高考一轮复习物质的结构与性质选考第2讲练习题.docx
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高考一轮复习物质的结构与性质选考第2讲练习题
2020年高考一轮复习
物质的结构与性质(选考)
第2讲 微粒间作用力与物质的性质练习题
考纲要求
1.理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
2.了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。
3.了解晶格能的概念,了解晶格能对离子晶体性质的影响。
4.了解分子晶体结构与性质的关系。
5.了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
6.理解金属键的含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。
了解金属晶体常见的堆积方式。
7.了解晶胞的概念,能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。
一、正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)冰和碘晶体中相互作用力相同( ×)
(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性排列( √ )
(3)凡有规则外形的固体一定是晶体( × )
(4)固体SiO2一定是晶体( × )
(5)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块( √ )
(6)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”( × )
(7)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验( √ )
(8)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子( √ )
(9)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子( × )
(10)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高( × )
(11)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低( × )
(12)离子晶体一定都含有金属元素( × )
(13)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体( √ )
(14)原子晶体的熔点一定比离子晶体的高( × )
二、选择题
1.已知干冰晶胞结构属于面心立方最密堆积,晶胞中最近的相邻两个CO2分子间距为apm,阿伏加德罗常数为NA,下列说法正确的是( )
A.晶胞中一个CO2分子的配位数是8
B.晶胞的密度表达式是
g·cm-3
C.一个晶胞中平均含6个CO2分子
D.CO2分子的空间构型是直线形,中心C原子的杂化类型是sp3杂化
答案 B
解析 晶胞中一个CO2分子的配位数=3×8÷2=12,故A错误;该晶胞中相邻最近的两个CO2分子间距为apm,即晶胞面心上的二氧化碳分子和其同一面上顶点上的二氧化碳之间的距离为apm,则晶胞棱长=
apm=
a×10-10cm,晶胞体积=(
a×10-10cm)3,该晶胞中二氧化碳分子个数=8×
+6×
=4,晶胞密度=
=
g·cm-3=
g·cm-3,故B正确;该晶胞中二氧化碳分子个数=8×
+6×
=4,故C错误;二氧化碳分子是直线形分子,C原子价层电子对个数是2,根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型为sp,故D错误。
2.石英晶体的平面示意图如图,它实际上是立体的网状结构(可以看作是晶体硅中的每个Si—Si键中插入一个O),其中硅、氧原子数比是m∶n,有关叙述正确的是( )
A.m∶n=2∶1
B.6g该晶体中含有0.1NA个分子
C.原硅酸根(SiO
)的结构为
,则二聚硅酸根离子Si2O
中的x=7
D.石英晶体中由硅、氧原子构成的最小的环上含有的Si、O原子个数和为8
答案 C
解析 每个Si原子占有O原子个数=4×
=2;该晶体是原子晶体,不存在分子;原硅酸(H4SiO4)的结构可表示为
,两个原硅酸分子可发生分子间脱水生成二聚原硅酸:
,二聚原硅酸电离出6个H+后,形成带6个负电荷的二聚原硅酸根离子;在SiO2晶体中,由Si、O构成的最小单元环中共有12个原子。
3.下列性质适合于分子晶体的是( )
A.熔点为1070℃,易溶于水,水溶液导电
B.熔点为3500℃,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂
C.能溶于CS2,熔点为112.8℃,沸点为444.6℃
D.熔点为97.82℃,质软,导电,密度为0.97g·cm-3
答案 C
解析 A、B选项中的熔点高,不是分子晶体的性质,D选项是金属钠的性质,钠不是分子晶体。
三、填空题
4.如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞:
试写出:
(1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________。
(2)乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是________。
(3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是________。
(4)乙晶体中每个A周围结合B的个数为________。
答案
(1)X2Y
(2)1∶3∶1 (3)8 (4)12
5.下图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构,其中R为+2价,G为-2价,则Q的化合价为________。
答案 +3
解析 R:
8×
+1=2
G:
8×
+8×
+4×
+2=8
Q:
8×
+2=4
R、G、Q的个数之比为1∶4∶2,则其化学式为RQ2G4。
由于R为+2价,G为-2价,所以Q为+3价。
6.(常见晶体结构模型)填空。
(1)在金刚石晶体中最小碳环含有________个C原子;每个C原子被________个最小碳环共用。
(2)在干冰中粒子间作用力有______________________________________________________。
(3)含1molH2O的冰中形成氢键的数目为________。
(4)在NaCl晶体中,每个Na+周围有________个距离最近且相等的Na+,每个Na+周围有________个距离最近且相等的Cl-,其空间构型为____________。
(5)在CaF2晶体中,每个Ca2+周围距离最近且等距离的F-有________个;每个F-周围距离最近且等距离的Ca2+有________个。
答案
(1)6 12
(2)共价键、范德华力 (3)2NA (4)12 6 正八面体型 (5)8 4
7.
