第十二章 第40讲 晶体结构与性质(优秀经典课时作业练习及答案详解)

课时作业(四十)1．关于晶体的下列说法正确的是()A．溶质从溶液中析出是得到晶体的三个途径之一B．区别晶体和非晶体最好的方法是观察是否有规则的几何外形C．水晶在不同方向上的硬度、导热性、导电性相同D．只有无色透明的固体才是晶体解析：A.获得晶体的方法有熔融态物质凝固、气态物质凝华、溶质从溶液中结晶析出，因此溶质从溶液中析出是得到晶体的三个途径之一，正确；B.区别晶体和非晶体最好的方法是对固体进行X-射线衍射实验，而不是通过观察是否有规则的几何外形，错误；C.水晶是晶体SiO2，其性质的各向异性表现在物理性质如在不同方向上的硬度、导热性、导电性不相同，错误；D.晶体不一定是无色透明的，如CuSO4·5H2O，无色透明的也不一定是晶体，如玻璃属于玻璃态物质，错误。

答案：A2.如图为碘晶体晶胞结构。

有关说法正确的是()A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构B．用切割法可知平均每个晶胞中有4个碘原子C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体D．碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力解析：在立方体的顶面上，有5个I2,4个方向相同，结合其他面考虑可知A选项正确；每个晶胞中有4个碘分子，B选项错误；C项，此晶体是分子晶体，错误；D项，碘原子间只存在非极性共价键，范德华力存在于分子与分子之间，错误。

答案：A3．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>SnH4B．KCl>NaCl>MgCl2>MgOC．Rb>K>Na>LiD．金刚石>Si>钠解析：A项物质均为结构相似的分子晶体，其熔点取决于分子间作用力的大小，一般来说，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大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，离子键的键能就越强，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，而金属键能与金属原子半径成反比，碱金属从上到下原子半径逐渐增大，金属键能逐渐减小，金属晶体熔点逐渐降低，则有Rb＜K＜Na＜Li，故C错；D项，原子晶体的熔点取决于共价键的键能，后者则与键长成反比，金刚石C—C键的键长更短些，所以金刚石的熔点比硅高。

原子晶体的熔点一般比金属晶体的熔点高。

答案：D4．根据下表给出的几种物质的熔点、沸点数据，判断下列有关说法错误的是() 晶体NaCl KCl AlCl3SiCl4单质B熔点/℃810 776 190 －68 2 300沸点/℃ 1 465 1 418 180 57 2 500A.SiCl4B．单质B可能是原子晶体C．AlCl3加热能升华D．NaCl的键的强度比KCl的小解析：由表中所给熔、沸点数据可知，SiCl4应为分子晶体，A项正确；单质B可能为原子晶体，B项正确；AlCl3的沸点低于熔点，它可升华，C项也正确；NaCl的熔、沸点高于KCl的，表明Na＋与Cl－键断裂较K＋与Cl－键断裂难，即NaCl的键的强度大于KCl的，D项错误。

答案：D5．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是()A ．①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方堆积，④为面心立方最密堆积B ．每个晶胞含有的原子数分别为①1个，②2个，③2个，④4个C ．晶胞中原子的配位数分别为①6，②8，③8，④12D ．空间利用率的大小关系为①<②<③<④解析：①为简单立方堆积，②为体心立方堆积，③为六方最密堆积，④为面心立方最密堆积，A 项错误；每个晶胞含有的原子数分别为①8×18＝1，②8×18＋1＝2，③8×18＋1＝2，④8×18＋6×12＝4，B 项正确；晶胞③中原子的配位数应为12，其他判断正确，C 项错误；四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，D 项错误。

答案：B6．(1)SiC 的晶体结构与晶体硅的相似，其中C 原子的杂化方式为________________，微粒间存在的作用力是__________________。

SiC 晶体和晶体Si 的熔、沸点高低顺序是________。

(2)氧化物MO 的电子总数与SiC 的相等，则M 为________(填元素符号)。

MO 是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl 晶体相似。

MO 的熔点比CaO 的高，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(3)C 、Si 为同一主族的元素，CO 2和SiO 2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。

CO 2中C 与O 原子间形成σ键和π键，SiO 2中Si 与O 原子间不形成上述π键。

从原子半径大小的角度分析，为何C 、O 原子间能形成上述π键，而Si 、O 原子间不能形成上述π键：________________________________________________________________________，SiO 2属于________晶体，CO 2属于________晶体，所以熔点CO 2________(填“<”“＝”或“>”)SiO 2。

