2020高考化学晶体结构与性质练习试题及答案

2020 高考化学晶体结构与性质练习试题及答案 一、选择题 1、下列有关晶胞的叙述中正确的是(　　) A．晶胞的结构是晶体的结构 B．不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同 C．晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞 D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成 答案　D 解析　由晶胞的定义可知 A 项错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同， 不同晶体中，晶胞的大小和形状不一定相同，B 项错误；晶体中的大部分粒子 被若干个晶胞所共有，不完全属于某个晶胞，C 项错误；知道晶胞的组成，利 用“均摊法”即可推知晶体的组成，D 项正确。 2、甲烷晶胞结构如图所示，下列说法正确的是(　　) A．甲烷晶胞中的球只代表 1 个 C 原子 B．晶体中 1 个 CH4 分子周围有 12 个紧邻的 CH4 分子 C．甲烷晶体熔化时需克服共价键 D．1 个 CH4 晶胞中含有 8 个 CH4 分子 答案　B 解析　题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是 1 个甲烷分子，并不是 1 个 C 原子， A 项错误；由甲烷的一个晶胞分析可知，与位于晶胞顶点的甲烷分子距离最近 且相等的甲烷分子有 3 个，而这 3 个甲烷分子在晶胞的面心上，因此被 2 个晶 胞所共用，故与 1 个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为 3×8×1 2 ＝12，B 项正确； 甲烷晶体是分子晶体，熔化时需克服范德华力，C 项错误；甲烷晶胞属于面心 立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的数目为 8×1 8 ＋6×1 2 ＝4，D 项错误。 3、金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。 其结构如图所示，下列判断正确的是(　　)A．金刚石中 C—C 键的键角均为 109°28′，所以金刚石和 CH4 的晶体类型相同 B．金刚石的熔点高与 C—C 键的键能无关 C．金刚石中碳原子个数与 C—C 键键数之比为 1∶2 D．金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却 答案　C 解析　A 项，金刚石是原子晶体，CH4 是分子晶体，二者的晶体类型不同；B 项，金刚石熔化过程中 C—C 键断裂，因 C—C 键的键能大，断裂时需要的能量 多，故金刚石的熔点很高；C 项，金刚石中每个 C 都参与了 4 个 C—C 键的形 成，而每个 C 对每条键的贡献只有一半，故碳原子个数与 C—C 键键数之比为 (4 × 1 2)∶4＝1∶2；D 项，金刚石的熔点高，但在打孔过程中会产生很高的温度， 如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。 4、下列物质的熔、沸点依次升高的是(　　) A．Na、Mg、Al B．Na、Rb、Cs C．Mg、Na、K D．铝、硅铝合金、单晶硅 答案　A 解析　本题考查金属熔、沸点高低的比较方法，金属键越强，熔沸点越高。A、 B、C 项中只有 A 项熔点升高；合金的熔点比单组分都低，D 项错误。 5、1 mol 气态钠离子和 1 mol 气态氯离子结合生成 1 mol 氯化钠晶体释放出的 热能为氯化钠晶体的晶格能。下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶体 晶格能的是(　　) A．Na＋(g)＋Cl－(g)===NaCl(s)　ΔH B．Na(s)＋1 2Cl2(g)===NaCl(s)　ΔH C．Na(s)===Na(g)　ΔH D．Na(g)―→Na＋(g)＋e－　ΔH 答案　A 6、下列关于分子晶体的说法正确的是(　　) A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定B．在分子晶体中一定存在共价键 C．冰和 Br2 都是分子晶体 D．稀有气体不能形成分子晶体 答案　C 解析　分子间作用力影响物质的熔、沸点，不影响分子的稳定性，A 项错误； 在分子晶体中不一定存在共价键，如稀有气体分子中没有共价键，B 项错误； 冰和 Br2 均为分子晶体，C 项正确；稀有气体的构成粒子是单原子分子，可形成 分子晶体，D 项错误。 7、下列关于硅及硅的化合物的叙述不正确的是(　　) ①硅的晶体结构和金刚石相似，都是原子晶体 ②硅是地壳中含量最多的非金属 ③晶体硅是良好的半导体材料 ④SiO2 是制造光导纤维的重要原料 ⑤SiO2 分子是由两个氧原子和硅原子组成的 ⑥SiO2 是酸性氧化物，不溶于任何酸 A．①②⑥ B．①⑤⑥ C．③④⑤ D．②⑤⑥ 答案　D 解析　本题考查晶体硅及二氧化硅的结构和性质。硅在地壳中含量仅次于氧， 其晶体为原子晶体，其结构与金刚石相似，是良好的半导体材料；二氧化硅是 原子晶体，其结构中不存在单个的“SiO2”分子，能溶于氢氟酸。 8、下列有关金属的说法正确的是(　　) A．金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子 B．镁型和铜型的原子堆积方式空间利用率最高 C．金属原子在化学变化中失去的电子数越多，其还原性越强 D．金属晶体都有很高的熔点和很大的硬度 答案　B 解析　A 中金属原子脱落下来的电子是自由电子，形成所谓的“电子气”，其导 电的实质是电子的自由移动，A 项错误；C 项中金属原子失电子越容易，还原 性越强；D 项有些金属熔点很低，硬度很小，如 Hg、Na 等。 