第3章 物质的聚集状态与物质性质
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章末检测试卷(三)
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)
1．下列不属于晶体的特点的是( )
A．一定有对称性
B．一定有各向异性
C．一定有固定的熔点
D．一定是无色透明的固体
答案 D
解析 本题主要考查晶体的特征：①对称性，②具有各向异性，③有固定的熔点。A、B、C三项均正确；有些晶体带有颜色，如常见的五水硫酸铜晶体，呈蓝色，D项错误。
2．下列晶体分类中正确的一组是( )
答案 C
解析 从构成晶体的粒子和微粒间的相互作用力去判断晶体的类型。NaOH、CH3COONa、Ba(OH)2都是阴、阳离子间通过离子键相互结合成的离子晶体，H2SO4中无H＋，是分子晶体。Ar原子间以范德华力相互结合为分子晶体，石墨是混合键型晶体，水晶(SiO2)与金刚石是典型的原子晶体。硫的化学式用S表示，实际上是S8，气体时为S2，是以范德华力结合成的分子晶体，玻璃没有固定的熔点，加热时逐渐软化，为非晶体。
3．下列关于等离子体的叙述中错误的是( )
A．具有导电性
B．是一种混合物存在状态
C．是物质的一种聚集状态
D．基本构成微粒只有阴、阳离子
答案 D
解析 等离子体的基本构成微粒既有带电的阴、阳离子，也有中性的分子或原子，是个复杂的混合体系，D选项错误。
4．下列说法中正确的是( )
A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂
B．原子晶体中，共价键的键长越短，通常熔点越高
C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子的熔、沸点就越高
D．分子晶体中，分子间作用力越大，分子越稳定
答案 B
解析 冰融化时，不破坏共价键，A错误；分子晶体的熔、沸点高低与分子间的作用力有关，与分子中的共价键无关，C错误；分子的稳定性与分子中的共价键有关，与分子间作用力无关，D错误。
5．在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键的强弱无关的变化规律是( )
A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定依次减弱
B．金刚石的硬度大于硅，其熔、沸点也高于硅
C．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减小
D．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
答案 D
解析 A项，主要决定于H—X键的键能大小；B项，主要决定于C—C键键能和Si—Si键键能的差别；C项，主要决定于NaX中离子键的强弱；D项，取决于分子间作用力，与化学键无关。
6．下图中各数据对应各物质的熔点，则判断中错误的是( )
A.铝的化合物的晶体中有离子晶体
B．表中只有BCl3和AlCl3是分子晶体
C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
答案 B
解析 由表可知：AlCl3、BCl3、CO2是共价化合物且是分子晶体；SiO2是原子晶体。
7．下列有关金属的说法不正确的是( )
A．金属的导电性、导热性、延展性都与自由电子有关
B．六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高
C．钠晶胞结构如图，钠晶胞中每个钠原子的配位数为6
D．温度升高，金属的导电性将变小
答案 C
解析 金属键是金属阳离子和自由电子之间的相互作用，接通电源后，自由电子会定向移动形成电流；金属的导热性通过自由电子的运动把能量从温度高的区域传到温度低的区域；金属发生形变，自由电子和金属阳离子之间的作用力不消失，不会破坏金属键，故A正确。不同堆积方式的金属晶体空间利用率分别是简单立方堆积52%，体心立方密堆积68%，六方最密堆积和面心立方最密堆积均为74%，故B正确。钠晶胞中每个钠原子的配位数为8，故C错误。温度升高，金属阳离子与自由电子之间碰撞加剧，金属导电性变小，故D正确。
8．氯化硼的熔点为10.7 ℃，沸点为12.5 ℃。在氯化硼分子中，Cl—B—Cl键角为120°，它可以水解，水解产物之一是氯化氢。下列对氯化硼的叙述中正确的是( )
A．氯化硼是原子晶体
B．熔化时，氯化硼能导电
C．氯化硼分子是一种极性分子
D．水解方程式：BCl3＋3H2OH3BO3＋3HCl
答案 D
解析 因为BCl3的熔、沸点较低，故应为分子晶体，分子晶体熔化时不导电，故A、B错；又因Cl—B—Cl键角为120°，则可确定BCl3为非极性分子，C错。
9．关于晶体结构堆积模型的说法正确的是( )
A．所有的晶体的空间排列都服从紧密堆积原理
B．晶体尽量采用紧密堆积方式，以使其变得比较稳定
C．金属晶体的结构为非等径圆球的密堆积
D．等径圆球的密堆积有A1、A3两种堆积方式，其中Cu属于A3型最密堆积
答案 B
