逍遥学能 2018-10-05 17:15
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分,每小题只有一个正确选项)
1.由短周期元素构成的某离子化合物中,一个阳离子和一个阴离子核外电子数之和为20。下列说法中正确的是( )
A.晶体中阳离子和阴离子的个数不一定相等
B.晶体中一定只有离子键没有共价键
C.所含元素一定不在同一周期也不在第一周期
D.晶体中阳离子半径一定大于阴离子半径
解析:在短周期中符合题设条件的物质有:NaF、Na2O、MgO、NaOH、NH4F等,故A正确;NaOH、NH4F含共价键,故B不正确;所含元素可在同一周期,也可在第一周期,如NH4F,故C不正确;NaF、Na2O、MgO等其阳离子半径都比阴离子半径小,故D不正确。
答案:A
2.下列性质适合于离子晶体的是( )
A.熔点-218 ℃,难溶于水
B.熔点3 900 ℃,硬度很大,不导电
C.难溶于水,固体时导电,升温时导电能力减弱
D.难溶于水,熔 点高,固体不导电,熔化时导电
解析:离子晶体液态时能导电,难溶于非极性溶剂,熔点较高、质硬而脆,固体不导电,故A、C均不符合离子晶体的特点;B中熔点达3 900 ℃,硬度很大,不导电,应是原子晶体,故只有D符合题意。
答案:D
3.下列各物质中,按熔点由高到低的顺序排列正确的是( )
A.CH4>SiH4>GeH4>SnH4
B.KCl>NaCl>Mg Cl2>MgO
C.Rb>K>Na>Li
D.石墨>金刚石>SiO2>钠
解析:晶体熔点的高低取决于构成该晶体的结构粒子间作用力的大小。A项物质均为结构相似的分子晶体,相对分子质量越大者分子间作用力也越大,故A项各物质熔点应为逐渐升高的顺序;B项物质均为离子晶体,离子晶体熔点高低取决于离子键键能的大小,一般来说,离子的半径越小,电荷越多,离子键的键能就越大,故B项各物质熔点也应为升高顺序;C项物质均为同主族的金属晶体,其熔点高低取决于金属键的强弱,金属原子半径越小,价电子数越多,金属键越强。碱金属原子半径依Li~Cs的顺序增大,价电子数相同,故熔点应是Li最高,Cs最低;原子晶体的熔点取决于共价键的键能,石墨中C—C键键长比金刚石中C—C键的键长更短,键能更大,所以石墨熔点比金刚石略高,金刚石熔点又比二氧化硅高,钠的熔点很低。
答案:D
4.下列各组物质的晶体中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是( )
A.SO2和SiO2 B.CO2和H2O
C.NaCl和HCl D.CCl4和KCl
解析:A项,SO2和SiO2都含有共价键,SO2为分子晶体,SiO2为原子晶体;B项,CO2和H2O都含有共价键,都属于分子晶体;C项,NaCl中含有离子键,是离子晶体,HCl中含有共价键,是分子晶体;D项,CCl4中含有共价键,属于分子晶体,KCl中含有离子键,是离子晶体。
答案:B
5.下列说法中正确的是( )
A.离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子
B.金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子,电子定向运动
C.分子晶体的熔沸点很低,常温下都呈液态或气态
D.原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合
解析:CsCl晶体中,每个Cs+周围吸引8个Cl-,A项错误;金属内部在不通电时也存在自由移动的电子,只不过其运动是无规则的,通电时才定向移动,B项错误;分子晶体常温下也有呈固态的,如I2、S等,C项错误;原子晶体是原子间通过共价键形成的空间网状结构,故D项正确。
答案:D
6.金属晶体和离子晶体是重要晶体类型。下列关于它们的说法中正确的是( )
A.金属晶体和离子晶体都能导电
B.在镁晶体中,1个Mg2+只与2个价电子存在强烈的相互作用
C.金属晶体 和离子晶体都可采取紧密堆积方式
D.金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子 键等强烈的相互作用,很难断裂,因而都具有延展性
