍵,是分子晶體;D項(xiàng),CCl4中含有共價(jià)鍵,屬于分子晶體,KCl中含有離子鍵,是離子晶體。
答案:B
5.下列說法中正確的是( )
A.離子晶體中每個(gè)離子周圍均吸引著6個(gè)帶相反電荷的離子
B.金屬導(dǎo)電的原因是在外電場作用下金屬產(chǎn)生自由電子,電子定向運(yùn)動(dòng)
C.分子晶體的熔沸點(diǎn)很低,常溫下都呈液態(tài)或氣態(tài)
D.原子晶體中的各相鄰原子都以共價(jià)鍵相結(jié)合
解析:CsCl晶體中,每個(gè)Cs+周圍吸引8個(gè)Cl-,A項(xiàng)錯(cuò)誤;金屬內(nèi)部在不通電時(shí)也存在自由移動(dòng)的電子,只不過其運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的,通電時(shí)才定向移動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;分子晶體常溫下也有呈固態(tài)的,如I2、S等,C項(xiàng)錯(cuò)誤;原子晶體是原子間通過共價(jià)鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),故D項(xiàng)正確。
答案:D
6.金屬晶體和離子晶體是重要晶體類型。下列關(guān)于它們的說法中正確的是( )
A.金屬晶體和離子晶體都能導(dǎo)電
B.在鎂晶體中,1個(gè)Mg2+只與2個(gè)價(jià)電子存在強(qiáng)烈的相互作用
C.金屬晶體 和離子晶體都可采取緊密堆積方式
D.金屬晶體和離子晶體中分別存在金屬鍵和離子 鍵等強(qiáng)烈的相互作用,很難斷裂,因而都具有延展性
解析:離子晶體中沒有自由離子,故不導(dǎo)電,A項(xiàng)不正確;金屬晶體中有電子氣,能導(dǎo)電,金屬晶體中的電子氣屬于整個(gè)晶體,故B項(xiàng)不正確;D項(xiàng)中離子晶體沒有延展性,D項(xiàng)不正確。
答案:C
7.氯化硼的熔點(diǎn)為10.7 ℃,沸點(diǎn)為12.5 ℃。在氯化硼分子中,氯—硼—氯鍵角為120°,它可以水解,水解產(chǎn)物之一是氯化氫。下列對(duì)氯化硼的敘述中正確的是( )
A.氯化硼是原子晶體
B.熔化時(shí),氯化硼能導(dǎo)電
C.氯化硼分子是一種極性分子
D.水解方程式:BCl3+3H2O H3BO3+3HCl
解析:首先根據(jù)性質(zhì)推導(dǎo)該晶體是分子晶體還是原子晶體,再根據(jù)具
具體晶體的性質(zhì)判斷選項(xiàng)。因?yàn)锽Cl3的熔沸點(diǎn)較低,故應(yīng)為分子晶體,分子晶體熔化時(shí)不導(dǎo)電,故A、B錯(cuò);又因氯—硼—氯鍵角為120°,則可確定BCl3為非極性分子,C錯(cuò)。
答案:D
8.下列數(shù)據(jù)是對(duì)應(yīng)物質(zhì)的熔點(diǎn)表,則有關(guān)判斷正確的是( )
Na2O Na AlF3 AlCl3 Al2O3 BCl3 CO2 SiO 2
920 ℃ 97.8 ℃ 1 291 ℃ 190 ℃ 2 073 ℃ -107 ℃ -57 ℃ 1 723 ℃
A.只要含有金屬陽離子的晶體就一定是離子晶體
B.在共價(jià)化合物分子中各原子都形成8電子結(jié)構(gòu)
C.同族元素的氧化物不可能形成不同類型的晶體
D.金屬晶體的熔點(diǎn)不一定比分子晶體的高
解析:本題通過學(xué)生思維的易混淆點(diǎn)考查學(xué)生思維的全面性。金屬晶體中含有金屬陽離子,但不屬于離子晶體,A錯(cuò);在含有H原子的共價(jià)分子中,H原子形成2個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),B錯(cuò);CO2和SiO2分別屬于分子晶體和原子晶體,C錯(cuò);Na的熔點(diǎn)低于AlCl3,D對(duì)。
答案:D
9.下列晶體分類中正 確的一組是( )
離子晶體 原子晶體 分子晶體
A NaOH Ar SO2
B H2SO4 石墨 S
C CH3COONa 水晶
D Ba(OH)2 金剛石 玻璃
