專題十五晶體類型與晶胞結(jié)構(gòu)分析與計算-2024年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)講與練

專題十五晶體類型與晶胞結(jié)構(gòu)分析與計算1.了解晶體的類型，了解不同類型晶體中結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力的區(qū)別。2.了解分子晶體、共價晶體、離子晶體、金屬晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。3.了解四種晶體類型熔點、沸點、溶解性等性質(zhì)的不同。4.掌握切割法計算的一般方法，能根據(jù)晶胞中微粒的位置計算晶胞的化學(xué)式。5.掌握晶體密度與晶胞參數(shù)計算的一般步驟?？键c一常見晶體類型及性質(zhì)1．四種常見晶體類型的比較類型比較分子晶體共價晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成微粒分子原子金屬陽離子、自由電子陰、陽離子微粒間的相互作用力范德華力(某些含氫鍵)共價鍵金屬鍵離子鍵硬度較小很大有的很大，有的很小較大熔、沸點較低很高有的很高，有的很低較高溶解性相似相溶難溶于一般溶劑一般不溶于水，少數(shù)與水反應(yīng)大多易溶于水等極性溶劑導(dǎo)電、導(dǎo)熱性一般不導(dǎo)電，溶于水后有的導(dǎo)電一般不具有導(dǎo)電性，個別為半導(dǎo)體晶體不導(dǎo)電，水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電2．離子晶體的晶格能(1)定義將1mol離子晶體完全氣化為氣態(tài)陰、陽離子所吸收的能量，單位：kJ·mol－1。(2)影響因素①離子所帶的電荷數(shù)：離子所帶的電荷數(shù)越多，晶格能越大。②離子的半徑：離子的半徑越小，晶格能越大。③離子晶體的結(jié)構(gòu)類型。(3)與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，且熔點越高，硬度越大。3．常見晶體的結(jié)構(gòu)模型(1)典型的分子晶體——干冰和冰①干冰晶體中，每個CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有12個。②冰晶體中，每個水分子與相鄰的4個水分子以氫鍵相連接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol氫鍵。(2)典型的共價晶體——金剛石、二氧化硅①金剛石和二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)模型比較結(jié)構(gòu)模型晶胞金剛石二氧化硅②金剛石和二氧化硅結(jié)構(gòu)特點分析比較金剛石a.碳原子采取sp3雜化，鍵角為109°28′b.每個碳原子與周圍緊鄰的4個碳原子以共價鍵結(jié)合成正四面體結(jié)構(gòu)，向空間伸展形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)c.最小碳環(huán)由6個碳原子組成，每個碳原子被12個六元環(huán)共用d.金剛石晶胞的每個頂點和面心均有1個C原子，晶胞內(nèi)部有4個C原子，內(nèi)部的C在晶胞的體對角線的eq\f(1,4)處，每個金剛石晶胞中含有8個C原子二氧化硅a.Si原子采取sp3雜化，正四面體內(nèi)O—Si—O鍵角為109°28′b.每個Si原子與4個O原子形成4個共價鍵，Si原子位于正四面體的中心，O原子位于正四面體的頂點，同時每個O原子被2個硅氧正四面體共用，晶體中Si原子與O原子個數(shù)比為1∶2c.