2021高考化学一轮复习 课后限时集训39 晶体结构与性质 新人教版

1课后限时集训39晶体结构与性质(建议用时：35分钟)1．(2019·福州模拟)元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是()A．X元素的原子序数是19B．该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1C．Xn＋中n＝1D．晶体中每个Xn＋周围有2个等距离且最近的N3－A[从“元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层”可以看出，Xn＋共有28个电子，A项错误；图中Xn＋位于每条棱的中点，一个晶胞拥有的Xn＋个数为12×14＝3，N3－位于顶点，一个晶胞拥有N3－的个数为8×18＝1，B项正确；由于该物质的化学式为X3N，故X显＋1价，C项正确；D项正确。]2．下列有关说法不正确的是()图1图2图3图4A．四水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键B．CaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋C．H原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动D．金属Cu中Cu原子堆积模型如图4所示，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12C[A项，四水合铜离子中铜离子的配位数为4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，正确；B项，根据均摊法可知，在CaF2晶体的晶胞中，每个CaF2晶胞平均占有Ca2＋个数为8×18＋6×12＝4，正确；C项，电子云密度表示电子在某一区域出2现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多，错误；D项，在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，其周围的原子有同一层上的六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，正确。]3．下表中是几种物质的熔点：物质Na2ONaClAlF3AlCl3熔点/℃9208011291190物质BCl3Al2O3SiO2CO2熔点/℃－10720731723－57据此做出的下列判断中错误的是()A．铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B．表中只有BCl3、干冰是分子晶体C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体B[AlCl3、BCl3、干冰均为分子晶体，B错误。]4．下列有关性质的比较，不正确的是()A．晶体熔点由高到低：B．硬度由大到小：金刚石碳化硅晶体硅C．晶体熔点由高到低：NaMgAlD．晶格能由大到小：NaFNaClNaBrNaI[答案]C5．(1)(2017·全国卷Ⅰ，T35(2)节选)K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是____________________________________________________________________________________。(2)(2017·全国卷Ⅱ，T35(4))经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。R的晶体密度为dg·cm－3，其立方晶胞参数为anm，晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]3单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为__________________________________________________________________________。(3)(2017·全国卷Ⅲ，T35(5))MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420nm，则r(O2－)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448nm，则r(Mn2＋)为______nm。[解析](2)晶胞的质量为dg/cm3×(a×10－7cm)3＝a3d×10－21g，NA个该单元的质量为Mg，则a3d×10－21gy＝MNA，故y＝602a3dM或a3dNAM×10－21。(3)因为O2－采用面心立方最密堆积方式，面对角线是O2－半径的4倍，即4r(O2－)＝2a，解得r(O2－)≈0.148nm；根据晶胞的结构可知，棱上阴阳离子相切，因此2r(Mn2＋)＋2r(O2－)＝0.448nm，所以r(Mn2＋)＝0.076nm。[答案](1)Cr的原子半径小于K且其价电子数较多，则Cr的金属键强于K(2)602a3dM或a3dNAM×10－21(3)0.1480.0766．(2019·济宁模拟)萤石(CaF2)的晶胞如图所示。(1)白球的代表粒子为________。(2)Ca2＋和F－的配位数分别为________、________。(3)晶胞中与F－等距且最近的Ca2＋形成的空间构型为________形；Ca2＋配位的F－形成的空间结构为________形。(4)已知晶胞参数为0.545nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则萤石的密度为________g·cm－3(列出计算式，不必计算)。[解析]萤石的化学式为CaF2，即晶胞中钙离子与氟离子个数比为1∶2，从晶胞示意图看，每个晶胞中实际占有黑球的个数＝8×1/8＋6×1/2＝4，晶胞中实际占有白球的个数为8，据此可知黑球代表Ca2＋，白球代表F－。将该面心立方晶胞分割成8个小立方，每个小立方的4个顶点上是Ca2＋，体心是F－，先选取1个顶点(Ca2＋)作为考查对象，经过该顶4点的小立方体有8个，即与该顶点的Ca2＋距离相等且最近的F－共有8个，所以Ca2＋的配位数为8。