解析:從構(gòu)成晶體的粒子和微粒間的相互作用力去判斷晶體的類型。NaOH、CH3COONa、Ba(OH)2都是陰、陽離子間通過離子鍵相互結(jié)合成的離子晶體,純H2SO4中無H+,是分子晶體。Ar分子間以范德華力相互結(jié)合為分子晶體,石墨是混合晶體,水晶(SiO2)與金剛石是典型的原子晶體。硫的化學(xué)式用S表示,實(shí)際上是S8,氣體時(shí)為S2,是以范德華力結(jié)合成的分子晶體。玻璃沒有固定的熔點(diǎn),加熱時(shí)逐漸軟化,為非晶體。
答案:C
10.氮化硼是一種新合成的無機(jī)材料,它是一種超硬耐磨、耐高溫、抗腐蝕的物質(zhì)。下列各組物質(zhì)熔化時(shí)所克服的粒子間的作用力與氮化硼熔化時(shí)所克服的粒子間的作用力類型相同的是( )
A.硫酸鈉和金剛石
B.冰和干冰
C.晶體硅和水晶
D.苯和四氯化碳
解析:氮化硼超硬耐 磨、耐高溫,是一種原子晶體,熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵。A項(xiàng)中的硫酸鈉是離子晶體,熔化時(shí)破壞離子鍵,A項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng)中的兩種物質(zhì)均為原子晶體,熔化時(shí)均破壞共價(jià)鍵,C項(xiàng)正確;B、D項(xiàng)中的四種物質(zhì)都是分子晶體,熔化時(shí)都破壞分子間作用力,B、D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:C
11.氮化碳結(jié)構(gòu)如下圖,其中β 氮化碳硬度超過金剛石晶體,成為首屈一指的超硬新材料。下列有關(guān)氮化碳的說法中錯(cuò)誤的是( )
A.β 氮化碳屬于原子晶體
B.β 氮化碳中碳顯-4價(jià),氮顯+3價(jià)
C.β 氮化碳的化學(xué)式為C3N4
D.每個(gè)碳原子與四個(gè)氮原子相連,每個(gè)氮原子與三個(gè)碳原子相連
解析:圖為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),硬度超過金剛石晶體,氮化碳晶體為原子晶體,每個(gè)C和4個(gè)N形成共價(jià)鍵,每個(gè) 氮原子與3個(gè)碳原子相連,所以氮化碳的化學(xué)式為C3N4,由于N的非金屬性比碳強(qiáng),所以氮化碳中碳顯+4價(jià),氮顯-3價(jià)。
答案:B12.有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示,下列說法中不正確的是( )
A.在NaCl晶體中,距Na+最近的Cl-形成正八面體
B.在CaF2晶體中,每個(gè)晶胞平均占有4個(gè)Ca2+
C.在金剛石晶體中,碳原子與碳碳鍵個(gè)數(shù)的比為1∶2
D.該氣態(tài)團(tuán)簇分子的分子式為EF或FE
解析:CaF2晶體中,Ca2+占據(jù)8個(gè)頂角、6個(gè)面心,故CaF2晶胞中含Ca2+的個(gè)數(shù)為8×+6×=4;金剛石晶體中,每個(gè)C原子與4個(gè)C原子相連,而碳碳鍵為2個(gè)碳原子共用,C原子與C—C鍵個(gè)數(shù)比為1∶2;由于是氣態(tài)團(tuán)簇分子,其分子式應(yīng)為E4F4或F4E4。
答案:D
二、非選擇題(本題共4小題,共52分)
13.(16分)C60、金剛石、石墨、二氧化碳和氯化銫的結(jié)構(gòu)模型如圖所示(石墨僅表示出其中的一層結(jié)構(gòu)):
(1)C60、金剛石和石墨三者的關(guān)系是互為 。
A.同分異構(gòu)體 B.同素異形體
C.同系物 D.同位素
(2)固態(tài)時(shí),C60屬于 (填“原子”或“分子”)晶體,C60分子中含有雙鍵的數(shù)目是 。
(3)晶體硅的結(jié)構(gòu)跟金剛石相似,1 mol晶體硅中含有硅—硅單鍵的數(shù)目約是 NA。
(4)石墨層狀結(jié)構(gòu)中,平均每個(gè)正六邊形占有的碳原子數(shù)是 。
(5)觀察CO2分子晶體結(jié)構(gòu)的一部分,試說明每個(gè)CO2分子周圍有 個(gè)與之緊鄰且等距的CO2分子;該結(jié)構(gòu)單元平均占有 個(gè)CO2分子。
(6)觀察圖形推測,CsCl晶體中兩距
