选修3《物质结构与性质》期末复习题(第三章 晶体结构与性质)

化学选修３《物质结构与性质》期末复习题（三）

晶体结构与性质

第I卷（选择题）

1.下列物质中属于原子晶体的化合物是（）

A.金刚石

B.石英

C.干冰

D.金属金

２.耐火材料是一类熔点很高且经济的物质，下列常用作耐火材料的一组化合物是( )

①金刚石②石墨③石英④硅酸钙⑤碳酸钙⑥氧化镁⑦氧化铝⑧冰晶石

A.①③

B.④⑤

C.②⑥⑦

D.⑥⑦

３.据美国《科学》杂志报道：在40 GPa高压下，用激光器加热到1 800 K，制得了具有高熔点、高硬度的二氧化碳晶体。下列关于该晶体的说法正确的是( )

A.该晶体属于分子晶体，晶体中存在直线形CO2分子

B.该晶体易汽化，可用作制冷材料

C.一定条件下，该晶体可跟氢氧化钠溶液反应

D.每摩尔该晶体中含2 mol C—O键

４.萤石(CaF2)属于立方晶系，萤石晶体中每个Ca2＋被8个F-包围，则每个F-周围最近的Ca2＋数目是（）

A.2

B.4

C.6

D.8

５.下列叙述正确的是（）

A.离子晶体中一定含有活泼金属元素的离子

B.原子晶体都是化合物

C.固态不导电、水溶液能导电，这一性质能说明某晶体一定是离子晶体

D.离子晶体一般具有较高的熔点

６共价键、离子键和范德华力都是粒子之间的不同作用力，下列物质同时含有上述两种作用力的组合是（）

①Na2O2②SiO2③石墨④金刚石⑤NaCl⑥白磷

A.①②④

B.①③⑥

C.②④⑥

D.③④⑤

７.下列物质的熔点由高到低排列正确的是( ) A.Li＞Na＞K＞Rb＞Cs B.NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl

C.F2＞Cl2＞Br2＞I2

D.金刚石＞硅＞碳化硅

８分子晶体中如果只有范德华力，它的晶体一般采取密堆积结构，原因是分子晶体中( ) A.范德华力无方向性和饱和性 B.占据晶格结点的粒子是原子

C.化学键是共价键

D.三者都是

９.如下图，在氯化钠晶体中，与每个Na+等距离且最近的几个Cl-所围成的空间几何构型为( )

A.十二面体

B.正八面体

C.正六面体

D.正四面体

１０．分子晶体中如果只有范德华力，它的晶体一般采取密堆积结构，原因是分子晶体

中（）A.范德华力无方向性和饱和性 B.占据晶格结点的粒子是原子

C.化学键是共价键

D.三者都是

１１．干冰晶体是一种立方面心结构，即每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各被一个CO2分子占据，在每个CO2周围最近且等距离的CO2有多少个（）

A.4个

B.8个

C.12个

D.6个

１２．关于SiO2晶体的叙述正确的是（）

A.通常状况下，60克SiO2晶体中含有的分子数为N0（N0表示阿伏加德罗常数的数值）

B.60克SiO2晶体中，含有2N0个Si—O键

C.晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点

D.SiO2晶体中含有1个硅原子、2个氧原子

１３.下列事实与氢键有关的是（）

A.水加热到很高的温度都难以分解

B.水结成冰体积膨胀，密度变小

C.CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高

D.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱

１４.下列叙述中正确的是( )

A.熔化状态下能导电的物质一定是离子化合物

B.P4和NO2都是共价化合物

C.在氧化钙和二氧化硅晶体中都不存在单个的小分子

D.离子化合物中一定不存在单个的分子

１５．下列性质适合分子晶体的是( )

A.熔点1 070℃，易溶于水，水溶液能导电

B.熔点1 003.1℃，液态时导电，水溶液导电

C.能熔于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃

D.熔点97.81℃，质软，导电，密度0.97 g·cm-3

1６．2003年春，北京小汤山等收治“非典”的定点医院，收到由解放军总装备部军事医学研究所研制的小分子团水，解决了医务人员工作时的如厕难题。新型小分子团“压缩”水，具有饮用量少、渗透力强、生物利用率高、在人体内储留时间长、排放量少的特点。一次饮用125 mL小分子团水，可维持人体6小时正常需水量。下列关于小分子团水的说法正确的是（）

A.水分子的化学性质发生了改变

B.水分子中氧氢键数目增多

C.小分子团水中水分子间主要以氢键结合

D.水分子的结构、物理性质发生了改变

第I卷答题卡

第II卷（非选择题）

1７.将HCl、HF、CH4、NH3、H2O、MgO、SiO2、CO2、NaCl、NaOH等化合物

按要求填空

(1)属于离子化合物的是______________________________，其中只含有离子键的化合物的电子式为______________________________、______________________________。