(1)硼化镁晶体在39K时呈超导性。
在硼化镁晶体中,镁原子和硼原子是分层排布的,下图是该晶体微观结构的透视图,图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。
则硼化镁的化学式为________。
(2)在硼酸盐中,阴离子有链状、环状等多种结构形式。
下图是一种链状结构的多硼酸根,则多硼酸根离子符号为________。
答案
(1)MgB2
(2)BO
解析
(1)每个Mg周围有6个B,而每个B周围有3个Mg,所以其化学式为MgB2。
(2)从图可看出,每个
单元中,都有一个B和一个O完全属于这个单元,剩余的2个O分别被两个结构单元共用,所以B∶O=1∶(1+2/2)=1∶2,化学式为BO
。
8.Cu与F形成的化合物的晶胞结构如下图所示,若晶体密度为ag·cm-3,则Cu与F最近距离为_______pm。
(NA表示阿伏加德罗常数的值,列出计算表达式,不用化简;图中
为Cu,
为F)
答案
×1010
解析 设晶胞的棱长为xcm,在晶胞中,Cu:
8×
+6×
=4;F:
4,其化学式为CuF。
a·x3·NA=4M(CuF),x=
。
最短距离为小立方体体对角线的一半,小立方体的体对角线为
=
x。
所以最短距离为
x·
=
·
×1010pm。
9.用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果:
Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如下图),已知该晶体的密度为9.00g·cm-3,晶胞中该原子的配位数为________;Cu的原子半径为_________________________________________cm(阿伏加德罗常数为NA,要求列式计算)。
答案 12
×
cm≈1.28×10-8
解析 设晶胞的边长为acm,则a3·ρ·NA=4×64
a=
面对角线为
a
面对角线的
为Cu原子半径r=
×
cm≈1.28×10-8cm。
10.按要求回答下列问题:
(1)Fe单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式,分别如图1、图2所示。
面心立方晶胞和体心立方晶胞的边长分别为a、b,则铁单质的面心立方晶胞和体心立方晶胞的密度之比为________,铁原子的配位数之比为________。
(2)Mg为六方最密堆积,其晶胞结构如图3所示,若在晶胞中建立如图4所示的坐标系,以A为坐标原点,把晶胞的底边边长视作单位长度1,则C点的坐标:
________。
(3)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图5所示,则铁镁合金的化学式为________。
若该晶胞的边长为dnm,则该合金的密度为________g·cm-3(列出计算式即可,用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
答案
(1)2b3∶a3 3∶2
(2)(0,0,
) (3)Mg2Fe
解析
(1)面心立方晶胞边长为a,体积V=a3,含有Fe原子数目为8×
+6×
=4,故m=a3ρ(面心)=4×
g(NA为阿伏加德罗常数的值),体心立方晶胞边长为b,体积V=b3,含有Fe原子数目为8×
+1=2,故b3ρ(体心)=2×
g,故ρ(面心)∶ρ(体心)=2b3∶a3。
面心立方晶胞中每个Fe原子周围有12个Fe原子,体心立方晶胞中每个Fe原子周围有8个Fe原子,故Fe原子配位数之比为12∶8=3∶2。
(2)若建立如图4所示的坐标系,x轴与y轴的夹角为120°,以A为坐标原点,把晶胞的底边边长视作单位长度1,则D点与A点、B点以及F点构成一个正四面体,D点位于其顶点,其高度为晶胞高度的一半。
由D点向底面作垂线,垂足到底面三角形各点的距离为
,D点到垂足的距离为
,则C点的坐标为(0,0,
)。
(3)根据均摊法可知晶胞中铁原子数为8×
+6×
=4,镁原子数为8,则铁镁合金的化学式是Mg2Fe。
由题给条件知,1个晶胞的体积为(d×10-7)3cm3,1个晶胞的质量为
g,根据ρ=
可得合金的密度是
g·cm-3。
11.在下列物质中:
NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。
(1)其中只含有离子键的离子晶体是________________________________________________。
(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是________________________。
(3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是__________。
(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是__________。
(5)其中含有极性共价键的非极性分子是____________________________________________。
(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________。
(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是________________________。
(8)其中含有极性共价键的原子晶体是______________________________________________。
(9)不含共价键的分子晶体是__________,只含非极性共价键的原子晶体是____________。
答案
(1)NaCl、Na2S
(2)NaOH、(NH4)2S (3)(NH4)2S (4)Na2S2 (5)CO2、CCl4、C2H2
(6)C2H2 (7)H2O2 (8)SiO2、SiC (9)晶体氩 晶体硅、金刚石
12.比较下列晶格能大小。
(1)NaCl________KCl;
(2)CaF2________MgO;
(3)Na2S________Na2O;
(4)CaO________KCl。
答案
(1)>
(2)< (3)< (4)>
13.