離最近的Cs+間距離為a,則每個(gè)Cs+周圍與其距離為a的Cs+數(shù)目為 ,每個(gè)Cs+周圍距離相等且次近的Cs+數(shù)目為 ,距離為 ,每個(gè)Cs+周圍距離相等且第三近的Cs+數(shù)目為 ,距離為 ,每個(gè)Cs+周圍緊鄰且等距的Cl-數(shù)目為 。
解析:(1)所給三種物質(zhì)均為只由碳元素組成的單質(zhì),故它們互為同素異形體。
(2)C60中只含碳元素,且不具有向空間無限伸展的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),所以為分子晶體;C60的分子中的總的價(jià)電子的數(shù)目為60×4=240,由圖示可知已成鍵的價(jià)電子數(shù)為60×3,所以可形成的雙鍵的數(shù)目為=30。
(3)由金剛石的結(jié)構(gòu)模型可知,每個(gè)碳原子都與相鄰的碳原子形成一個(gè)單鍵,故每個(gè)碳原子相當(dāng)于形成(×4)個(gè)單鍵,則1 mol硅中可形成2 mol硅硅單鍵。
(4)石墨層狀結(jié)構(gòu)中每個(gè)碳原子為三個(gè)正六邊形共有,即對(duì)每個(gè)六邊形貢 獻(xiàn)個(gè)碳原子,所以每個(gè)正六邊形占有的碳原子的數(shù)目為×6=2。
(5)題給出CO2分子晶體的一部分。取任一頂角的CO2分子,則與之距離最近且等距的是共用該頂角的三個(gè)面面心上的CO2分 子,共3個(gè);而該頂角被8個(gè)同樣晶胞共用,而面心上的分子被2個(gè)晶胞共用,這樣符合題意的CO2分子的個(gè)數(shù)為=12;在此結(jié)構(gòu)中,8個(gè)CO2分子處于頂角,為8個(gè)同樣結(jié)構(gòu)共用,6個(gè)CO2分子處于面心,為2個(gè)同樣結(jié)構(gòu)共用。所以,該結(jié)構(gòu)單元平均占有的CO2分子的個(gè)數(shù)為8×+6×=4。
(6)以圖中大立方體中心的Cs+為基準(zhǔn),與其最近的Cs+分別位于其上、下、前、后、左、右的六個(gè)方位;與其次近的Cs+分別位于通過中心Cs+的三個(gè)切面的大正方形的頂點(diǎn),個(gè)數(shù)為4×3=12;與其第三近的Cs+分別位于大立方體的8個(gè)頂點(diǎn)上;每個(gè)Cs+周圍緊鄰且等距的Cl-數(shù)目為8。
答案:(1)B (2)分子 30 (3)2 (4)2 (5)12 4
(6)6 12 a 8 a 8
14.(13分)(1)氯酸鉀熔化,粒子間克服的作用力是 ;二氧化硅熔化,粒子間克服的作用力是 ;碘的升華,粒子間克服的作用力是 。三種晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序是 。
(2)下列六種晶體:①CO2�、贜aCl�、跱a�、躍i
⑤CS2�、藿饎偸�,它們的熔點(diǎn)從低到高的順序?yàn)椤 ?填序號(hào))。
(3)A、B、C、D為四種晶體,性質(zhì)如下:
A.固態(tài)時(shí)能導(dǎo)電,能溶于鹽酸;
B.能溶于CS2,不溶于水;
C.固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電,液態(tài)時(shí)能導(dǎo)電,可溶于水;
D.固態(tài)、液態(tài)時(shí)均不導(dǎo)電,熔點(diǎn)為3 500 ℃。
試推斷它們的晶體類型:
A ;B ;
C ;D 。
(4)下圖中A~D是中學(xué)化學(xué)教科書上常見的幾種晶體結(jié)構(gòu)模型,請?zhí)顚懴鄳?yīng)物質(zhì)的名稱:
A ;B ;
C ;D 。
解析:(1)氯酸鉀是離子晶體,熔化離子晶體時(shí)需要克服的作用力是離子鍵;二氧化硅是原子晶體,熔化原子晶體時(shí)需要克服的作用力是共價(jià)鍵;碘為分子晶體,熔化分子晶體時(shí)需克服的是分子間作用力。由于原子晶體是由共價(jià)鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體,所以原子晶體的熔點(diǎn)最高;其次是離子晶體;由于分子間作用力與化學(xué)鍵相比要小得多,所以碘的熔點(diǎn)最低。