(2)属于分子晶体的氧化物是__________________________________，属于原子晶体的氧化物是______________________________。

(3)难溶于水的气态氢化物是_______________，难溶于水的氧化物是_______________。

1８氮化硅是一种高温陶瓷材料，它硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍

采用高纯硅与纯氮在1 300℃反应获得。

(1)氮化硅晶体属于_______________ (填晶体类型)晶体。

(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子和Si原子不直接连接，同时每个原子都满足8电子稳定结构。请写出氮化硅的化学式_______________。

(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式_______________________________________________________________。

1９根据下图回答问题：

(1)A图是某离子化合物的晶胞(组成晶体的一个最小重复单位)，阳离子位于中间，阴离

子位于8个顶点，该化合物中阳、阴离子的个数比是_______________。

(2)B图表示构成NaCl晶体的一个晶胞，通过想像与推理，可确定一个NaCl晶胞中含Na+和Cl-的个数分别为_______________、_______________。

(3)C图是金刚石的晶体结构，C60、金刚石和石墨三者的关系是_______________。

A.同分异构体

B.同素异形体

C.同系物

D.同位素

硅晶体的结构跟金刚石相似，1 mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是_______________N A 个。二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅—硅单键之间插入一个氧原子。二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上原子数目是_______________。

(4)石墨晶体结构如D图所示，每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占有的碳原子数为_______________，“C—C”键数为_______________。

(5)足球烯C60结构形如足球，如E图，则C60中有_______________个六边形，_______________个五边形。固态时，C60属于_______________ (填“离子”、“原子”或“分子”)晶体，C60分子中含有双键的数目是_______________。

(6)晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体，如F图。其中含有２０个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个原子。试观察F图，推断这个基本结构单元所含硼原子个数、键角、“B—B”键的个数依次为______________、_______________、_______________。

２０.如图3－28表示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分。

图3－28

(1)代表金刚石的是(填编号字母，下同) __________，其中每个碳原子与__________个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于__________晶体。

(2)代表石墨的是__________，其中每个正六边形占有的碳原子数平均为__________个。

(3)代表NaCl的是__________，每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+有__________个。

(4)代表CsCl的是__________，它属于__________晶体，每个Cs+与__________个Cl-紧邻。

(5)代表干冰的是__________，它属于__________晶体，每个CO2分子与__________个CO2分子紧邻。

(6)若说“离子晶体中只有离子键，分子晶体中没有化学键”是否正确？简答理由。

(7)NaCl晶体、HCl晶体、干冰、金刚石熔点由高而低的顺序是__________；其中在熔融或液态时能导电的电解质是__________，液态不导电但为电解质的是__________，在水溶液中能导电的非电解质是__________。

行分析。

(2)实验证明，干燥的NaCl晶体不导电，熔融的NaCl或NaCl溶液却可以导电，你能说明其中的原因吗？

2２.已知LiI晶体结构为NaCl型，实验测得Li+和I-最邻近的距离为3.02×10-10m，假定I-和Li+都是刚性球，试完成下列问题：

(1)欲计算得Li+和I-的近似半径，你还必须做何假设？

(2)计算Li+、I-的近似半径。

(3)若用另一种方法测得Li+的半径为6.0×10-11—6.8×10-11 m，试验证你的假设是否正确。

参考答案

１Ｂ解析：干冰是分子晶体，金刚石、金属金属于单质，故选B。

２Ｄ解析：碳酸钙高温易分解：冰晶石在冶炼铝时作助熔剂，高温易熔化；金刚石、石墨、石英的价格比较昂贵；只有Al-2O-3、MgO熔点较高，且经济易得，常作耐火材料。

３Ｃ解析：由题意可知新制得的二氧化碳晶体，具有高熔点、高硬度等性质，与二氧化硅晶体相似，为原子晶体，1 mol该晶体含有4 mol C—O键。

４Ｂ解析：Ca2+、F-个数比为1∶2，每个Ca2+周围有8个F-，则每个F-周围的Ca2+就是4个。也可以依据离子晶体的离子电荷比等于配位数之比来确定正确的选项。

５Ｄ解析：某些离子晶体可能只含有非金属元素的原子，如NH4Cl、CH3COONH4等，因此选项A不正确。原子晶体可以是化合物，如水晶，也可以是单质，如金刚石，所以B选项不正确。离子晶体和某些分子晶体（如冰醋酸）都具有固态不导电、水溶液能导电的性质，因此这一性质不能说明某晶体一定是离子晶体，选项C不正确。