解析:离子晶体中没有自由离子,故不导电,A项不正确;金属晶体中有电子气,能导电,金属晶体中的电子气属于整个晶体,故B项不正确;D项中离子晶体没有延展性,D项不正确。
答案:C
7.氯化硼的熔点为10.7 ℃,沸点为12.5 ℃。在氯化硼分子中,氯—硼—氯键角为120°,它可以水解,水解产物之一是氯化氢。下列对氯化硼的叙述中正确的是( )
A.氯化硼是原子晶体
B.熔化时,氯化硼能导电
C.氯化硼分子是一种极性分子
D.水解方程式:BCl3+3H2O H3BO3+3HCl
解析:首先根据性质推导该晶体是分子晶体还是原子晶体,再根据具
具体晶体的性质判断选项。因为BCl3的熔沸点较低,故应为分子晶体,分子晶体熔化时不导电,故A、B错;又因氯—硼—氯键角为120°,则可确定BCl3为非极性分子,C错。
答案:D
8.下列数据是对应物质的熔点表,则有关判断正确的是( )
Na2O Na AlF3 AlCl3 Al2O3 BCl3 CO2 SiO 2
920 ℃ 97.8 ℃ 1 291 ℃ 190 ℃ 2 073 ℃ -107 ℃ -57 ℃ 1 723 ℃
A.只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体
B.在共价化合物分子中各原子都形成8电子结构
C.同族元素的氧化物不可能形成不同类型的晶体
D.金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高
解析:本题通过学生思维的易混淆点考查学生思维的全面性。金属晶体中含有金属阳离子,但不属于离子晶体,A错;在含有H原子的共价分子中,H原子形成2个电子的稳定结构,B错;CO2和SiO2分别属于分子晶体和原子晶体,C错;Na的熔点低于AlCl3,D对。
答案:D
9.下列晶体分类中正 确的一组是( )
离子晶体 原子晶体 分子晶体
A NaOH Ar SO2
B H2SO4 石墨 S
C CH3COONa 水晶
D Ba(OH)2 金刚石 玻璃
解析:从构成晶体的粒子和微粒间的相互作用力去判断晶体的类型。NaOH、CH3COONa、Ba(OH)2都是阴、阳离子间通过离子键相互结合成的离子晶体,纯H2SO4中无H+,是分子晶体。Ar分子间以范德华力相互结合为分子晶体,石墨是混合晶体,水晶(SiO2)与金刚石是典型的原子晶体。硫的化学式用S表示,实际上是S8,气体时为S2,是以范德华力结合成的分子晶体。玻璃没有固定的熔点,加热时逐渐软化,为非晶体。
答案:C
10.氮化硼是一种新合成的无机材料,它是一种超硬耐磨、耐高温、抗腐蚀的物质。下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间的作用力类型相同的是( )
A.硫酸钠和金刚石
B.冰和干冰
C.晶体硅和水晶
D.苯和四氯化碳
解析:氮化硼超硬耐 磨、耐高温,是一种原子晶体,熔化时破坏共价键。A项中的硫酸钠是离子晶体,熔化时破坏离子键,A项错误;C项中的两种物质均为原子晶体,熔化时均破坏共价键,C项正确;B、D项中的四种物质都是分子晶体,熔化时都破坏分子间作用力,B、D项错误。
答案:C
11.氮化碳结构如下图,其中β 氮化碳硬度超过金刚石晶体,成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法中错误的是( )
A.β 氮化碳属于原子晶体
B.β 氮化碳中碳显-4价,氮显+3价
C.β 氮化碳的化学式为C3N4
D.每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子与三个碳原子相连
解析:图为网状结构,硬度超过金刚石晶体,氮化碳晶体为原子晶体,每个C和4个N形成共价键,每个 氮原子与3个碳原子相连,所以氮化碳的化学式为C3N4,由于N的非金属性比碳强,所以氮化碳中碳显+4价,氮显-3价。
答案:B12.有关晶体的结构如图所示,下列说法中不正确的是( )
A.在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-形成正八面体
B.在CaF2晶体中,每个晶胞平均占有4个Ca2+