最小環(huán)上有12個原子，包括6個O原子和6個Si原子d.1molSiO2晶體中含Si—O數(shù)目為4NAe.SiO2晶胞中有8個Si原子位于立方晶胞的頂點，有6個Si原子位于立方晶胞的面心，還有4個Si原子與16個O原子在晶胞內(nèi)構(gòu)成4個硅氧四面體。每個SiO2晶胞中含有8個Si原子和16個O原子(3)典型的離子晶體——NaCl、CsCl、CaF2①NaCl型：在晶體中，每個Na＋同時吸引6個Cl－，每個Cl－同時吸引6個Na＋，配位數(shù)為6。每個晶胞含4個Na＋和4個Cl－。②CsCl型：在晶體中，每個Cl－吸引8個Cs＋，每個Cs＋吸引8個Cl－，配位數(shù)為8。③CaF2型：在晶體中，每個Ca2＋吸引8個F－，每個F－吸引4個Ca2＋，每個晶胞含4個Ca2＋，8個F－。(4)過渡晶體與混合型晶體①過渡晶體：純粹的分子晶體、共價晶體、離子晶體和金屬晶體四種典型晶體是不多的，大多數(shù)晶體是它們之間的過渡晶體。人們通常把偏向離子晶體的過渡晶體當作離子晶體來處理，把偏向共價晶體的過渡晶體當作共價晶體來處理。②混合型晶體石墨層狀晶體中，層與層之間的作用是分子間作用力，平均每個正六邊形擁有的碳原子個數(shù)是2，C原子采取的雜化方式是sp2。1．分子晶體不導(dǎo)電，溶于水后也都不導(dǎo)電()2．沸點：HF<HCl<HBr<HI()3．離子晶體是由陰、陽離子構(gòu)成的，所以離子晶體能夠?qū)щ?)4．共價晶體的熔點一定比離子晶體的高()5．金屬導(dǎo)電是因為在外加電場作用下產(chǎn)生自由電子()6．金屬具有光澤是因為金屬陽離子吸收并放出可見光()【提示】1.×2.×3.×4.×5.×6.×1.（2023·北京卷第1題）中國科學(xué)家首次成功制得大面積單晶石墨炔，是碳材料科學(xué)的一大進步。下列關(guān)于金剛石、石墨、石墨炔的說法正確的是A.三種物質(zhì)中均有碳碳原子間的σ鍵 B.三種物質(zhì)中的碳原子都是sp3雜化C.三種物質(zhì)的晶體類型相同 D.三種物質(zhì)均能導(dǎo)電【答案】A【解析】原子間優(yōu)先形成σ鍵，三種物質(zhì)中均存在σ鍵，A項正確；金剛石中所有碳原子均采用sp3雜化，石墨中所有碳原子均采用sp2雜化，石墨炔中苯環(huán)上的碳原子采用sp2雜化，碳碳三鍵上的碳原子采用sp雜化，B項錯誤；金剛石為共價晶體，石墨炔為分子晶體，石墨為混合晶體，C項錯誤；金剛石中沒有自由移動電子，不能導(dǎo)電，D項錯誤；故選A。2.（2023·重慶卷第9題）配合物[MA2L2]的分子結(jié)構(gòu)以及分子在晶胞中的位置如圖所示，下列說法錯誤的是A.中心原子的配位數(shù)是4 B.晶胞中配合物分子的數(shù)目為2C.晶體中相鄰分子間存在范德華力 D.該晶體屬于混合型晶體【答案】D【解析】由題干配合物[MA2L2]的分子結(jié)構(gòu)示意圖可知，中心原子M周圍形成了4個配位鍵，故中心原子M的配位數(shù)是4，A正確；由題干圖示晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中配合物分子的數(shù)目為=2，B正確；由題干信息可知，該晶體為由分子組成的分子晶體，故晶體中相鄰分子間存在范德華力，C正確；由題干信息可知，該晶體為由分子組成的分子晶體，D錯誤；故選D。3.（2023·浙江選考第17題）（3）Si與P形成的某化合物晶體的晶胞如圖。該晶體類型是___________，該化合物的化學(xué)式為___________?！敬鸢浮浚?）共價晶體SiP2【解析】（3）Si與P形成的某化合物晶體的晶胞如圖可知，原子間通過共價鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成共價晶體；根據(jù)均攤法可知，一個晶胞中含有個Si，8個P，故該化合物的化學(xué)式為SiP2。4.