一般来说，固态不导电，溶于水或熔融状态均能导电这一性质能较充分说明某晶体是离子晶体，因为熔融状态下分子晶体不导电。

６Ｂ解析：Na2O2中Na+与O-2

2之间以离子键结合，O-2

2

中O—O以共价键结合，符合条件；

石墨中每一层内以碳碳键结合，层与层之间以分子间作用力结合，符合条件；白磷(P4）分子内P—P以共价键结合，而P4分子之间以分子间力结合，也符合题意；SiO2、金刚石只有共价键，为原子晶体，NaCl中只有离子键。

７ＡＢ解析：A中均为金属晶体，熔点高低，决定于金属键的强弱，由Li到Cs原子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低；B中均为离子晶体，由于钠离子到铯离子半径逐渐增大，与氯离子间的作用减弱，熔点也逐渐降低，C为卤族单质，属分子晶体，熔沸点取决于范德华力的大小，而组成、结构相似的物质相对分子质量越大，范德华力越大，熔点越高；D为原子晶体，熔点的高低取决于共价键的强弱，而共价键的强弱又与原子晶体中原子的半径成反比。

８Ａ解析：由于范德华力没有方向性和饱和性，所以分子在堆积成晶体时如果只有范德华力将采取分子密堆积，因此A选项正确。分子晶体的晶格结点是分子而非原子，所以B选项不对。分子晶体的堆积受分子间作用力的影响，与分子内的共价键无关，因此C选项是错误的。

９Ｂ解析：在氯化钠晶体中，与每个Na+等距离且最近的Cl-有6个，正好位于Na+的上下左右前后，构成正八面体。

１０Ａ解析：由于范德华力没有方向性和饱和性，所以分子在堆积成晶体时如果只有范德华力将采取分子密堆积。因此A选项正确。分子晶体的晶格结点是分子而非原子，所以B选项不对。分子晶体的堆积受分子间作用力的影响，与分子内的共价键无关，因此C选项是错误的。

１１Ｃ解析：可画出图与CO 2等距离的CO 2在每个面对角线的中点上，由于晶体是向各方向延伸的，所以同层的CO 2等距离的4个，上层4个，下层4个，共12个。

１２Ｃ解析：SiO 2晶体是原子晶体，不存在分子，其化学式仅表示晶体中原子的个数比，因此A 、D 选项不正确。SiO 2晶体中每个硅原子形成4个Si —O 键，60 g SiO 2晶体为1 mol ，因此含Si —O 键4N 0个。

１３Ｂ解析：氢化物的热稳定性与共价键有关，排除A 、D ，而C 中RH 4中都不存在氢键，故选 B 。

１４Ｃ解析：离子化合物在熔化状态下一定能导电，但熔化状态下能导电的物质不一定是离子化合物，金属晶体在熔化状态下也能导电，A 项犯了以偏概全的错误。P 4和NO 2中都存在共价键，但P 4是单质而不是化合物，故B 不正确。CaO 是离子晶体、SiO 2是原子晶体，均不存在单个的小分子。虽然离子晶体中不存在单个小分子，但当离子化合物呈气态时会形成简单的离子型分子，例如NaCl,注意离子化合物和离子晶体的区别。

１５Ｃ解析：分子晶体熔沸点一般较低，并且分子晶体不导电。

１６Ｃ解析：小分子团水中仍是水分子，分子内的结构不会发生变化，化学性质就不会发生变化。只不过是水分子与水分子间的结构与普通水有所不同，但仍以氢键相结合。

１７答案: (1)MgO 、NaCl 、NaOH Mg 2+［］2- Na +［］-

(2)CO 2、H 2O SiO 2 (3)CH 4 SiO 2

１８答案:(1)原子 (2)Si 3N 4 (3)3SiCl 4+2N 2+6H 2

高温

Si 3N 4+12HCl

１９解析：(1)阳离子数=1，阴离子数=8×81

=1,即个数比为1

1

阴离子阳离子。

(2)Na +个数=8×81+6×21=4,Cl -个数=12×4

1+1=4。

(3)由同一种元素形成的不同单质互称为同素异形体。如红磷、白磷；O 2、O 3等。1 mol Si 原子形成4 mol Si —Si 键，而1 mol Si —Si 键为2 mol Si 原子共用，所以1 mol Si 原子实际“占有”Si—Si 键为4 mol×2

1

=2 mol ，即为2N a 个。硅晶体最小环上有6个硅原子，每2个硅原子之间插入1个O 原子，则共插入6个O 原子，所以形成的最小环为12元环。 (4)一个正六边形中C 原子数=6×31=2，C —C 键数=6×2

