- 晶体结构与性质
- 共7164题
A、B、D、E、G、M代表六种常见元素，它们的核电荷数依次增大。其中，元素M的基态3d轨道上有2个电子，A的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍，E的简单离子在同周期元素的简单离子中半径最小，D、G同主族；B与D形成的化合物有多种，其中一种是红棕色气体。
（1）M的基态原子价层电子排布式为_____,元素B、D、G的第一电离能由大到时小的顺序是_____ (用元素符号表示)。
（2）用价层电子对互斥理论预测，GD32－的立体构型是_____ (用文字表述)
（3）M与D形成的一种橙红色晶体晶胞结构如图所示，其化学式为_____ (用元素符号表示)。
（4）已知化合物EB结构与单晶硅相似，该物质可由E 的氯化物与NaB3在高温下反应制得，且生成单质B2，该反应化学方程式为_____，若有8.4gB2生成，则转移电子数为_____。
正确答案
（14分）
（1）3d24s2（2分） N＞O＞S（2分）
（2）三角锥形（2分）
（3）TiO2（3分）
（4）AlCl3＋3NaN3= 3NaCl＋AlN＋4N2↑（3分） 1.204×1023或0.2NA（2分）
试题分析：A、B、D、E、G、M代表六种常见元素，它们的核电荷数依次增大。其中元素M的基态3d轨道上有2个电子，价层电子排布式3d24s2，为钪元素；A的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍，元素A为碳元素，E的简单离子在同周期元素的简单离子中半径最小，元素E为铝；B与D形成的化合物有多种，其中一种是红棕色气体，很显然元素B为氮元素，D为氧元素。D、G同主族，G为硫元素；
硒是一种非金属，可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂。
（l）Se是元素周期表中第34号元素，其基态原子的核外电子排布式为 。
（2）根据价层电子对互斥理论，可以推知SeO3的分子空间构型为 ，其中Se原子采用的轨道杂化形式为 。
（3）CSe2与CO2结构相似，CSe2分子内σ键与π键个数之比为 。CSe2首次是由H2Se与CCl4反应后制取的，CSe2分子内的Se—C—Se键角 （填“大于”，“等于”或“小于”）H2Se分子内的H—Se—H键角。
（4）硒化铷晶体属于反萤石型结构，晶胞结构如图所示。每个晶胞中包含 个Rb2Se单元，其中Se2-周围与它距离最近且相等的Rb+的离子数目为 。
正确答案
（8分）（1）1s22s22p63s23p63d104s24p4（2分）
（2）平面三角形；sp2（2分）
（3）1:1；大于（2分）
（4）4；8（2分）
试题分析：（l）硒是34号元素，基态原子核外有34个电子，所以根据构造原理可知，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4。
（2）根据价层电子对互斥理论可知，SeO3的分子中中心原子含有的孤对电子对数＝（6－3×2）÷2＝0。这说明分子中含有3个价层电子对，且没有孤电子对，所以其空间构型是平面三角形，采用sp2杂化。
（3）二氧化碳分子中含有2个碳氧双键，单键都是σ键，双键是由1个σ键与1个π键构成的，所以CO2分子内σ键与π键个数之比为2:2＝1:1。CSe2与CO2结构相似，所以CSe2分子内σ键与π键个数之比也是1:1。二氧化碳是直线型分子，H2Se分子与水分子的空间构型相似，剩余v型分子，所以CSe2分子内的Se－C－Se键角大于H2Se分子内的H－Se－H键角。
（4）根据晶胞的结构可知，白色球都在晶胞内部，所以该晶胞中含有白色球个数＝8，黑色球个数＝8×
氮化碳是化工行业新合成的一种硬度比金刚石还大的晶体材料，已知在此化合物中各元素均处于其最高或最低价态，据此推断：
(1)氮化碳的化学式可能是__ _ __。
(2)氮化碳的晶体类型为___ _____，该晶体中微粒间的作用力是_ __。
(3)氮化碳晶体可能还具有的性质或特点有_ __。
①熔点很高 ②可以导电 ③不存在单个分子 ④具有空间网状结构
正确答案
（1）C3N4（2）原子晶体、共价键（3）1、3、4
试题分析：（1）氮元素的非金属性强于碳元素的，则氮元素显负价，碳元素显正价。又因为化合物中各元素均处于其最高或最低价态，据此可知，氮元素的化合价是－3价，碳元素的化合价是＋4价，所以化学式是C3N4。