C.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数的比为1∶2
D.该气态团簇分子的分子式为EF或FE
解析:CaF2晶体中,Ca2+占据8个顶角、6个面心,故CaF2晶胞中含Ca2+的个数为8×+6×=4;金刚石晶体中,每个C原子与4个C原子相连,而碳碳键为2个碳原子共用,C原子与C—C键个数比为1∶2;由于是气态团簇分子,其分子式应为E4F4或F4E4。
答案:D
二、非选择题(本题共4小题,共52分)
13.(16分)C60、金刚石、石墨、二氧化碳和氯化铯的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构):
(1)C60、金刚石和石墨三者的关系是互为 。
A.同分异构体 B.同素异形体
C.同系物 D.同位素
(2)固态时,C60属于 (填“原子”或“分子”)晶体,C60分子中含有双键的数目是 。
(3)晶体硅的结构跟金刚石相似,1 mol晶体硅中含有硅—硅单键的数目约是 NA。
(4)石墨层状结构中,平均每个正六边形占有的碳原子数是 。
(5)观察CO2分子晶体结构的一部分,试说明每个CO2分子周围有 个与之紧邻且等距的CO2分子;该结构单元平均占有 个CO2分子。
(6)观察图形推测,CsCl晶体中两距
离最近的Cs+间距离为a,则每个Cs+周围与其距离为a的Cs+数目为 ,每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+数目为 ,距离为 ,每个Cs+周围距离相等且第三近的Cs+数目为 ,距离为 ,每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为 。
解析:(1)所给三种物质均为只由碳元素组成的单质,故它们互为同素异形体。
(2)C60中只含碳元素,且不具有向空间无限伸展的网状结构,所以为分子晶体;C60的分子中的总的价电子的数目为60×4=240,由图示可知已成键的价电子数为60×3,所以可形成的双键的数目为=30。
(3)由金刚石的结构模型可知,每个碳原子都与相邻的碳原子形成一个单键,故每个碳原子相当于形成(×4)个单键,则1 mol硅中可形成2 mol硅硅单键。
(4)石墨层状结构中每个碳原子为三个正六边形共有,即对每个六边形贡 献个碳原子,所以每个正六边形占有的碳原子的数目为×6=2。
(5)题给出CO2分子晶体的一部分。取任一顶角的CO2分子,则与之距离最近且等距的是共用该顶角的三个面面心上的CO2分 子,共3个;而该顶角被8个同样晶胞共用,而面心上的分子被2个晶胞共用,这样符合题意的CO2分子的个数为=12;在此结构中,8个CO2分子处于顶角,为8个同样结构共用,6个CO2分子处于面心,为2个同样结构共用。所以,该结构单元平均占有的CO2分子的个数为8×+6×=4。
(6)以图中大立方体中心的Cs+为基准,与其最近的Cs+分别位于其上、下、前、后、左、右的六个方位;与其次近的Cs+分别位于通过中心Cs+的三个切面的大正方形的顶点,个数为4×3=12;与其第三近的Cs+分别位于大立方体的8个顶点上;每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为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)氯酸钾熔化,粒子间克服的作用力是 ;二氧化硅熔化,粒子间克服的作用力是 ;碘的升华,粒子间克服的作用力是 。三种晶体的熔点由高到低的顺序是 。
(2)下列六种晶体:①CO2 ②NaCl ③Na ④Si
⑤CS2 ⑥金刚石,它们的熔点从低到高的顺序为 (填序号)。
(3)A、B、C、D为四种晶体,性质如下:
A.固态时能导电,能溶于盐酸;
B.能溶于CS2,不溶于水;
C.固态时不导电,液态时能导电,可溶于水;
D.固态、液态时均不导电,熔点为3 500 ℃。
试推断它们的晶体类型:
A ;B ;
C ;D 。
(4)下图中A~D是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型,请填写相应物质的名称:
A ;B ;