9、下列说法正确的是(　　) A．含有金属元素的晶体都是金属晶体B．金属晶体中只含有金属元素 C．具有导电性的晶体一定是金属晶体 D．可以导电的物质形成的晶体不一定是金属晶体 答案　D 解析　离子晶体中(如 NaCl)可含有金属元素，但不是金属晶体，A 项不正确； 合金属于金属晶体，而合金可以是金属和金属也可以是金属和非金属熔合而成， B 项不正确；可以导电的物质(如石墨)形成的是过渡型晶体，C 项不正确；D 项 正确。 10、下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是(　　) A．熔点：NaF>MgF2>AlF3 B．晶格能：NaF>NaCl>NaBr C．阴离子的配位数：CsCl>NaCl>CaF2 D．硬度：MgO>CaO>BaO 答案　A 解析　由于 Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径依次减小，所带电荷依次增加，所以 NaF、MgF2、AlF3 的晶格能依次增大，即熔点依次升高；F－、Cl－、Br－的离子 半径依次增大，NaF、NaCl、NaBr 的晶格能依次减小；CsCl、NaCl、CaF2 阴离 子的配位数分别为 8、6、4；Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋离子半径依次增大，MgO、 CaO、BaO 晶格能依次减小，即硬度依次减小。 二、非选择题 1、根据下列四种晶体的晶胞示意图回答问题： (1)根据图Ⅰ分析，铜晶胞平均含有的铜原子数是________。 (2)根据图Ⅱ分析，干冰晶胞平均含有的 CO2 分子数是________。 (3)根据图Ⅲ分析，碘晶体中碘分子的排列有________种不同的方向。(4)根据图Ⅳ分析，晶体 M 的化学式可能是________。 答案　(1)4　(2)4　(3)2　(4)AB(或 BA) 解析　(1)铜晶胞平均含有的铜原子数为1 8 ×8＋1 2 ×6＝4。(2)干冰晶胞平均含有 的 CO2 分子数为1 8 ×8＋1 2 ×6＝4。(3)根据碘晶胞中碘分子的排列方向可知，碘 晶体中碘分子的排列有 2 种不同的方向。(4)晶体 M 的晶胞中，N(A)∶N(B)＝ (1 8 × 8)∶1＝1∶1，故 M 的化学式可能为 AB(或 BA)。 2、天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每 46 个水分子构建成 8 个笼，每个 笼可容纳 1 个 CH4 分子或 1 个游离 H2O 分子。根据上述信息，回答下列有关问题。 (1)写出天然气水合物中两种分子的极性： CH4________；H2O________。 (2)天然气水合物的晶体类型是________。 (3)若晶体中每 8 个笼只有 6 个容纳了 CH4 分子，另外 2 个笼被游离 H2O 分子填 充，则天然气水合物的平均组成可表示为________。 答案　(1)非极性　极性　(2)分子晶体 (3)CH4·8H2O 解析　(2)组成天然气水合物的 CH4 及 H2O 都是分子晶体，故天然气水合物为分 子晶体。 (3)因为每个天然气水合物分子中共有 46＋2＝48 个水分子，6 个甲烷分子，所 以该天然气水合物的分子式为 6CH4·48H2O，平均组成即为 CH4·8H2O。 3、如图，直线交点处的圆圈为 NaCl 晶体中 Na＋或 Cl－所处的位置。这两种离 子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。 (1)请将其中代表 Na＋的圆圈涂黑(不必考虑离子体积大小)，以完成 NaCl 晶体 的晶胞结构示意图。 (2)晶体中，在每个 Na＋的周围与它最近且距离相等的 Na＋共有________个。 (3)在 NaCl 晶胞的顶点上、面上、棱上的 Na＋或 Cl－为该晶胞和与其相邻的晶 胞所共有，一个晶胞中 Cl－的个数等于________，即 __________________________(填计算式)；Na＋的个数等于__________________，即____________________________________ (填计算式)。 (4)设 NaCl 的摩尔质量为 M g·mol－1，食盐晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加 德罗常数的值为 NA。食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为 ________cm。 答案　(1)如图所示(答案不唯一，合理即可) (2)12　 (3)4　12×1 4＋1＝4　4　8×1 8＋6×1 2＝4[答案不唯一，只要与第(1)问对应即可] (4) 2·3 M 2ρNA 解析　(2)从 NaCl 晶胞结构可以看出，与顶点 Na＋最近且距离相等的 Na＋在面 心，每个晶胞中有 3 个面心 Na＋与顶点 Na＋最近且等距，而每个顶点 Na＋为 8 个晶胞共有，每个面心 Na＋为 2 个晶胞共有，则与顶点 Na＋最近且等距的面心 Na ＋共有 8×3×1 2＝12 个。 (3)根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法是均摊法。如(1)中所得 NaCl 晶胞中，含 Na＋个数为 8×1 8＋6×1 2＝4；含 Cl－个数为 12×1 4＋1＝4。 (4)设 Cl－与 Na＋的最近距离为 a，则两个最近的 Na＋间的距离为 2a，（a＋a）3 × ρ g·cm－3 × NA mol－1 4 ＝M g·mol－1，即 a＝3 M 2ρNA cm，所以 Na＋间的最近距离为 2·3 M 2ρNA cm。