1、第三章第三章晶体结构与性质晶体结构与性质 第一节晶体的常识 课时演练课时演练促提升促提升 A 组 1.下列哪些性质不能区分晶体与非晶体() A.各向异性 B.X-射线衍射 C.导电性D.有无固定熔点 解析:根据晶体的特点和性质可知,晶体具有规则的几何外形,具有各向异性;衍射时能看到明显的谱线。 有的晶体也不容易导电。 答案:C 2.不能够支持石墨是晶体这一事实的选项是() A.石墨和金刚石是同素异形体 B.石墨中的碳原子呈周期性有序排列 C.石墨的熔点为 3 625 D.在石墨的 X-射线衍射图谱上有明锐的谱线 解析:原子在三维空间里呈有序排列(B 项)、有自范性、有固定的熔点(C 项)、物理
2、性质上体现各向异 性、 X-射线衍射图谱上有分明的斑点或明锐的谱线(D 项)等特征,都是晶体在各个方面有别于非晶体的体现。 而是否互为同素异形体与是否为晶体这两者之间并无联系,如无定形碳也是金刚石、石墨的同素异形体,却 属于非晶体。 答案:A 3.下列有关晶体和非晶体的说法中正确的是() A.具有规则几何外形的固体均为晶体 B.晶体具有自范性,非晶体没有自范性 C.晶体研碎后即变为非晶体 D.将玻璃加工成规则的固体即变成晶体 解析:晶体的规则几何外形是自发形成的,有些固体尽管有规则的几何外形,但由于不是自发形成的,所 以不属于晶体,A、D 项错误;晶体是由晶胞通过无隙并置形成的,组成晶体的粒子
3、在三维空间呈现周期性的 有序排列,因此,晶体研碎成小的颗粒仍然是晶体,C 项错误;自范性是晶体与非晶体的本质区别,B 项正确。 答案:B 4.如图是 a、b 两种物质的熔化曲线,下列说法中正确的是() a 是晶体a 是非晶体b 是晶体b 是非晶体 A.B.C.D. 解析:晶体有固定的熔点,由图 a 来分析,中间有一段 a 物质的温度不变但一直在吸收能量,这段就表示 a 晶体在熔化;由图 b 可知,b 物质的温度一直在升高,所以找不出固定的熔点,故 b 为非晶体。 答案:A 5.现有四种晶体,其构成粒子(均为单原子核粒子)排列方式如图所示,其化学式正确的是() 解析:利用均摊法不难确定粒子个数比
4、。 A 项错误,8 个 B 粒子居于顶点,一个 A 粒子居于体心,所以化学 式应为 AB 或 BA;B 项错误,E 和 F 的数目完全一致,所以化学式为 FE 或 EF;C 项正确,一个晶胞内 X、Y、Z 三种粒子的个数分别为1,3,1;D项错误,A粒子居于8个顶点和6个面心,真正属于一个晶胞的A粒子为4个,B 粒子居于 12 条棱上和体心,真正属于一个晶胞的 B 粒子为 4 个。 答案:C 6.晶体具有各向异性。 如蓝晶石(Al2O3SiO2)在不同方向上的硬度不同;又如石墨与层垂直方向上的电导 率和与层平行方向上的电导率之比为。晶体各向异性的主要表现是() 硬度导热性导电性光学性质 A.B
5、. C.D. 解析:晶体的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性,表现在硬度、导热性、导电性、光学性质等 方面。 答案:D NaCl 晶体的晶胞 7.纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大,这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗 粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同(如图所示),则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子 数的比值为() A.78 B.1314 C.11 D.2627 解析:表面粒子数=8+6+12=26。总粒子数=表面粒子数+中心粒子数=26+1=27。 答案:D 8.有一种蓝色的晶体,它的结构特征是Fe2+和Fe3+分别占据立方体互不相邻的顶点,立方体的每条棱上
6、均 有一个 CN-。 (1)根据晶体结构的特点,推出这种蓝色晶体的化学式(用简单整数表示)。 (2)此化学式带何种电荷,如果 Rn+或 Rn-与其结合成电中性粒子,此粒子的化学式 为。 解析:Fe2+、Fe3+占据立方体的互不相邻的顶点,则每个立方体上有 4 个 Fe2+、4 个 Fe3+。根据晶体的空 间结构特点,每个顶点上的粒子有属于该立方体,则该立方体中有个 Fe2+、个 Fe3+,CN-位于立方体的棱上,棱 上的粒子有属于该立方体,该立方体中有 3 个 CN-,所以该晶体的化学式为Fe2(CN)6-,此化学式带负电荷,若 结合 Rn+形成中性粒子,此粒子化学式为 RFe2(CN)6n。