(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物熔点为253K,沸点为376K,其固体属于______晶体。
(2)[2015·全国卷Ⅱ,37
(2)节选]O和Na的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。
(3)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到:
4NH3+3F2
NF3+3NH4F
上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有___________________(填序号)。
a.离子晶体b.分子晶体
c.原子晶体d.金属晶体
答案
(1)分子
(2)分子晶体 离子晶体
(3)abd
14.
(1)用“>”或“<”填空:
第一电离能
离子半径
熔点
酸性
Si____S
O2-____Na+
NaCl____Si
H2SO4____HClO4
(2)MgCl2在工业上应用广泛,可由MgO制备。
①MgO的熔点比BaO的熔点________(填“高”或“低”)。
②SiO2的晶体类型为________________。
(3)对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4),下列叙述正确的是________。
A.SiX4难水解
B.SiX4是共价化合物
C.NaX易水解
D.NaX的熔点一般高于SiX4
答案
(1)< > < <
(2)①高 ②原子晶体
(3)BD
解析
(1)同周期元素的第一电离能随原子序数的递增呈增大趋势,但s、p、d等轨道处于全空、半充满、全充满的稳定状态时,则出现反常现象。
Si、S元素基态原子的价电子排布式分别为3s23p2、3s23p4,其中3p轨道均处于不稳定状态,因此Si的第一电离能小于S。
O2-与Na+的核外电子排布相同,其电子排布式均为1s22s22p6,离子核外电子排布相同时,原子序数越大,离子半径越小,因此O2-的离子半径大于Na+。
NaCl为离子晶体,Si为原子晶体,因此Si的熔点高于NaCl。
一般来说,元素的非金属性越强,该元素的最高价氧化物对应水化物的酸性越强,Cl元素的非金属性强于S元素,则HClO4的酸性强于H2SO4。
(2)①Mg、Ba同主族,Mg2+的半径小于Ba2+,MgO的晶格能比BaO大,故MgO的熔点比BaO高。
②SiO2为空间立体网状结构,其熔、沸点很高,属于原子晶体。
(3)A项,硅的卤化物(SiX4)的水解比较强烈,如SiCl4+3H2O===H2SiO3↓+4HCl、SiF4+3H2O===H2SiO3↓+4HF,错误;B项,硅的卤化物(SiX4)全部由非金属元素构成,属于共价化合物,正确;C项,钠的卤化物(NaX)属于强酸强碱盐,不发生水解,错误;D项,钠的卤化物(NaX)是由离子键构成的,属于离子晶体,SiX4属于分子晶体,所以NaX的熔点一般高于SiX4,正确。
15.(2018·新疆喀什模拟)现有几组物质的熔点(℃)数据:
A组
B组
C组
D组
金刚石:
3550℃
Li:
181℃
HF:
-83℃
NaCl:
801℃
硅晶体:
1410℃
Na:
98℃
HCl:
-115℃
KCl:
776℃
硼晶体:
2300℃
K:
64℃
HBr:
-89℃
RbCl:
718℃
二氧化硅:
1723℃
Rb:
39℃
HI:
-51℃
CsCl:
645℃
据此回答下列问题:
(1)A组属于________晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是________。
(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于______________________________________________________。
(4)D组晶体可能具有的性质是__________(填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因为___________________
_______________________________________________________________________________。
答案
(1)原子 共价键
(2)①②③④ (3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可) (4)②④ (5)D组晶体都为离子晶体,r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+),在离子所带电荷数相同的情况下,半径越小,晶格能越大,熔点就越高
解析
(1)A组熔点很高,为原子晶体,是由原子通过共价键形成的。
(2)B组为金属晶体,具有①②③④四条共性。
(3)HF中含有分子间氢键,故其熔点反常。
(4)D组属于离子晶体,具有②④两条性质。
(5)D组属于离子晶体,其熔点与晶格能有关。
16.(2018·河南六市第一次联考)ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。
回答下列问题:
(1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。
该单质的晶体类型为________,依据电子云的重叠方式,原子间存在的共价键类型有________,碳原子的杂化轨道类型为________。
(2)石墨烯是从石墨材料中剥离出来的、由单质碳原子组成的二维晶体。
将氢气加入石墨烯中可制得一种新材料石墨烷。
下列判断错误的是________(填字母)。
A.石墨烯是一种强度很高的材料
B.石墨烯是电的良导体而石墨烷则为绝缘体
C.石墨烯与石墨烷均为高分子化合物
D.石墨烯与H2制得石墨烷的反应属于加成反应