（2022·江蘇卷）下列說法正確的是A.金剛石與石墨烯中的夾角都為B.、都是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子C.鍺原子()基態(tài)核外電子排布式為D.ⅣA族元素單質(zhì)的晶體類型相同【答案】B【解析】金剛石中的碳原子為正四面體結(jié)構(gòu)，夾角為109°28′，故A錯誤；的化學(xué)鍵為SiH，為極性鍵，為正四面體，正負電荷中心重合，為非極性分子；的化學(xué)鍵為SiCl，為極性鍵，為正四面體，正負電荷中心重合，為非極性分子，故B正確；鍺原子()基態(tài)核外電子排布式為[Ar]，故C錯誤；ⅣA族元素中的碳元素形成的石墨為混合晶體，而硅形成的晶體硅為共價晶體，故D錯誤；故選B。1．（2023·河北·校聯(lián)考三模）實驗室制取HF的原理為，氫氟酸可用來刻蝕玻璃，發(fā)生反應(yīng)：。的立方晶胞如圖所示，其晶胞參數(shù)為。下列說法錯誤的是A．簡單氫化物的穩(wěn)定性：B．、、三者的VSEPR模型均為四面體形C．晶體與Si晶體的晶體類型相同，二者均為良好的半導(dǎo)體D．晶體中與之間的最近距離為【答案】C【解析】A．非金屬性：，則簡單氫化物的穩(wěn)定性：，A正確；B．、和的中心原子的價層電子對數(shù)均為4，故VSEPR模型均為四面體形，B正確；C．二氧化硅晶體和硅晶體均為共價晶體，共同點為熔點高、硬度大，不同點是二氧化硅晶體不導(dǎo)電，硅晶體是良好的半導(dǎo)體材料，C錯誤；D．晶體中為面心立方最密堆積，位于圍成的正四面體的空隙中，與之間的最近距離為立方晶胞體對角線長的，即為，D正確；故選C。2．（2023·山東菏澤·?？既＃┫铝杏嘘P(guān)說法不正確的是A．MgO的離子鍵的鍵能大于CaO的B．干冰和的晶體類型相同C．如圖所示的晶胞的化學(xué)式為D．DNA雙螺旋的兩個螺旋鏈通過氫鍵相互結(jié)合【答案】B【解析】A．的半徑小于，所以的離子鍵的鍵能大于的，A正確；B．干冰為分子晶體，為共價晶體，二者的晶體類型不相同，B錯誤；C．如圖所示的晶胞，在體心，個數(shù)為1，在頂點，個數(shù)為，在棱上，個數(shù)為，所以該晶胞的化學(xué)式為，C正確；D．DNA雙螺旋含有N、H原子，兩個螺旋鏈通過氫鍵相互結(jié)合，D正確；故選B。3．（2023·湖北武漢·模擬預(yù)測）砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，熔點為1238℃，用于制作太陽能電池的材料，其結(jié)構(gòu)如圖所示，其中以原子1為原點，原子2的坐標為(1，1，1)。下列有關(guān)說法中錯誤的是A．原子3的坐標為(，，) B．Ga的配位數(shù)為4C．GaAs為共價晶體 D．若將Ga換成Al，則晶胞參數(shù)將變小【答案】A【解析】A．由圖可知，原子3在x、y、z軸上的投影分別為，坐標為，A錯誤；B．根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，Ga的配位數(shù)為4，B正確；C．GaAs的熔點為1238℃，硬度大，熔點高硬度大，故晶體類型為共價晶體，C正確；D．Ga原子半徑比Al小，則若將Ga換成Al，則晶胞參數(shù)將變小，D正確；故選A?？键c二晶胞模型與晶胞參數(shù)計算一、晶胞模型與切割法計算1．晶胞中微粒數(shù)的計算方法——切割法(1)長方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算如某個粒子為N個晶胞所共有，則該粒子有eq\f(1,N)屬于這個晶胞。中學(xué)中常見的晶胞為立方晶胞，立方晶胞中微粒數(shù)的計算方法如圖1。