(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、MgO 、CO 2、Mg 六种晶体的构成微粒分别是________________________________________________________________________________________________________________________________________________， 熔化时克服的微粒间的作用力分别是_________________________________________________________________________________________________________。

解析：(1)晶体硅中一个硅原子周围与4个硅原子相连，呈正四面体结构，所以C 原子杂化方式是sp 3。

因为Si —C 的键长小于Si —Si ，所以熔点碳化硅>晶体硅。

(2)SiC 电子总数是20个，则该氧化物为MgO ；晶格能与所构成离子所带电荷成正比，与离子半径成反比，MgO与CaO的离子电荷数相同，Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO晶格能大，熔点高。

(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，构成微粒均为原子，熔化时破坏共价键；Mg为金属晶体，由金属阳离子和自由电子构成，熔化时克服金属键；CO2为分子晶体，由分子构成，分子间以分子间作用力结合；MgO为离子晶体，由Mg2＋和O2－构成，熔化时破坏离子键。

答案：(1)sp3共价键SiC>Si(2)Mg Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO晶格能大(3)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键原子分子<(4)原子、原子、原子、阴阳离子、分子、金属阳离子与自由电子共价键、共价键、共价键、离子键、分子间作用力、金属键7．铁触媒是重要的催化剂，CO易与铁触媒作用导致其失去催化活性：Fe＋5CO===Fe(CO)5；除去CO的化学反应方程式为[Cu(NH3)2]OOCCH3＋CO＋NH3===[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3。

请回答下列问题：(1)Fe(CO)5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，则Fe(CO)5的晶体类型是________。

(2)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反应中，肯定有________形成。

(填字母序号)a．离子键b．配位键c．非极性键d．σ键(3)单质铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示，面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为________，面心立方堆积与体心立方堆积的两种铁晶体的密度之比为________(写出已化简的比例式即可)。

答案：(1)分子晶体(2)bd(3)2∶142∶3 38．下面是一些晶体的结构示意图。

(1)下列关于晶体的说法正确的是________(填字母)。

A．晶体的形成与晶体的自范性有关B．可以用X－射线衍射仪区分晶体和非晶体C．石蜡是非晶体，但有固定的熔点D．晶胞就是晶体(2)图甲表示的是晶体的二维平面示意图，a、b中可表示化学式为AX3，的化合物的是________(填“a”或“b”)。

(3)图乙表示的是金属铜的晶胞。

①该晶胞“实际”拥有的铜原子数是________，铜原子的配位数为________。

②该晶胞称为________(填字母)。

A．六方晶胞B．体心立方晶胞C．面心立方晶胞(4)图丙为钛酸钡晶体的晶胞结构，该晶体经X－射线衍射仪分析得出，重复单元为立方体，顶点位置被Ti4＋所占据，体心位置被Ba2＋所占据，棱心位置被O2－所占据。

①写出该晶体的化学式____________________________________。

②若将Ti4＋置于晶胞的体心，Ba2＋置于晶胞顶点，则O2－处于立方体的________位置。

③Ti4＋的氧配位数和Ba2＋的氧配位数分别为________________。

解析：(1)在一定条件下，物质能形成具有几何形状的晶体，这个过程与晶体的自范性有关，A项正确；区别晶体与非晶体最可靠的方法是对固体进行X-射线衍射实验，B项正确；非晶体没有固定的组成，没有固定的熔点，C项错误；晶体是由数量庞大的晶胞无隙并置而成的，D项错误。

(2)a中每个黑球周围有6个白球，而每个白球周围有3个黑球，故黑球与白球数目之比为1∶2，b中每个黑球周围有6个白球，而每个白球周围有2个黑球，故黑球与白球数目之比为1∶3，a所示物质的化学式为AX2、b所示物质的化学式为AX3。

(3)①根据晶胞结构和均摊法知，该晶胞中Cu原子个数＝8×18＋6×12＝4；在铜的晶胞中，顶点上的铜原子被8个晶胞共有，每个晶胞中与1个顶点上铜原子距离最近的铜原子数是3，每个面上的铜原子被2个晶胞共有，所以铜原子的配位数是3×8×12＝12。

②晶胞中铜原子位于顶点和面心，即该晶胞称为面心立方晶胞，C项正确。