解析 离子晶体、分子晶体、金属晶体的空间排列服从紧密堆积原理，而原子晶体的构成粒子为原子，粒子间的相互作用为共价键，由于共价键有方向性和饱和性，所以原子晶体的空间排列不服从紧密堆积原理，A项不正确；金属晶体为等径圆球的密堆积，C项不正确；Cu属于A1型最密堆积，D项不正确。
10．氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是 ( )
A．NaCl和金刚石 B．晶体硅和水晶
C．冰和干冰 D．碘和金刚砂
答案 B
解析 氮化硼是由两种非金属元素形成的化合物，根据该化合物的性质可知其为原子晶体，微粒间作用力为共价键。氯化钠和金刚石熔化时分别克服的是离子键和共价键，A项错误；冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力，C项错误；碘和金刚砂熔化时分别克服的是分子间作用力、共价键，D项错误。
11．下列有关说法正确的是( )
A．晶格能与离子晶体的物理性质无关
B．晶格能：BaCl2＞MgCl2
C．只含有共价键的晶体不一定具有较高的熔、沸点及硬度
D．金属晶体的熔点高于原子晶体
答案 C
12．下列叙述不正确的是( )
A．金属键无方向性和饱和性，原子配位数较高
B．晶体尽量采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定
C．因共价键有饱和性和方向性，所以原子晶体不遵循“紧密堆积”原理
D．金属铜和镁均以…ABAB…方式堆积
答案 D
解析 晶体一般尽量采取紧密堆积方式；金属键无饱和性和方向性；共价键有饱和性和方向性，所以原子晶体不遵循“紧密堆积”原理；Mg以…ABAB…方式堆积，但Cu以…ABCABC…方式堆积。
13．有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是( )
A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－形成正八面体
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋
C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为1∶2
D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE
答案 D
解析 CaF2晶体中，Ca2＋占据8个顶角，6个面心，故Ca2＋共8×＋6×
＝4个；金刚石晶体中，每个C原子与4个C原子相连，而碳碳键为2个碳原子共用，C原子与C—C键个数比为1∶2；由于是气态团簇分子，其分子式应为E4F4或F4E4。
14．铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)。则下列说法不正确的是( )
A．铁镁合金的化学式为Mg2Fe
B．晶体中存在的化学键类型为金属键
C．晶格能：氧化钙>氧化镁
D．该晶胞的质量是g(NA表示阿伏加德罗常数的值)
答案 C
解析 依据切割法，晶胞中共有4个铁原子，8个镁原子，故化学式为Mg2Fe，一个晶胞中含有4个“Mg2Fe”，其质量为×104 g＝
g。在元素周期表中，镁元素在钙元素的上一周期，故Mg2＋半径比Ca2＋半径小，氧化镁的晶格能大，故C项错误。
15．CaTiO3的晶体结构模型如图所示(图中Ca2＋、O2－、Ti4＋分别位于立方体的体心、面心和顶点)。下列说法不正确的是( )
A．Ge最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点
B．CaTiO3晶体中每个Ti4＋与12个O2－相紧邻
C．键长：Si—O键
D．离子晶体在熔化时，离子键被破坏，而分子晶体熔化时，化学键不被破坏
答案 C
解析 氯化锗和溴化锗都是分子晶体，但氯化锗的相对分子质量小于溴化锗，所以氯化锗的沸点低于溴化锗的沸点，A正确；B中晶胞每个Ti4＋处在立方体的顶点，所以一个Ti4＋同时被8个立方体所共有，在这8个立方体中有12个O2－与之相紧邻，B正确；离子晶体熔化时破坏离子键，分子晶体熔化时破坏分子间作用力，D正确。
16．已知CaF2是离子晶体，如果用“●”表示F－；用“○”表示Ca2＋，在如图所示中，符合CaF2晶体结构的是( )
答案 B
解析 在A中F－数目为4×＝
，Ca2＋数目为1，不符合CaF2的组成；在B中F－数目为1，Ca2＋数目为4×
＝
，符合CaF2的组成，B项正确；在C中F－数目为8×
＝1，Ca2＋数目为1，不符合CaF2的组成；在D中N(Ca2＋)∶N(F－)＝1∶1，不符合CaF2的组成，D项错误。
二、非选择题(本题包括5个小题，共52分)
17．(10分)下列各图为几种晶体或晶胞的构型示意图。
请回答下列问题：
(1)这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是________。
(2)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能______(填“大于”或“小于”)MgO晶体的晶格能，原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)每个CaCl2晶胞中实际占有Ca2＋________个，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为________。