(2)非長方體晶胞在六棱柱(如圖2)中，頂角上的原子有eq\f(1,6)屬于此晶胞，面上的原子有eq\f(1,2)屬于此晶胞，因此六棱柱中鎂原子個數(shù)為12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＝3，硼原子個數(shù)為6。2．三種典型立方晶胞結(jié)構(gòu)3．晶胞中微粒配位數(shù)的計算一個粒子周圍最鄰近的粒子數(shù)稱為配位數(shù)，它反映了晶體中粒子排列的緊密程度。(1)晶體中原子(或分子)的配位數(shù)若晶體中的微粒為同種原子或同種分子，則某原子(或分子)的配位數(shù)指的是該原子(或分子)最接近且等距離的原子(或分子)的數(shù)目，常見晶胞的配位數(shù)如下：簡單立方：配位數(shù)為6面心立方：配位數(shù)為12體心立方：配位數(shù)為8(2)離子晶體的配位數(shù)指一個離子周圍最接近且等距離的異種電性離子的數(shù)目。以NaCl晶體為例①找一個與其他粒子連接情況最清晰的粒子，如上圖中心的黑球(Cl－)。②數(shù)一下與該粒子周圍距離最近的粒子數(shù)，如上圖標數(shù)字的面心白球(Na＋)。確定Cl－的配位數(shù)為6，同樣方法可確定Na＋的配位數(shù)也為6。二、晶胞參數(shù)計算1．晶胞參數(shù)晶胞的形狀和大小可以用6個參數(shù)來表示，包括晶胞的3組棱長a、b、c和3組棱相互間的夾角α、β、γ，即晶格特征參數(shù)，簡稱晶胞參數(shù)。2．晶體結(jié)構(gòu)的相關(guān)計算(1)空間利用率＝eq\f(晶胞占有的微粒體積,晶胞體積)×100%。(2)金屬晶體中體心立方堆積、面心立方堆積中的幾組計算公式(設(shè)棱長為a)①面對角線長＝eq\r(2)a。②體對角線長＝eq\r(3)a。③體心立方堆積4r＝eq\r(3)a(r為原子半徑)。④面心立方堆積4r＝eq\r(2)a(r為原子半徑)。3．宏觀晶體密度與微觀晶胞參數(shù)的關(guān)系三、原子分數(shù)坐標、投影圖(一)晶胞原子分數(shù)坐標的確定1．概念以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數(shù)坐標。原子分數(shù)坐標參數(shù)表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。2．原子分數(shù)坐標的確定方法(1)依據(jù)已知原子的分數(shù)坐標確定坐標系取向。(2)一般以坐標軸所在正方體的棱長為1個單位。(3)從原子所在位置分別向x、y、z軸作垂線，所得坐標軸上的截距即為該原子的分數(shù)坐標。(二)晶胞投影圖1．簡單立方模型投影圖x、y平面上的投影圖：2．體心立方模型投影圖x、y平面上的投影圖：3．面心立方模型投影圖x、y平面上的投影圖：4．金剛石晶胞模型投影圖x、y平面上的投影圖：5．沿體對角線投影(以體心立方和面心立方為例)(1)體心立方堆積(2)面心立方最密堆積1.（2023·遼寧卷第14題）晶體結(jié)構(gòu)的缺陷美與對稱美同樣受關(guān)注。某富鋰超離子導(dǎo)體的晶胞是立方體(圖1)，進行鎂離子取代及鹵素共摻雜后，可獲得高性能固體電解質(zhì)材料(圖2)。下列說法錯誤的是（）A.圖1晶體密度為g?cm3B.圖1中O原子的配位數(shù)為6C.圖2表示的化學(xué)式為D.取代產(chǎn)生的空位有利于傳導(dǎo)【答案】C【解析】根據(jù)均攤法，圖1的晶胞中含Li：8×EQ\f(1,4)+1=3，O：2×EQ\f(1,2)=1，Cl：4×EQ\f(1,4)=1，1個晶胞的質(zhì)量為g=g，晶胞的體積為(a×1010cm)3=a3×1030cm3，則晶體的密度為g÷(a3×1030cm3)=g/cm3，A項正確；圖1晶胞中，O位于面心，與O等距離最近的Li有6個，O原子的配位數(shù)為6，B項正確；根據(jù)均攤法，圖2中Li：1，Mg或空位為8×EQ\f(1,4)=2。