（2）该化合物硬度比金刚石还大，据此推断，该化合物形成的晶体是原子晶体，晶体中微粒间的作用力是共价键。
（3）原子晶体不能导电，选项②不正确，其余选项都是正确的，答案选①③④。
点评：该题是中等难度试题的考查，也是高考中的常见题型。试题以新材料为载体，重点考查学生对物质结构与性质的掌握情况，有利于培养学生的逻辑推理能力和知识的迁移能力，也易于激发学生的学习积极性和求知欲。
（1）在一个恒温恒容的密闭容器中，可逆反应N2(g)+3H2(g)
①反应速率v(N2)：v(H2)：v(NH3) =" 1" : 3 : 2 ②各组分的物质的量浓度不再改变
③体系的压强不再发生变化 ④混合气体的密度不变
⑤单位时间内生成n mol N2的同时，生成3n mol H2
⑥2V(N2正)＝ V(NH3逆)
⑦单位时间内3 mol H—H键断裂的同时2 mol N—H键也断裂
⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变
(2) 现有八种物质：①干冰；②金刚石；③四氯化碳；④晶体硅；⑤过氧化钠；⑥二氧化硅晶体；⑦溴化铵；⑧氖。请用编号填写下列空白：
A．属于原子晶体的是_____________ ，其中熔点最高的是____________
B．属于分子晶体的是_____________________，其中分子构型为直线型的是____________ ，其电子式为_________________
C．含有非极性键的离子化合物是_______________，其中阳离子个数与阴离子个数之比为_________
正确答案
（11分）(1)2，3，5，6，8 （2，全对给2分，漏一个给1分，漏两个不给分，写错一个不给分）
(2) A． 2，4 ，6（1′，写全给分）， 2（1′）
B．1，3，8（2′，少写给1分）， 1（1′），
C．5（1′），2：1（1′）
试题分析：（1）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，所以②正确。①中的关系始终是成立，不正确。该反应是体积减小的，则压强也是减小的，③可以说明。密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，④不正确。⑤⑥中反应速率的方向相反，且满足速率之比是相应的化学计量数之比，正确。⑦中反应速率的方向相反，但不满足速率之比是相应的化学计量数之比，不正确。混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，但物质的量是变化的，所以⑧可以说明，答案选②③⑤⑥⑧。
（2）原子间通过共价键形成的空间网状结构的晶体是原子晶体，则属于原子晶体的是②④⑥，其中熔点最高的是②；分子间通过分子间作用力形成的晶体是分子晶体，则属于分子晶体的是①③⑧，其中分子构型为直线型的是①，电子式是
点评：该题是中等难度的试题，试题基础性强，侧重对学生能力的培养和基础性知识的巩固与训练，有助于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力。该题的难点在于平衡状态的判断，关键是明确平衡状态的特点，然后结合具体的可逆反应灵活运用即可。
（6分）随着科学技术的发展，阿佛加德罗常数的测定手段越来越多，测定的精度也越来越高。现有一种简单可行的测定方法，具体步骤为：
①将NaCl固体细粒干燥后，准确称取m gNaCl固体细粒并转移到定容仪器A中
②用滴定管向A仪器中加苯，不断振荡，继续加苯到A仪器的刻度，计算出NaCl固体的体积V cm3。
（1）步骤①中仪器A最好使用 （填序号）
（2）步骤②中是否用酸式滴定管还是用碱式滴定管 ，理由是
。（3）能否用水代替苯 ，理由是
。
（4）已知NaCl晶体中，靠得最近的Na+、Cl—间的距离为a cm（如上图），则用上述方法测得的阿佛加德常数NA的表达式为 。
正确答案
（1）C （2）酸式滴定管；碱式滴定管的橡皮管会溶于苯而变形
（3）不能；水会溶解NaCl，不能测出NaCl固体的体积 （4）NA=
（1）由于容量瓶能准确量取一定体积的溶液，所以答案选C。
（2）苯是有机溶剂，碱式滴定管的橡皮管会溶于苯而变形，所以应该用酸式滴定管。