(3)CH4、SiH4、GeH4的熔、沸点依次________(填“增大”或“减小”),其原因是____________
_______________________________________________________________________________。
(4)SiO2比CO2熔点高的原因是____________________________________________________。
(5)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图(b)所示。
①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是________________________________________
_______________________________________________________________________________。
②结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律,可推断:
依F、Cl、Br、I次序,PbX2中的化学键的离子性________、共价性________。
(填“增强”“不变”或“减弱”)
(6)水杨酸第一级电离形成离子
,相同温度下,水杨酸的Ka2________苯酚(
)的Ka(填“>”“=”或“<”),其原因是________________________________
_______________________________________________________________________________。
(7)碳的另一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物,晶体结构如图(c)所示,K位于立方体的棱上和立方体的内部,此化合物的化学式为________;其晶胞参数为1.4nm,阿伏加德罗常数用NA表示,则晶体的密度为________g·cm-3。
(只需列出式子)
答案
(1)混合型晶体 σ键、π键 sp2
(2)C (3)增大 三种物质均为分子晶体,结构与组成相似,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高 (4)SiO2为原子晶体而CO2为分子晶体 (5)①均为分子晶体,范德华力随相对分子质量增大而增大 ②减弱 增强 (6)<
中形成分子内氢键,使其更难电离出H+ (7)K3C60
解析
(2)石墨烯单层原子间以共价键相结合,强度很高,A正确;石墨烯层与层之间有自由移动的电子,是电的良导体,而石墨烷中没有自由移动的电子,为绝缘体,B正确;石墨烯只含一种碳元素,为碳的单质,C错误;石墨烯与H2间的反应属于加成反应,D项正确。
(5)①四卤化硅为分子晶体,F、Cl、Br、I的相对分子质量逐渐增大,沸点与相对分子质量有关,相对分子质量越大,沸点越高。
②PbX2的熔点先降低后升高,其中PbF2为离子晶体,PbBr2、PbI2为分子晶体,可知依F、Cl、Br、I次序,PbX2中的化学键的离子性减弱、共价性增强。
(7)用均摊法求解。
1个晶胞中含K:
12×
+9=12,C60:
8×
+6×
=4,K与C60的个数比为12∶4=3∶1,此化合物的化学式为K3C60。
1个晶胞的体积为(1.4nm)3=(1.4×10-7)3cm3,1个晶胞中含有4个K3C60,则ρ=
g·cm-3。
17.晶体类型的判断
(1)[2015·全国卷Ⅰ,37(4)]CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253K,沸点为376K,其固体属于________晶体。
(2)[2015·全国卷Ⅱ,37
(2)改编]氧和钠的氢化物所属的晶体类型分别为________和_________。
答案
(1)分子
(2)分子晶体 离子晶体
18.晶体微粒间作用力
(1)[2018·全国卷Ⅲ,35(3)节选]ZnF2具有较高的熔点(872℃),其化学键类型是__________。
(2)[2017·全国卷Ⅲ,35(4)节选]Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在________________。
(3)[2016·全国卷Ⅰ,37(5)改编]Ge单晶具有金刚石型结构,其微粒之间存在的作用力是__________。
(4)[2016·全国卷Ⅱ,37(3)节选]单质铜及镍都是由________键形成的晶体。
答案
(1)离子键
(2)离子键和π键(Π
键) (3)共价键 (4)金属
19.晶体熔、沸点高低的比较
(1)[2017·全国卷Ⅰ,35
(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Ⅲ,35(3)改编]在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2===CH3OH+H2O)所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为______________________________________________,
原因是__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)[2016·全国卷Ⅲ,37(4)]GaF3的熔点高于1000℃,GaCl3的熔点为77.9℃,其原因是_______
_______________________________________________________________________________。
(4)[2015·全国卷Ⅱ,37
(2)改编]单质氧有两种同素异形体,其中沸点高的是_______(填分子式),原因是____________________________
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