(4)冰的熔点远高于干冰的主要原因是____________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)金刚石晶体 (2)小于 MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数，且离子半径r(Mg2＋)＜r(Na＋)、r(O2－)＜r(Cl－) (3)4 8 (4)H2O分子之间存在氢键
解析 (1)只有原子晶体的微粒间以共价键结合。
(2)MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数，且离子半径r(Mg2＋)＜r(Na＋)、r(O2－)＜r(Cl－)，所以晶格能NaCl小于MgO。
(3)氯化钙类似于氟化钙，Ca2＋的配位数为8，Cl－的配位数为4。
(4)H2O分子之间存在氢键，而CO2分子之间不存在氢键，所以冰比干冰分子间作用力大。
18．(12分)(1)碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题：
①C60属于________晶体，石墨属于________晶体。
②石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的________共价键；而石墨层内的C—C间不仅存在________共价键，还有________键。
(2)①单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献________个原子。
②在硅酸盐中，SiO四面体(如下图(a))通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根： Si与O的原子数之比为____________，化学式为_____________________________________________________。
答案 (1)①分子 混合键型 ②σ σ π (2)①3 ②1∶3 [SiO3] (或SiO
)
解析 (1)①C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨的层内原子间以共价键结合，层与层之间以分子间作用力结合，所以石墨属于混合键型晶体；②在金刚石中只存在C—C之间的σ键；石墨层内的C—C之间不仅存在σ键，还存在π键。(2)①单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以硅硅共价键相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置的有6个原子，每个面心原子贡献二分之一，所以6个面心原子对该晶胞贡献3个原子。②题干图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中每个硅原子和4个氧原子形成四面体结构， Si与O的原子数之比为1∶3，化学式为[SiO3]或SiO
。
19．(8分)开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。
(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。
①基态Ti3＋的未成对电子有________个。
②LiBH4由Li＋和BH构成，BH
的空间构型是________，LiBH4中不存在的作用力有________(填字母)。
a．离子键 b．共价键
c．金属键 d．配位键
(2)某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物。M的部分电离能如下表所示：
M是________(填元素符号)。
(3)氨硼烷(NH3BH3)与镧镍合金(LaNix)都是优良的储氢材料。
镧镍合金的晶胞结构示意图如图所示(只有1个原子位于晶胞内部)，则x＝________。氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体，具有类似金刚石的结构，硬度略小于金刚石。则在下列各项中，立方氮化硼晶体不可用作________(填字母)。
a．耐磨材料 b．切削工具
c．导电材料 d．钻探钻头
答案 (1)①1 ②正四面体 c (2)Mg (3) 5 c
解析 (1)①基态原子Ti的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2, Ti3＋的价电子排布式为3d1，有1个未成对电子。②Li＋和BH以离子键结合，BH
中B原子与H原子间以共价键结合，B原子最外层有3个电子，而B原子最外层有4个轨道，能提供一个空轨道与H－形成配位键，化合物中不存在金属键。
(2)M的I3≫I2，所以M原子最外层有2个电子，M为短周期元素Mg。
(3)每个晶胞中含有La：8×＝1，Ni：8×