（3）由于水能溶解NaCl，不能测出NaCl固体的体积，所以不能用水代替苯。
（4）根据晶胞可知，该晶胞中含有4和氯离子和4个钠离子，晶胞的边长是2acm，所以有
NaCl的晶胞如图，已知钠的相对原子质量为23，氯的相对原子质量为35.5，Na+和C1—的核间距为a cm，用NA表示阿伏加德罗常数，则
（1）每个晶胞中平均分摊__ __个Na+，_ ___个C1-。
（2）NaCl晶体的密度ρ的表达式为 g•cm-3
正确答案
（1）4 4 （各1分）（2）58.5/2a3NA （3分）
（1）由均摊法可知：Na+：
（2）晶体包括四个NaCl，其质量为
则：ρ=
现有①NaCl ②干冰 ③冰 ④Na2O2 ⑤白磷 ⑥硫磺 ⑦MgCl2 ⑧金刚石 ⑨NH4NO3 ⑩SiO2十种物质，按下列要求回答：
（1）以上物质中属于原子晶体的是 。
（2）既有离子键又有共价键的是 。
（3）熔化时不需要破坏化学键的是 。
正确答案
(6分，每空2分)
（1）⑧⑩ （2）④⑨ （3）②③⑤⑥
试题分析：根据构成晶体的微粒判断。
（1）以上物质中属于原子晶体的是金刚石、SiO2。
（2）既有离子键又有共价键的是Na2O2、NH4NO3。
（3）熔化时不需要破坏化学键的是干冰、冰、白磷、硫磺。
点评：对于定义型题的做法是：紧扣定义即可．本题考查了学生对概念的区分、总结能力。
金属的性质与其结构有密切的关系，金属晶体由于某些结构上的相似点导致了金属具有一些共同的性质；同样由于结构上的不同点，导致了每种金属都具有各自的特性。
（1）请指出金属具有延展性的原理是
（2）金属的紧密堆积有不同的形式，请画出金属钠的晶胞，并指出一个晶胞含有几个钠原子？
（3）计算该晶胞的空间利用率？
正确答案
(1)金属晶体中自由电子与金属阳离子形成金属键，当金属阳离子层与层之间发生相对移动时，自由电子可与金属阳离子迅速形成新的金属键，所以金属具有延展。
(2) 
试题分析：（1）由于金属晶体中自由电子与金属阳离子形成金属键，当金属阳离子层与层之间发生相对移动时，自由电子可与金属阳离子迅速形成新的金属键，所以金属具有延展。
（2）金属钠的晶胞结构示意图为
（3）设该晶胞的边长为a m 则该晶胞（立方体）的体积V =a3 m3
由于此晶胞是紧密堆积则可以画出剖面图，即
则可知4x=
即x=
由于此晶胞中有两个钠原子，而一个钠（球体）的体积为V =
则此晶胞的空间利用率=
点评：该题是高考中的常见题型，试题综合性强，难度较大，学生不易得分。试题主要是考查学生对金属晶体的熟悉、了解、掌握情况，以及灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和抽象思维能力，提高学生分析问题、发现问题和解决问题的能力，有利于提高学生的应试能力，提高学生的学习效率和学习积极性。
（15分）氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，硬度大、耐磨损。利用SiO2和C的混合粉末在N2的气氛中加热至1300℃反应制得。请回答下列问题：
（1）已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，则氮化硅的化学式____，晶体类型是 ；
（2）基态Si原子的电子排布式为_________；Si和C相比，电负性较大的是_________，
（3）在SiO2晶体结构中，O－Si－O的键角是_______，Si原子和周围的四个O原子组成的空间构型为 ，SiO2中Si的杂化类型_______；
（4）氮化硅抗腐蚀能力强，一般不与其他无机酸反应，但能和氢氟酸反应生成硅酸。试写出该反应的化学方程式 。
（5）晶体硅的晶胞如图所示，则每个晶体硅的晶胞中含有 个硅原子。
正确答案
(1) Si3N4 （2分）原子晶体（1分） (2) 1s22s22p63s22p2 （2分） C （1分）
(3) 109°28′（1分） 正四面体（2分）sp3（2分）
(4) Si3N4+4HF+9H2O＝3H2SiO3↓+4NH4F（2分） (5) 8（2分）
（1）每个原子都满足8电子稳定结构，所以其化合价分别是＋4价和－3价，因此化学式为Si3N4。由于晶体中的微粒是原子，所以形成的晶体是原子晶体。
（2）根据构造原理可知，基态Si原子的电子排布式为 1s22s22p63s22p2 。非金属性越强，电负性越大，所以碳的电负性大于硅的。