C ;D 。
解析:(1)氯酸钾是离子晶体,熔化离子晶体时需要克服的作用力是离子键;二氧化硅是原子晶体,熔化原子晶体时需要克服的作用力是共价键;碘为分子晶体,熔化分子晶体时需克服的是分子间作用力。由于原子晶体是由共价键形成的空间网状结构的晶体,所以原子晶体的熔点最高;其次是离子晶体;由于分子间作用力与化学键相比要小得多,所以碘的熔点最低。
(2)先把六种晶体分类。原子晶体:④⑥;离子晶体:②;金属晶体:③;分子晶体:①⑤。由于碳原子半径小于硅原子半径,所以金刚石的熔点高于晶体硅;CO2和CS2同属于分子晶体,其熔点取决于相对分子质量,故CS2的熔点高于CO2;Na在通常状况下是固态,而CS2是液态,CO2是气态,所以Na的熔点高于CS2和CO2;Na在水中反应即熔化成小球,说明它的熔点比NaCl低得多。
答案:(1)离子键 共价键 分子间作用力 SiO2>KClO3>I2 (2)①⑤③② ④⑥
(3)金属晶体 分子晶体 离子晶体 原子晶体
(4)氯化铯 氯化钠 二氧化硅 金刚石
15.(12分)金属镍及其化合物在合金 材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题:
(1)Ni原子的核外电子排布式为 ;
(2)NiO、FeO、MgO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiO (填“<”或“>”)FeO;某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示,请改正图中错误: ;
(3)NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为 、 ;
(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如右图所示。该合金的化学式为
。
解析:(2)晶格能与离子半径有关,其他因素相同时,离子半径越大,晶格能越小;(3)由信息可知NiO与氯化钠的晶胞相似,所以Ni和O的配位数均为6;(4)La在8个顶点,所以晶胞单独占有的La原子的个数为=1;Ni有4个位于前、后、左、右四个面的面心,有一个位于体心,有4个在上下两个面上,所以晶胞单独占有的Ni原子的个数为+1=5。
答案:(1)[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2
(2)> ⑧应为黑色 (3)6 6 (4)LaNi5
16.(11分)上海世博会场馆,大量的照明材料或屏幕都使用了发光二极管(LED)。目前市售LED,材质基本以GaAs(砷化镓)、AlGaInP(磷化铝镓铟)、InGaN(氮化铟镓)为主。已知镓是铝同族且在铝的下一周期的元素。砷化镓的晶胞结构如图。试回答:
(1)镓的基态原子的电子排布式是 。
(2)砷化镓晶胞中所包含的砷原子(灰色球)个数为 ,与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为 。
(3)N、P、As处于同一主族,其氢化物沸点由高到低的顺序是 。(用氢化物分子式表示)
(4)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700 ℃时制得。(CH3)3Ga中镓原子采取 杂化。
(5)比较二者的第一电离能:As (填“<”“>”或“=”)Ga。
解析:(1)镓位于元素周期表中第四周期第ⅢA族,故其核外电子排布式为[Ar]3d104s24p1。(2)根据“均摊法”:灰色球个数为()+()=4。由晶胞图可知与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为正四面体。(3)由于NH3分子间存在氢键,所以NH3的沸点最高,由于AsH3的相对分子质量大于PH3,故AsH3的沸点高于PH3。(4)由于Ga原子周围只有3对成键电子对,故其采取sp2杂化。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
(2)4 正四面体
(3)NH3>AsH3>PH3
(4)sp2 (5)>