＋1＝5，x＝5。立方氮化硼为原子晶体不导电，故选c。
20．(10分)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：
(1)写出基态As原子的核外电子排布式：____________________________________________。
(2)根据元素周期律，原子半径Ga________(填“大于”或“小于”，下同)As，第一电离能Ga________As。
(3)AsCl3分子的空间构型为________，其中As的杂化轨道类型为________。
(4)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是______________________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)
(2)大于 小于
(3)三角锥形 sp3
(4)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体
解析 (1)As的原子序数为33，则基态As原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。(2)同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，故原子半径Ga大于As，As原子的4p轨道处于半充满的稳定结构，所以第一电离能Ga小于As。(3)AsCl3分子中心原子As的价层电子对数＝3＋＝4，含有1对孤对电子，则其空间构型为三角锥形，其中As的杂化轨道类型为sp3。(4)二者熔点的差异是因为GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体。
21．(12分)已知A、B、C、D、E、F为元素周期表中原子序数依次增大的前20号元素，A与B，C、D与E分别位于同一周期。A原子L层上有2对成对电子，B、C、D的核外电子排布相同的简单离子可形成一种C3DB6型离子晶体X，CE、FA为电子数相同的离子晶体。
(1)写出F离子电子排布式：_____________________________________________。
(2)写出X涉及化工生产中的一个化学方程式：________________________________
________________________________________________________________________。
(3)试解释工业冶炼D不以DE3而是以D2A3为原料的原因：___________________________
________________________________________________________________________。
(4)CE、FA的晶格能分别为786 kJ·mol－1、3 401 kJ·mol－1，试分析导致两者晶格能差异的主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)F与B可形成离子化合物，其晶胞结构如图所示。F与B形成的离子化合物的化学式为________________________________________________________________________；
该离子化合物晶体的密度为a g·cm－3，则晶胞的体积是__________________(只要求列出算式)。
答案 (1) 1s22s22p63s23p6
(2)2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑
(3)Al2O3为离子晶体(或者离子化合物)，而AlCl3为分子晶体(或者共价化合物)
(4)CaO晶体中Ca2＋、O2－带的电荷数大于NaCl晶体中Na＋、Cl－带的电荷数
(5)CaF2 V＝
解析 因为A原子L层上有2对成对电子，所以A为O元素，其基态原子价电子排布式为2s22p4。由于B与A同周期且原子序数比A大，则B为F元素。B、C、D的核外电子排布相同的简单离子可形成一种C3DB6型离子晶体X且C、D分别位于同一周期，所以X为Na3AlF6，即C是Na元素、D是Al元素，CE、FA为电子数相同的离子晶体，则E为Cl元素、F为Ca元素。(1) F离子为Ca2＋，其电子排布式为1s22s22p63s23p6。 (2)工业上用电解熔融氧化铝的方法制备金属铝，由于氧化铝的熔点很高，故常加入冰晶石(主要成分是Na3AlF6)以降低其熔点。(3)AlCl3是共价化合物，熔融的AlCl3不能导电，故工业冶炼金属铝时不用电解熔融AlCl3的方法。(5)根据晶胞结构，用均摊法进行计算，每个晶胞中钙原子的个数为×8＋
×6＝4，F原子位于晶胞内部，未被其他晶胞共用，故F原子的个数为8，所以该化合物的化学式为CaF2。假设现有1 mol CaF2，其中含有NA个钙离子，则含有
个晶胞，再假设一个晶胞的体积为V cm3，则1 mol CaF2的体积为
×V cm3，根据质量关系列关系式得
×V×a＝78，解得该晶胞的体积V＝
。