（3）由于在SiO2晶体结构中，Si原子和周围的四个O原子相邻，所以构成的应是正四面体，采用的是sp3杂化，O－Si－O的键角是 109°28′。
（4）能和氢氟酸反应生成硅酸，则根据原子守恒可知，另外一种生成物是NH4F，所以方程式为Si3N4+4HF+9H2O＝3H2SiO3↓+4NH4F。
（5）根据晶体硅的晶胞结构可知，8个顶点有8个硅原子，6个面心处有6个硅原子，晶胞内部还有4个硅原子，所以共计是8×1/8＋6×1/2＋4＝8个。
(9分)如图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。
（1）其中代表金刚石的是（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。
（2）其中代表石墨的是 ，其中每个正六边形占有的碳原子平均为 个。
（3）在NaCl晶体中，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）干冰晶体中每个CO2分子与 个CO2分子紧邻。
正确答案
(1) D 4 (2) E 2 (3) 12 (4) C 离子 8 (5) 12
（1）金刚石是碳原子形成的原子晶体，所以代表金刚石的是D，其中中每个碳原子与4个碳原子最接近且距离相等.
（2）石墨是混合型晶体，同一层内，易共价键相连，所以代表石墨的是E。由于每个碳原子被3个相邻的正六边形共用，所以每个正六边形占有的碳原子平均为6÷3＝2个。
（3）氯化钠是离子晶体，每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+有3×8÷2＝12个。
（4）氯化铯也是离子晶体，其配位数是8，即每个Cs+与8个Cl－紧邻。
（5）干冰是分子晶体，晶体中每个CO2分子与3×8÷2＝12个CO2分子紧邻。
下表为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。
请回答下列问题：
(1)表中属于ds区的元素是 (填编号)。
(2)表中元素①的2个原子与元素③的2个原子形成的分子中元素③的杂化类型是 ；
③和⑦形成的常见化合物的化学键类型是 。
(3)元素⑧的外围电子排布式为 ，该元素原子中未成对电子数为 。
(4)在周期表中位于对角线的元素的性质也有一定的相似性。试写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式： .
(5)在1183 K以下，元素⑨形成如图1所示基本结构单元的晶体；1183 K以上，转变 为图2所示基本结构单元的晶体。
在1183 K以下的晶体中，与元素⑨的原子等距离且最近的原子数为 ；
在1183 K以上的晶体中，与元素⑨原子等距离且最近的原子数为 。
(B).
已知亚甲基蓝其氧化型呈蓝色，还原型呈无色，其转化关系式为：
奇妙的“蓝瓶子”实验就是利用上述原理，其装置如图1。
某校化学兴趣小组用图1装置进行下述实验：
①在250 mL锥形瓶中，依次加入2g NaOH、100mlH2O和2g葡萄糖，搅拌溶解后，再加入3～5滴0.2％的亚甲基蓝溶液，振荡混合液呈蓝色；
②塞紧橡皮塞，关闭活塞a、b，静置，溶液变为无色；
③打开活塞、振荡，溶液又变为蓝色；
④关闭活塞、静置，溶液又变为无色；
⑤以上步骤③、④可重复多次。
请回答下列问题：
(1)若塞紧图1中锥形瓶塞，并打开导管活塞a、b，从导管口(填“左”或“右”)通入足量氦气后，再关闭活塞a、b并振荡，溶液 (填“能”或“不能”)由无色变为蓝色。
(2)如图2所示：某学生将起初配得的蓝色溶液分装在A、B两支试管中，A试管充满溶液，B中有少量溶液，塞上橡皮塞静置片刻，两溶液均显无色。若再同时振荡A、B试管，溶液显蓝色的是 试管。
(3)上述转化过程中葡萄糖的作用是 ，亚甲基蓝的作用是
(4)上述实验中葡萄糖也可用鲜橙汁(其中含丰富维生素C)代替，这是因为 。
(5)该实验中③、④操作 (填“能”或“不能”)无限次重复进行，理由是 。
正确答案
(A)．(12分)
(1)⑩(2分)(2)sp(1分)，共价键(1分写成极性共价键或d键也得分)
(3)3d54s1(1分)6(1分)
(4)
(5)8(2分) 12(2分)
(B)．
(1)左(1分) 不能(2分) (2)B(2分)