O：2×EQ\f(1,2)=1，Cl或Br：4×EQ\f(1,4)=1，Mg的個數(shù)小于2，根據(jù)正負化合價的代數(shù)和為0，圖2的化學(xué)式為LiMgOClxBr1x，C項錯誤；進行鎂離子取代及鹵素共摻雜后，可獲得高性能固體電解質(zhì)材料，說明Mg2+取代產(chǎn)生的空位有利于Li+的傳導(dǎo)，D項正確；故選C。2.（2023·湖北卷第15題）鑭La和H可以形成一系列晶體材料，在儲氫和超導(dǎo)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。，屬于立方晶系，晶胞結(jié)構(gòu)和參數(shù)如圖所示。高壓下，中的每個H結(jié)合4個H形成類似的結(jié)構(gòu)，即得到晶體。下列說法錯誤的是（）A.晶體中La的配位數(shù)為8B.晶體中H和H的最短距離：C.在晶胞中，H形成一個頂點數(shù)為40的閉合多面體籠D.單位體積中含氫質(zhì)量的計算式為【答案】C【解析】由LaH2的晶胞結(jié)構(gòu)可知，La位于頂點和面心，晶胞內(nèi)8個小立方體的中心各有1個H原子，若以頂點La研究，與之最近的H原子有8個，則La的配位數(shù)為8，故A正確；由LaHX晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個H結(jié)合4個H形成類似CH4的結(jié)構(gòu)，H和H之間的最短距離變小，則晶體中H和H的最短距離：，故B正確；由題干信息可知，在LaHX晶胞中，每個H結(jié)合4個H形成類似CH4的結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)有8個，頂點數(shù)為4×8=32，且不是閉合的結(jié)構(gòu)，故C錯誤；1個LaHX晶胞中含有5×8=40個H原子，含H質(zhì)量為g，晶胞的體積為(484.0×1010cm)3=(4.84×108)3cm3，則LaHX單位體積中含氫質(zhì)量的計算式為，故D正確；故選C。3.（2023·湖南卷第11題）科學(xué)家合成了一種高溫超導(dǎo)材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該立方晶胞參數(shù)為apm。阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。下列說法錯誤的是A.晶體最簡化學(xué)式為KCaB6C6B.晶體中與K+最近且距離相等的Ca2+有8個C.晶胞中B和C原子構(gòu)成的多面體有12個面D.晶體的密度為【答案】C【解析】根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，其中K個數(shù)：8×EQ\f(1,8)=1，其中Ca個數(shù)：1，其中B個數(shù)：12×EQ\f(1,2)=6，其中C個數(shù)：12×EQ\f(1,2)=6，故其最簡化學(xué)式為KCaB6C6，A正確；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，K+位于晶胞體心，Ca位于定點，則晶體中與K+最近且距離相等的Ca2+有8個，B正確；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中B和C原子構(gòu)成的多面體有14個面，C錯誤；根據(jù)選項A分析可知，該晶胞最簡化學(xué)式為KCaB6C6，則1個晶胞質(zhì)量為：，晶胞體積為a3×1030cm3，則其密度為，D正確；故選C。4.（2023·全國乙卷第35題）（3）一種硼鎂化合物具有超導(dǎo)性能，晶體結(jié)構(gòu)屬于立方晶系，其晶體結(jié)構(gòu)、晶胞沿c軸的投影圖如下所示，晶胞中含有_______個。