2022届高考化学一轮复习课时作业36晶体结构与性质含解析

考试 - 1 - / 11 课时作业 36 晶体结构与性质 一、选择题 1．根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法中，错误的是( ) 物质 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 单质 B 熔点/℃ 810 710 190 －68 2300 沸点/℃ 1465 1418 182.7 57 2500 注：AlCl3 熔点在 2.5×105Pa 条件下测定。 A．SiCl4 是分子晶体 B．单质 B 是原子晶体 C．AlCl3 加热能升华 D．MgCl2 所含离子键的强度比 NaCl 大 2．离子晶体熔点的高低取决于晶体中晶格能的大小。判断 KCl、NaCl、CaO、BaO 四种 晶体熔点的高低顺序是( ) A．KCl>NaCl>BaO>CaO B．NaCl>KCl>CaO>BaO C．CaO>BaO>NaCl>KCl D．CaO>BaO>KCl>NaCl 3．现有四种晶体，其离子排列方式如图所示，其中化学式正确的是( ) 考试 - 2 - / 11 4.磁光存储的研究是 Williams 等在 1957 年使 Mn 和 Bi 形成的晶体薄膜磁化并用光读取 之后开始的。如图是 Mn 和 Bi 形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体 物质的化学式可表示为( ) A．Mn2Bi B．MnBi C．MnBi3D．Mn4Bi3 二、非选择题 5．(1)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： ①NiO、FeO 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 69pm 和 78pm，则熔点 FeO________NiO(填“”)； ②铁有δ、γ、α三种同素异形体，各晶胞如下图，则δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之 比为________。 (2)某钙钛型复合氧化物如图 1 所示，以 A 原子为晶胞的顶点，A 位可以是 Ca、Sr、Ba 考试 - 3 - / 11 或 Pb，当 B 位是 V、Cr、Mn、Fe 等时，这种化合物具有 CMR 效应。 ①用 A、B、O 表示这类特殊晶体的化学式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②已知 La 为＋3 价，当被钙等二价元素 A 替代时，可形成复合钙钛矿化合物 La1－ xAxMnO3(x ” ) ， 判 断 依 据 是 ______________________________________。 (5)某氮化铁的晶胞结构如图所示： ①原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中，原子坐标参数 A 为(0,0,0)； B 为 1 2 ， 1 2 ， 1 2 ；C 为(0,1,1)。则 D 原子的坐标参数为________。 ②若该晶体的密度是ρg·cm－3，则晶胞中两个最近的 Fe 的核间距为________cm(用含ρ的 代数式表示，不必化简)。 考试 - 7 - / 11 课时作业 36 晶体结构与性质 1．解析：三类不同的晶体由于形成晶体的粒子和粒子间的作用力不同，因而表现出不同 的性质。原子晶体具有高的熔、沸点，硬度大、不能导电；而离子晶体也具有较高的熔、沸 点、较大的硬度，在溶液中或熔化状态下能导电；分子晶体熔、沸点低，硬度小、不导电， 熔化时无化学键断裂，据这些性质可确定晶体类型。根据上述性质特点及表中数据进行分析， NaCl 的熔、沸点均比 MgCl2 高，所以 NaCl 晶体中的离子键应比 MgCl2 强，故 D 不正确。 答案：D 2．解析：离子晶体中，晶格能越大，晶体熔、沸点越高；离子所带电荷总数越多，半径 越小，晶格能越大。 答案：C 3．解析：A 离子个数是 1，B 离子个数＝1/8×8＝1，所以其化学式为 AB，故 A 错误； E 离子个数＝1/8×4＝1/2，F 离子个数＝1/8×4＝1/2，E、F 离子个数比为 1∶1，所以其化 学式为 EF，故 B 错误；X 离子个数是 1，Y 离子个数＝1/2×6＝3，Z 离子个数＝1/8×8＝1， 所以其化学式为 XY3Z，故 C 正确；A 离子个数＝1/8×8＋1/2×6＝4，B 离子个数＝12×1/4 ＋1＝4，A、B 离子个数比 1∶1，所以其化学式为 AB，故 D 错误。 答案：C 考试 - 8 - / 11 4．解析：由晶体的结构示意图可知：白球代表 Bi 原子，且均在六棱柱内，所以 Bi 为 6 个。黑球代表 Mn 原子，个数为：12× 1 6 ＋2× 1 2 ＋1＋6× 1 3 ＝6（个），则二者的原子个数比为 6∶ 6＝1∶1。 答案：B 5．解析：（1）①NiO、FeO 的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体， 离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强， 熔点越高。由于 Ni2＋的离子半径小于 Fe2＋的离子半径，则熔点 NiO>FeO。②δ、α两种晶胞 中铁原子的配位数分别是 8 个和 6 个，所以δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比是 4∶3。 （2）①由图 1 可知，晶胞中 A 位于顶点，晶胞中含有 A 为 8× 1 8 ＝1 个，B 位于晶胞的体 心，含有 1 个，O 位于面心，晶胞中含有 O 的个数为 6× 1 2 ＝3，则化学式为 ABO3。 ②设 La1－xAxMnO3 中三价锰与四价锰的物质的量分别为 m 和 n，则有 3（1－x）＋2x ＋3m＋4n＝6、m＋n＝1，解之得 m＝1－x，n＝x，则 La1－xAxMnO3 中三价锰与四价锰的 物质的量之比为（1－x）∶x。 ③由金属在周期表中的位置可知镧、锰、氧分别位于周期表 f、d、p 区，故 A 正确；氮 元素的 2p 轨道电子处于半充满状态，稳定性强，因此氮元素的第一电离能大于氧元素的第一 电离能，故 B 错误；元素的电负性越强，金属性越弱，故 C 正确；图中堆积方式为镁型，故 D 错误。 （3）根据晶胞结构示意图可以看出，As 原子与 Ga 原子形成了空间网状结构的晶体，结 合 GaAs 的熔点知 GaAs 是原子晶体。首先用均摊法计算出 1 个晶胞中含有 As 原子的个数： 考试 - 9 - / 11 8×1/8＋6×1/2＝4，再通过观察可知 1 个晶胞中含有 4 个 Ga 原子。4 个 As 原子和 4 个 Ga 原子的总体积 V1＝4×（ 4 3 π×10－30×r3 As ＋ 4 3 π×10－30×r3 Ga ）cm3；1 个晶胞的质量为 4 个 As 原子和 4 个 Ga 原子的质量之和，即（ 4MAs NA ＋ 4MGa NA ）g，所以 1 个晶胞的体积 V2＝ 4 ρNA （MAs ＋MGa）cm3。最后 V1/V2 即得结果。 答案：（1）①< ②4∶3 （2）①ABO3 ②（1－x）∶x ③A、C （3） 4π×10－30NAρ（r3 Ga ＋r3 As ） 3（MGa＋MAs） ×100% 6．解析：（1）体心立方晶胞中，1 个原子位于体心，8 个原子位于立方体的顶点，故 1 个晶胞中金属原子数为 8× 1 8 ＋1＝2；氯化铯晶胞中，Cs＋位于体心，Cl－位于顶点，Cs＋的配 位数为 8。（2）由晶胞可知，粒子个数比为 1∶1（铜为 8× 1 8 ＋6× 1 2 ＝4，H 为 4），化学式为 CuH，＋1 价的铜与－1 价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为 CuCl2 和 HCl。（3）由晶胞结构可知，黑球有 1 个，灰球有 1 个，白球有 3 个，由电荷守恒可知 n（Mg2 ＋）∶n（K＋）∶n（F－）＝1∶1∶3，故白球为 F－。（4）从 3 种离子晶体的晶格能数据可知， 离子所带电荷越大、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti3＋>Mg2＋， 离子半径：Mg2＋MgO>CaO>KCl。 答案： （1）2 体心 顶点 8 考试 - 10 - / 11 （2）2CuH＋3Cl2=====点燃 2CuCl2＋2HCl （3）F－ （4）TiN>MgO>CaO>KCl 7．解析：（2）NO － 3 为平面三角形，氮原子为 sp2 杂化；NH3 为三角锥形的分子，氮原 子为 sp3 杂化。 （4）N3－电子数为 10，与 N3－具有相同电子数的三原子分子为 H2O，分子的空间构型 为 V 形。 （5）在[Ni（NH3）6]2＋中，每个氮原子与 3 个氢原子形成σ键，同时还与镍原子形成配 位键，也是σ键，因此 1mol [Ni（NH3）6]2＋含有的σ键为 4mol×6＝24mol。 （6）铁元素对应的单质在形成晶体时，采用如图所示的堆积方式，则这种堆积模型为体 心立方堆积，即在立方体的中心有一个铁原子，与这个铁原子距离最近的原子位于立方体的 8 个顶点，所以铁的配位数为 8，每个立方体中含有的铁原子数为 8× 1 8 ＋1＝2，如果 Fe 的原子 半径为 acm，则立方体的边长为 4a 3 cm，对应的体积为 4a 3 cm 3 ，阿伏加德罗常数的值为 NA，所以铁单质的密度表达式为 56×2 NA 4a 3 3 g·cm－3。 答案：（1）1s22s22p63s23p63d5 或[Ar]3d5 （2）sp2、sp3 （3）NH3 分子间存在氢键 （4）V 形 考试 - 11 - / 11 （5）24 （6）8 56×2 NA 4a 3 3 8．解析：（2）－中 C、N 之间为三键，根据 1 个三键中含有 1 个σ键和 2 个π键知，1mol －含有 2NA 个π键。K＋、[Fe（）6]3－之间为离子键，Fe3＋与－之间为配位键，－中 C、N 之间 为共价键。（3）HCHO 的结构式为 ，C 无孤电子对，立体构型为平面三角形，C 的杂化轨道数为 3，杂化类型为 sp2 杂化。（4）NiO、FeO 都是离子晶体，氧离子半径相同， Ni2＋半径比 Fe2＋小，半径越小离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高，故熔点： NiO>FeO。（5）①D 位于该晶胞侧面的面心，可知其坐标参数为 1， 1 2 ， 1 2 。②该晶胞中 Fe 的个数为 8× 1 8 ＋6× 1 2 ＝4，N 的个数为 1。设两个最近的 Fe 核间距为 xcm，晶胞的边长为 acm， 则 2a＝2x，故 a＝ 2x。则ρg·cm－3×（ 2xcm）3＝ 56×4＋14 NA ，x＝ 2 2 3 238 ρNA 。 答案：（1）1s22s22p63s23p63d74s2 或[Ar]3d74s2 （2）2NA CO、N2 def （3）平面三角形 sp2 杂化 （4）> NiO、FeO 都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni2＋半径比 Fe2＋小，半径越小离 子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高 （5）① 1， 1 2 ， 1 2 ② 2 2 3 238 ρNA