(3)还原剂(1分) 催化剂(或指示剂)(1分)
(4)维生素C具有还原性(2分)
(5)不能(1分) 一段时间后葡萄糖全部被氧化或葡萄糖最终将被消耗尽(2分)
先根据元素周期表，找出对应的具体元素，在进行判断。属于ds区的元素是ⅠB、ⅡB族。C2H2是直线形，中心原子碳的杂化类型是sp；
（12分）目前，全世界镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第五位。镍行业发展蕴藏着巨大潜力。
（1）配合物Ni（CO）4常温为液态，易溶于CC14、苯等有机溶剂。固态Ni（CO）4
属于____晶体，基态Ni原子的电子排布式为 ；
（3）很多不饱和有机物在Ni催化下可以与H2发生加成反应。如①CH2=CH2、②CH≡CH、③
分子的立体结构为 形；
（4）氢气是新型清洁能源，镧（La）和镍（Ni）的合金可做储氢材料。 该合金的晶胞如右图所示，晶胞中心有一个镍原子，其他镍原子都在晶
胞面上，镧原子都在晶胞顶点。则该晶体的化学式为 。
正确答案
（1）因为Ni（CO）4常温为液态，易溶于CC14，所以固态Ni（CO）4属于分子晶
体，基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2;（2）由结构式知该配合物含氢键、
配位键、共价键；（3）碳原子采取sp2杂化的物质的结构为平面型；采取sp3杂化的物质的
结构为四面体；采取sp杂化的物质的结构为直线型，则采取sp2杂化的有①、③，HCHO
为平面结构，则分子的立体结构为平面三角形。（4）根据晶胞中微粒个数求算方法：顶点
占1/8，面占1/2，棱占1/4，则镧（La）和镍（Ni）个数分别为8x1/8=1、8x1/2+1=5.
石墨的片层结构如图所示，试完成下列各题：
(1)平均 个碳原子构成一个正六边形。
(2)石墨晶体每一层内碳原子数与C—C化学键之比是 。
正确答案
(1)2 (2)2∶3
试题分析：（1）根据石墨的结构可知，每个碳原子被周围3个六边形共用，则平均6÷3＝2个碳原子构成一个正六边形。
（2）根据结构图可知，每个碳原子只有3个价电子参与成键，由于碳碳单键是由2个电子构成的，则石墨晶体每一层内碳原子数与C—C化学键之比是
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。该题的关键是利用好均摊法，然后结合题意和结构式灵活运用即可，有利于培养学生的逻辑推理能力和灵活应变能力。
单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据
晶体硼的晶体类型属于 晶体，理由是
正确答案
(1)原子 晶体的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为原子晶体
试题分析：根据表中数据可知，晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为原子晶体，所以晶体硼的晶体类型是原子晶体。
点评：该题是常识性知识的考查，侧重对学生基础知识的培养和训练，有利于培养学生的自学能力和知识的迁移能力，有助于提升学生的学科素养。
（6分）有下列晶体：①冰②金刚石③氩④过氧化钠⑤二氧化硅⑥氯化镁⑦纯醋酸⑧白磷⑨氯化铵⑩金属铝。用序号回答下列问题：
（1）在一定条件下能导电而不发生化学变化的是 ；
（2）只含有极性共价键的分子晶体是 ；
（3）固态时，晶体中只含有范德华力的是 ；
（4）含共价键的离子晶体是 ；
（5）只含有离子键的离子晶体是_______；
（6）只含有非极性键的原子晶体是_________；
正确答案
（1）⑩（2）①（3）③（4）④⑨（5）⑥（6）②
金属导电，发生的是物理变化。分子晶体中存在分子间作用力，但干冰分子内还存在极性键，而稀有气体单质不存在化学键，白磷形成的具体是分子晶体，但分子内的化学键是非极性键。金刚石和二氧化硅属于原子晶体，但金刚石中碳和碳之间是非极性键，二氧化硅中则是极性键。过氧化钠和氯化铵属于离子晶体，前者含有离子键和非极性键，后者含有离子键和极性键。氯化镁也属于离子晶体，但只有离子键。纯醋酸形成的晶体属于分子晶体，分子既有非极性键又有极性键。
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