該物質(zhì)化學(xué)式為_______，BB最近距離為_______?！敬鸢浮浚?）3MgB2【解析】（3）由硼鎂化合物的晶體結(jié)構(gòu)、晶胞沿c軸的投影圖可知，Mg位于正六棱柱的頂點和面心，由均攤法可以求出正六棱柱中含有個Mg，B在正六棱柱體內(nèi)共6個，則該物質(zhì)的化學(xué)式為MgB2；由晶胞沿c軸的投影圖可知，B原子在圖中兩個正三角形的重心，該點到頂點的距離是該點到對邊中點距離的2倍，頂點到對邊的垂線長度為，因此BB最近距離為。5.（2023·山東卷第16題）（3）一定條件下，和反應(yīng)生成和化合物。已知屬于四方晶系，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(晶胞參數(shù))，其中化合價為+2。上述反應(yīng)化學(xué)方程式為_____。若阿伏加德羅常數(shù)的值為，化合物的密度_____(用含的代數(shù)式表示)?！敬鸢浮浚?）【解析】（3）一定條件下，、和反應(yīng)生成和化合物X。已知X屬于四方晶系，其中Cu化合價為+2。由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，該晶胞中含有黑球的個數(shù)為、白球的個數(shù)為、灰色球的個數(shù)為，則X中含有3種元素，其個數(shù)比為1:2:4,由于其中Cu化合價為+2、的化合價為1、K的化合價為+1，根據(jù)化合價代數(shù)和為0，可以推斷X為，上述反應(yīng)的化學(xué)方程式為。若阿伏加德羅富數(shù)的值為，晶胞的質(zhì)量為，晶胞的體積為，化合物X的密度。1．（2024·江西·統(tǒng)考模擬預(yù)測）朱砂(硫化汞)在眾多先秦考古遺址中均有發(fā)現(xiàn)，其立方晶系型晶胞如下圖所示，晶胞參數(shù)為anm，A原子的分數(shù)坐標為，阿伏加德羅常數(shù)的值為，下列說法正確的是A．S的配位數(shù)是6 B．晶胞中B原子分數(shù)坐標為C．該晶體的密度是 D．相鄰兩個Hg的最短距離為【答案】C【解析】A．由晶胞圖知，S的配位數(shù)是4，A錯誤；B．由A原子的分數(shù)坐標為，結(jié)合投影圖知，晶胞中B原子分數(shù)坐標為，B錯誤；C．由晶胞圖可知，S有4×1=4個，Hg有，故該晶體的密度是，C正確；D．相鄰兩個Hg的最短距離面對角線的一半，為，D錯誤；故選C。2．（2024·吉林·統(tǒng)考模擬預(yù)測）鎳酸鑭電催化劑立方晶胞如圖所示，晶胞參數(shù)為a，具有催化活性的是，圖①和圖②是晶胞的不同切面。下列說法錯誤的是A．催化活性：①>② B．鎳酸鑭晶體的化學(xué)式為C．周圍緊鄰的O有4個 D．和的最短距離為【答案】C【解析】A．具有催化活性的是，圖②中沒有Ni原子，則催化活性：①>②，故A正確；B．鎳酸鑭電催化劑立方晶胞中含有1個Ni，=3個O，8=1個La，鎳酸鑭晶體的化學(xué)式為，故B正確；C．由晶胞結(jié)構(gòu)可知，在晶胞體心，O在晶胞的棱心，則La周圍緊鄰的O有12個，故C錯誤；D．由晶胞結(jié)構(gòu)可知，和的最短距離為體對角線得一半，為，故D正確；故選C。3．（2024·廣西·統(tǒng)考模擬預(yù)測）某鎂鎳合金儲氫后所得晶體的立方晶胞如圖1(為便于觀察，省略了2個圖2的結(jié)構(gòu))，晶胞邊長為apm。下列說法正確的是A．晶體的化學(xué)式為 B．晶胞中與1個Mg配位的Ni有6個C．晶胞中2個Ni之間的最近距離為apm D．鎂鎳合金中Mg、Ni通過離子鍵結(jié)合【答案】A【解析】A．Ni位于頂點和面心，根據(jù)均攤法，Ni的個數(shù)為8×+6×=4，每個Ni原子周圍有6個H，因此H有24個，Mg都在體內(nèi)，因此Mg有8個，晶體的化學(xué)式為Mg2NiH6，A正確；B．