萤石的一个晶胞中实际占有4个Ca2＋和8个F－，即4个CaF2组成。根据(0.545×10－7cm)3ρNA＝4×78g，可得ρ。[答案](1)F－(2)84(3)正四面体立方体(4)4×78－73NA7．(2019·青岛模拟)某种离子型铁的氧化物晶胞如下图所示，它由A、B组成。则该氧化物的化学式为________，已知该晶体的晶胞参数为anm，阿伏加德罗常数的值为NA，则密度ρ为________g·cm－3(用含a和NA的代数式表示)。[解析]1个A和1个B中含有的Fe2＋、Fe3＋、O2－分别为2,4,8，故1个晶胞中含8个Fe3O4。故：(a×10－7)3ρNA＝8×M(Fe3O4)g。ρ＝232×8a×10－73NAg·cm－3。[答案]Fe3O4232×8a×10－73NA8．(2019·模拟精选)(1)MnO的熔点(1650℃)比MnS的熔点(1610℃)高，它们都属于________晶体。前者熔点较高的原因是______________________________________________________________________________________________。(2)SiCl4和SnCl4通常均为液体。①Si、Sn、Cl三种元素电负性由小到大的顺序为________(用元素符号表示)。②SiCl4的立体构型为________。③SiCl4的熔点低于SnCl4的原因为______________________________________________________________________________________________________。(3)晶格能不可以用实验的方法直接测得，但是可以根据“盖斯定律”间接计算。NaCl是离子晶体，其形成过程中的能量变化如图所示：由图可知，Na原子的第一电离能为________kJ·mol－1，NaCl的晶格能为________kJ·mol－1。(4)COONa中C原子的杂化方式为________，其熔点比NaF________(填“高”5或“低”)。(5)铜、银、金的晶体结构均为面心立方最密堆积。①下列不属于晶体的共同性质的是________(填选项字母)，判断晶体和非晶体最可靠的方法是________。A．自范性B．透明C．固定的熔点D．各向异性E．热塑性②已知金的相对原子质量为197，常温常压下密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则金原子的半径为________cm(用含ρ、NA的代数式表示)。[解析](3)由图可知，Na(g)失去一个电子得到Na＋(g)所需的能量为496kJ·mol－1，因此Na原子的第一电离能为496kJ·mol－1。根据盖斯定律可知，NaCl的晶格能为411kJ·mol－1＋108kJ·mol－1＋121kJ·mol－1＋496kJ·mol－1－349kJ·mol－1＝787kJ·mol－1。(4)离子半径越大，晶格能越小，熔点越低，COO－的半径比F－的半径大，因此其熔点低于NaF。(5)②金的晶胞为面心立方最密堆积，一个晶胞中含有4个金原子，所以晶胞的体积为4×197ρNAcm3，边长为34×197ρNAcm；面对角线长度等于4倍的原子半径，所以原子半径为2434×197ρNAcm。[答案](1)离子O2－半径小于S2－半径，MnO的晶格能较大(2)①SnSiCl②正四面体形③二者均为分子晶体，组成与结构相似，SiCl4的相对分子质量小于SnCl4，分子间作用力弱于SnCl4，熔点低于SnCl4(3)496787(4)sp2低(5)①BEX射线衍射实验②2434×197ρNA9．如图为碳化钨晶体结构的一部分，碳原子嵌入金属钨的晶格的间隙，并不破坏原有金属的晶格，形成填隙固溶体。6(1)在此结构中，1个钨原子周围距离该钨原子最近的碳原子有________个，该晶体的化学式为________。(2)该部分晶体的体积为Vcm3，则碳化钨的密度为______g·cm－3(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。[解析](1)据图可知，距离一个钨原子最近的碳原子的个数为6，钨原子位于顶点、棱上、面上、内部，属于该晶胞的个数为12×16＋6×13＋2×12＋1＝6,6个碳原子位于内部，即化学式为WC。(2)晶胞的质量为＋NAg，根据密度的定义可知，WC的密度为1176VNAg·cm－3。[答案](1)6WC(2)1176VNA10．“NiO”晶胞如图：(1)氧化镍晶胞中原子坐标参数A为(0,0,0)，B为(1,1,0)，则C原子坐标参数为__________________________________________________________________。(2)已知氧化镍晶胞密度dg·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数的值，则Ni2＋半径为________nm(用代数式表示)。[解析](1)晶胞是正方体结构，且氧化镍晶胞中原子坐标参数A为(0,0,0)，B为(1,1,0)，则C原子坐标参数为(12，1,1)。(2)已知氧化镍晶胞密度dg·cm－3，设Ni2＋半径为rnm，O2－半径为xnm，晶胞的参数为anm，一个晶胞中含有4个NiO，则m(晶胞)＝75×4NAg，V(晶胞)＝a×10－7，则可以得到(a×10－7)3·d＝300NA，a＝3300NA×d×107nm，7又因为晶胞对角线3个氧离子相切，晶胞参数a＝2x＋2r，即4x＝2a，x＝24a，带入计算可得到r＝a2－24a＝2－24×3300NA×d×107nm。[答案](1)12，1，1(2)2－24×3300NA×d×10711．钴蓝晶体结构如下图，该立方晶胞由4个Ⅰ型和4个Ⅱ型小立方体构成，其化学式为________，晶体中Al3＋占据O2－形成的________(填“四面体空隙”或“八面体空隙”)。NA为阿伏加德罗常数的值，钴蓝晶体的密度为________g·cm－3(列出计算式，不必计算)。[解析]根据钴蓝晶体晶胞结构分析，一个晶胞中含有的Co、Al、O个数分别为8×18＋6×12＋4＝8,4×4＝16,8×4＝32，所以化学式为CoAl2O4；根据结构观察，晶体中Al3＋占据O2－形成的八面体空隙；该晶胞的体积为(2a×10－7)3cm3，该晶胞的质量为(32×16＋16×27＋8×59)/NAg＝＋2×27＋NAg，则钴蓝晶体的密度为＋