7、 答案:(1)Fe2(CN)6- (2)负电荷RFe2(CN)6n 9.(1)KCl广 泛 应 用 于 医 药 和 农 业 ,KCl晶 体 中 基 态Cl-电 子 排 布 式 为; (2)下列是部分金属元素的电离能。 XYZ 第一电离能 /(kJmol-1) 5 20.2 4 95.8 4 18.8 已知 X、Y、Z 的价层电子构型为 ns1,则三种金属的氯化物(RCl)的熔点由高到低的顺序为; (3)RCl 用作有机合成催化剂,并用于颜料、防腐等工业。R+中所有电子正好充满 K、L、M 三个电子层, 它与 Cl-形成的晶体结构如图所示。R 的元素符号是,与同一个 Cl-相连的 R+有个; (
8、4)卤代烃在有机合成中作用巨大,烃基的结构对卤代烃的活性有很大的影响。CH3CH2Cl 和碱溶液 容 易 发 生 取 代 反 应 , 而 CH2CHCl 和 碱 溶 液 不 起 作 用 , 请 从 结 构 上 解 释 其 差 异; (5)HCl 和 HF 结构相似,由于氢键的存在使两者性质上存在较大差异,请列举出由于氢键的影响导致的 性质差异。 解析:(2)已知 X、Y、Z 的价层电子构型为 ns1,说明三者在同一个主族,第一电离能逐渐减小,金属性逐渐 增强,则原子半径逐渐增大,熔沸点逐渐减小; (3)R+中所有电子正好充满 K、L、M 三个电子层,说明 R 的电子排布式为 1s22s22p6
9、3s23p63d10,是铜元素, 从图中看出,一个 R+与 4 个 Cl-相连,同理与同一个 Cl-相连的 R+有 4 个; (5)氢键影响物质的物理性质。 答案:(1)1s22s22p63s23p6 (2)ZClYClXCl (3)Cu4 (4)CH3CH2Cl 中与 Cl 成键的 C 以 sp3杂化,而 CH2CHCl 中与 Cl 成键的 C 以 sp2杂化,电子云密 度不同;CH3CH2Cl 中的 CCl 的键长比 CH2CHCl 中 CCl 要长;CH2CHCl 的键对 Cl 的作用力要强 (5)HF 沸点比 HCl 高;氢氟酸是弱酸,盐酸是强酸;实验测得 HF 分子质量偏大 10.元
10、素 X 位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为 2。元素 Y 基态原子 的 3p 轨道上有 4 个电子。元素 Z 的原子最外层电子数是其内层的 3 倍。 (1)X 与 Y 所形成化合物晶体的晶胞如图所示。 在 1 个晶胞中,X 离子的数目为。 该化合物的化学式为。 (2)在 Y 的氢化物(H2Y)分子中,Y 原子轨道的杂化类型是。 (3)Z 的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于 H2Y,其原因是。 (4)Y 与 Z 可形成 Y。 Y 的空间构型为(用文字描述)。 写出一种与 Y 互为等电子体的分子的化学式:。 (5)X 的氯化物与氨水反应可形成配合物X(NH3)4C
11、l2,1 mol 该配合物中含有键的数目为。 解析:X 的核外电子排布式为Ar3d104s2,为 Zn;Y 的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p4,为 S;Z 为 O。(1) 一个晶胞中 Zn2+的数目=1(8 个顶点)+3(6 个面心)=4,S2-的数目=4(4 个体心);(2)H2S 中 S 原子的孤对电子对数 =2,含有两个键,为 sp3杂化;(3)溶解性应从分子的极性、氢键等角度分析;(4)S 离子中心原子的孤对电子对 数=0,含有4 个键,为sp3杂化,空间构型为正四面体;一个配合物中含有四个配体 NH3,一个NH3与中心原子 形成一个配位键,配位键也属于键,一个 NH3
12、中含有 3 个 NH 键,所以一个配合物中含有 16 个键。 答案:(1)4ZnS (2)sp3 (3)水分子与乙醇分子之间形成氢键 (4)正四面体CCl4或 SiCl4等 (5)16 mol 或 166.021023个 B 组 1.下列关于晶体的说法正确的是() A.将饱和硫酸铜溶液降温,析出的固体不是晶体 B.假宝石往往是玻璃仿造的,可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品 C.石蜡和玻璃都是非晶体,但它们都有固定的熔点 D.蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同 解析:A 选项,将饱和 CuSO4溶液降温,可析出胆矾,胆矾属于晶体。B 选项,一般宝石的硬度较大,玻璃制 品的硬度较小,可以根据有无划痕