(2)先把六種晶體分類。原子晶體:④⑥;離子晶體:②;金屬晶體:③;分子晶體:①⑤。由于碳原子半徑小于硅原子半徑,所以金剛石的熔點(diǎn)高于晶體硅;CO2和CS2同屬于分子晶體,其熔點(diǎn)取決于相對(duì)分子質(zhì)量,故CS2的熔點(diǎn)高于CO2;Na在通常狀況下是固態(tài),而CS2是液態(tài),CO2是氣態(tài),所以Na的熔點(diǎn)高于CS2和CO2;Na在水中反應(yīng)即熔化成小球,說明它的熔點(diǎn)比NaCl低得多。
答案:(1)離子鍵 共價(jià)鍵 分子間作用力 SiO2>KClO3>I2 (2)①⑤③② ④⑥
(3)金屬晶體 分子晶體 離子晶體 原子晶體
(4)氯化銫 氯化鈉 二氧化硅 金剛石
15.(12分)金屬鎳及其化合物在合金 材料以及催化劑等方面應(yīng)用廣泛。請回答下列問題:
(1)Ni原子的核外電子排布式為 ;
(2)NiO、FeO、MgO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同,Ni2+和Fe2+的離子半徑分別為69 pm和78 pm,則熔點(diǎn)NiO (填“<”或“>”)FeO;某同學(xué)畫出的MgO晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示,請改正圖中錯(cuò)誤: ;
(3)NiO晶胞中Ni和O的配位數(shù)分別為 、 ;
(4)金屬鎳與鑭(La)形成的合金是一種良好的儲(chǔ)氫材料,其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示。該合金的化學(xué)式為
。
解析:(2)晶格能與離子半徑有關(guān),其他因素相同時(shí),離子半徑越大,晶格能越小;(3)由信息可知NiO與氯化鈉的晶胞相似,所以Ni和O的配位數(shù)均為6;(4)La在8個(gè)頂點(diǎn),所以晶胞單獨(dú)占有的La原子的個(gè)數(shù)為=1;Ni有4個(gè)位于前、后、左、右四個(gè)面的面心,有一個(gè)位于體心,有4個(gè)在上下兩個(gè)面上,所以晶胞單獨(dú)占有的Ni原子的個(gè)數(shù)為+1=5。
答案:(1)[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2
(2)>�、鄳�(yīng)為黑色 (3)6 6 (4)LaNi5
16.(11分)上海世博會(huì)場館,大量的照明材料或屏幕都使用了發(fā)光二極管(LED)。目前市售LED,材質(zhì)基本以GaAs(砷化鎵)、AlGaInP(磷化鋁鎵銦)、InGaN(氮化銦鎵)為主。已知鎵是鋁同族且在鋁的下一周期的元素。砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖。試回答:
(1)鎵的基態(tài)原子的電子排布式是 。
(2)砷化鎵晶胞中所包含的砷原子(灰色球)個(gè)數(shù)為 ,與同一個(gè)鎵原子相連的砷原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為 。
(3)N、P、As處于同一主族,其氫化物沸點(diǎn)由高到低的順序是 。(用氫化物分子式表示)
(4)砷化鎵可由(CH3)3Ga和AsH3在700 ℃時(shí)制得。(CH3)3Ga中鎵原子采取 雜化。
(5)比較二者的第一電離能:As (填“<”“>”或“=”)Ga。
解析:(1)鎵位于元素周期表中第四周期第ⅢA族,故其核外電子排布式為[Ar]3d104s24p1。(2)根據(jù)“均攤法”:灰色球個(gè)數(shù)為()+()=4。由晶胞圖可知與同一個(gè)鎵原子相連的砷原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體。(3)由于NH3分子間存在氫鍵,所以NH3的沸點(diǎn)最高,由于AsH3的相對(duì)分子質(zhì)量大于PH3,故AsH3的沸點(diǎn)高于PH3。(4)由于Ga原子周圍只有3對(duì)成鍵電子對(duì),故其采取sp2雜化。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
(2)4 正四面體
(3)NH3>AsH3>PH3
(4)sp2 (5)>
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