1=3。

(5)B 原子数=20×3×51=12。等边三角形，键角为60°。B —B 键数=20×3×2

1=30。

答案：(1)1∶1 (2)4 4 (3)B 2 12 (3)2 3 (5)20 12 分子 30 (6)12 60° 30

２０解析：根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl 晶体是简单立方单元，每个Na +与6个Cl -紧邻，每个Cl -又与6个Na +紧邻，但观察Na +与最近距离等距离的Na +数时要抛开Cl -，从空间结构上看是12个Na +。即x 轴面上、y 轴面上、z 轴面上各4个。CsCl 晶体由Cs +、Cl -分别构成立方结构，但Cs +组成立方的中心有1个Cl -，Cl -组成的立方中心又镶入一个Cs +。可称为“体心立方”结构，Cl -紧邻8个Cs +，Cs +紧邻8个Cl -。干冰也是立方体结构，但在立方体每个正方形面的中央都有一个CO 2分子，称为“面心立方”。实际上各面中央的CO 2分子也组成立方结构，彼此相互套入面的中心。所以每个CO 2分子在三维空间里 x 、y 、z 三个面各紧邻4个CO 2分子，共12个CO 2分子。金刚石的基本单元是正四面体，每个碳原子紧邻4个其他碳原子。石墨的片层由正六边形结构组成，每个碳原子紧邻另外3个碳原子，即每个六边形占有1个碳原子的各3

1，所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是6×3

1=2(个)。

对于晶体中的化学键要分清是指晶格质点之间还是晶格质点内部。常见的离子晶体其离子间形成的是离子键。原子晶体则只有晶格质点即原子间的共价键。分子晶体在分子间只是弱作用力，即范德华力，而分子内部除单原子分子的惰性气体外都有牢固的共价键。 晶体熔点通常由晶格质点间作用力而定。原子晶体中原子间的共价键牢固，熔点达千至数千摄氏度。离子晶体中离子间的离子键相当强大，熔点在数百至上千摄氏度。分子晶体中分子间作用力弱，熔点在数百摄氏度以下至很低的温度。如果形成分子晶体的分子比较类似，则分子的摩尔质量越大，分子间作用力也越大，熔点也就越高。

题述的NaCl 、HCl 、CO 2、金刚石在熔态时只有离子晶体熔化后能导电。在溶液中离子晶体和分子晶体中的电解质(如HCl)能导电。CO 2是非电解质，其水溶液能微弱导电，这是由于CO 2与水生成的H 2CO 3是弱电解质的缘故，所以CO 2不是电解质，H 2CO 3才是电解质。金刚石是原子晶体，所以不溶于一般无机或有机溶剂，它没有水溶液。 答案：(1)D 4 原子 (2)E 2 (3)A 12 (4)C 离子 8 (5)B 分子 12

(6)不正确。原子团离子中有共价键；除稀有气体外，分子内均有共价键。 (7)C>NaCl>CO 2>HCl NaCl HCl 干冰

２１答案:(1)离子键是存在于阴、阳离子之间的一种静电作用。其强弱与阴、阳离子的半径和离子电荷数有关。一般来说，离子半径越小，离子电荷数越高，离子键就越强，晶体熔沸点就越高。从库仑定律可直接看出这一关系(F=22

1r

q q k

)。对于NaCl 和CsCl ，由于阴、阳离子所带电荷数相同，而r(Na +)＜r(Cs +)，所以F(NaCl)＞F(CsCl)，故熔沸点为：NaCl ＞CsCl 。 (2)电流是由带电粒子的定向移动形成的。NaCl 晶体中虽有带电的Na +、Cl -存在，但由于较强的离子键将阴、阳离子紧密结合而不能自由移动，故固态不能导电，而当晶体受热熔化时，

由于温度升高，离子运动加快，克服了阴、阳离子间的作用力，产生了自由移动的离子，所以，熔融NaCl 能导电。当NaCl 晶体溶于水时，受水分子的影响，离子间作用力减弱，电离成能自由移动的水合离子，所以，NaCl 水溶液也能导电。

２２答案:(1)运用假设方法，从复杂的微观体系中抽象出数学模型。欲求得I -和Li +的近似半径，除假设I -和Li +是刚性球外，还需要再假定两刚性球间彼此相切，这才将Li +和I -的距离看成是两离子半径之和。

(2)根据NaCl 的晶体结构即可建立如图所示的“数学模型”。设图中大圆表示I -，半径为r -，小圆为Li +，半径为r +，则有如下关系：

AC=2(r ++r -) ①

AC

BC

=sin 45° ② BC=2r - ③

由①②③式，得-+

r

r =0.414 ④

又由假定知：r ++r -=0.302 nm ⑤ ④⑤联立求解r +=0.088 nm,r -=0.214 nm (3)r +＞6.8×10+-11 m,说明可将Li +和I -看成刚性球，但实际不相切。因为电子之间互相排斥，致使两离子半径之和小于它们之间的理论距离。