13、来鉴别。C 选项,非晶体没有固定的熔点。D 选项,由于晶体的各向异性导 致蓝宝石在不同方向上的硬度有一些差异。 答案:B 2.水的状态除了气态、液态和固态外,还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到 165 K 时形成的。玻璃态 的水无固定形状,不存在晶体结构,且密度与普通液态水的密度相同,有关玻璃态水的叙述中正确的是() A.水由液态变为玻璃态,体积缩小 B.水由液态变为玻璃态,体积膨胀 C.玻璃态是水的一种特殊状态 D.玻璃态水属于晶体 解析:由题给条件知,玻璃态的水无固定形态,不存在晶体结构,故 D 错误。 水由液态变为玻璃态时密度不 变,说明在此变化中体积不发生变化。 答案:C 3.话筒是我
14、们熟悉的物质,在话筒中有一种材料的结构如图所示,它的主要成分是钛酸钡,根据晶体的结 构示意图可知它的化学式是() A.BaTi8O12B.BaTi4O6C.BaTi2O4D.BaTiO3 解析:观察钛酸钡的示意图可知:Ba 在立方体的中心,完全属于该晶胞,且只有 1 个;Ti 处于立方体的 8 个 顶点,O 处于立方体的 12 条棱的中点,故晶体中三种原子的个数比为 BaTiO=1(8)(12)=113。 答案:D 4.最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子,如图所示,顶角和面心的原子是钛原子,棱的中 心和体心的原子是碳原子,它的化学式为() A.Ti14C13 B.TiC C.Ti4
15、C4 D.Ti4C3 解析:图中结构为分子,不是晶胞,只需数出碳原子和钛原子数即可。 答案:A 5.(1)(2014 江苏化学,节选)Cu2O 在稀硫酸中生成 Cu 和 CuSO4。铜晶胞结构如图所示,铜晶体中每个铜 原子周围距离最近的铜原子数目为。 (2)(2014 四川理综,节选)X、Y、Z、R 为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X 与 氢元素可形成 XH3;Z 基态原子的 M 层与 K 层电子数相等;R2+离子的 3d 轨道中有 9 个电子。 请回答下列问题: Z 与某元素形成的化合物的晶胞如图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数比是。 解析:(1)同一层上 4 个角,
16、加上下面 4 个面中心 4 个,和上面 4 个面对应的 4 个,总共 12 个,铜晶胞中,距离 铜原子最近的铜原子有 12 个。 (2)由晶胞结构可看出,阳离子位于顶点和体心,故阳离子个数=8+1=2 个,阴离子位于面心和体内,故阴 离子个数=4+2=4 个,故阴离子与阳离子个数比为 21。 答案:(1)12(2)21 6.前四周期原子序数依次增大的元素 A、B、C、D 中,A 和 B 的价电子层中未成对电子均只有 1 个,并 且 A-和 B+的电子数相差为 8;与 B 位于同一周期的 C 和 D,它们价电子层中的未成对电子数分别为 4 和 2, 且原子序数相差为 2。 回答下列问题: (1)
17、D2+的价层电子排布图为。 (2)四种元素中第一电离能最小的是,电负性最大的是。(填元素符号) (3)A、B 和 D 三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。 该化合物的化学式为。 列式计算该晶体的密度gcm-3。 (4)A-、 B+和 C3+三种离子组成的化合物 B3CA6,其中化学键的类型有;该化合物中存在一个复杂 离子,该离子的化学式为,配位体是。 解析:(1)短周期元素主族元素中未成对电子数最多为 3,所以 B、C、D 均为第四周期的元素,B 的价电子 层中未成对电子数为 1,结合 B+可知 B 为 K,A 为 F;未成对电子数为 4 的只能为Ar3d64s2排布,C 为 Fe,D 为
18、 Ni;(2)从左到右第一电离能(除A、A 族特殊外)、电负性逐渐增大,K 的第一电离能最小、F 的电负性最 大;(3)F 原子个数=4(16 个棱)+2(4 个面心)+2(2 个体心)=8;K 原子个数=2(8 个棱)+2(2 个体心)=4;Ni 原子个 数=1(8 个顶点)+1(1 个体心)=2;化学式为 K2NiF4;1 mol K4Ni2F8晶胞的质量为(394+592+198)g,一个晶 胞的质量为;一个晶胞的体积为 40021 30810-30cm3,密度=;(4)K3FeF6中含有K+和FeF63-,Fe3+与F-之间以配 位键结合,Fe3+为中心原子提供空轨道、F-为配位体提供孤对电子。 答案: (1) (2)KF (3)K2NiF4 =3.4 (4)离子键、配位键FeF63-F-