由圖像可知，Mg周圍距離最近且相等的Ni有4個，因此晶胞中與1個Mg配位的Ni有4個，B錯誤；C．由圖像可知，晶胞中最近的2個N位于面的中心和頂點上，距離為面對角線的一半，即apm，C錯誤；D．Mg、Ni均為金屬，合金中Mg、Ni通過金屬鍵結(jié)合，D錯誤；故選A。1．（2024·江蘇南京·統(tǒng)考一模）氧元素是地球上存在最廣泛的元素，也是與生命活動息息相關(guān)的主要元素，其單質(zhì)及化合物在多方面具有重要應(yīng)用。氧元素存在多種核素，游離態(tài)的氧主要有、，工業(yè)上用分離液態(tài)空氣、光催化分解水等方法制取。氫氧燃料電池是最早實用化的燃料電池，具有結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點；25℃和下，的燃燒熱為。氧能與大部分元素形成氧化物如、、、、、、等；過氧化物如、等可以作為優(yōu)秀的氧化劑。下列說法正確的是A．、、互為同素異形體 B．分子中鍵角大小：C．分子中鍵和鍵數(shù)目比為 D．如圖所示晶胞中有4個銅原子【答案】D【解析】A．16O、17O、18O是氧元素的不同原子，互為同位素，不能互為同素異形體，故A錯誤；B．SO3中S原子價層電子對個數(shù)=3+=3且不含孤電子對；SO2中S原子價層電子對個數(shù)=2+=3且含有1個孤電子對，孤電子對和成鍵電子對之間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力，這兩種微?？臻g構(gòu)型依次是平面三角形、V形，分子中鍵角大小：SO2＜SO3，故B錯誤；C．CO2分子結(jié)構(gòu)為O=C=O，CO2分子中σ鍵和π鍵數(shù)目比為2：2=1：1，故C錯誤；D．如圖所示Cu2O晶胞中，銅原子位于晶胞內(nèi)部，共有4個銅原子，氧原子位于晶胞中心和8個頂角，故D正確；故選D。2．（2024·遼寧沈陽·統(tǒng)考一模）某立方晶系的銻鉀合金可作為鉀離子電池的電極材料，下圖表示晶胞。下列說法中錯誤的是A．該晶胞的體積為 B．和原子數(shù)之比為C．與最鄰近的原子數(shù)為4 D．該晶胞的俯視圖為【答案】D【解析】A．晶胞的體積為，該晶胞的體積為，A正確；B．根據(jù)圖示晶胞中平均含有原子數(shù)為，原子數(shù)為，和原子數(shù)之比為，B正確；C．由圖可知，晶胞體心處最鄰近的原子數(shù)為4，C正確；D．根據(jù)圖示推出晶胞頂點、面心、內(nèi)部存在原子，該晶胞的俯視圖為，D錯誤；故選D。3．（2024·河北·校聯(lián)考模擬預(yù)測）中國第一輛火星車“祝融號”成功登陸火星，探測發(fā)現(xiàn)火星上存在大量橄欖石礦物()，已知晶體硅的晶胞如圖，下列說法錯誤的是A．Fe2+價電子排布式為3d6，未成對電子數(shù)是4B．橄欖石中各元素第一電離能和電負性大小順序均為O>Si>Fe>MgC．硅的氯化物SiCl4分子是非極性分子，Si的雜化方式是sp3D．若單晶硅晶胞參數(shù)是anm，則Si原子的原子半徑為【答案】D【解析】A．鐵元素的原子序數(shù)為26，基態(tài)亞鐵離子的價電子排布式為3d6，3d軌道中含有4個未成對電子，故A正確；B．金屬元素的第一電離能和電負性小于非金屬元素，同周期元素，從左到右第一電離能呈增大趨勢、電負性依次增大，同主族元素，從上到下元素的第一電離能和電負性依次減小，則O元素的第一電離能和電負性大于硅元素；元素的金屬性越強，第一電離能和電負性越小，則四種元素的第一電離能和電負性大小順序均為O>Si>Fe>Mg，故B正確；C．四氯化硅分子中硅原子的價層電子對數(shù)為4，孤對電子對數(shù)為0，則分子中硅原子的雜化方式是sp3雜化，分子的空間構(gòu)型為結(jié)構(gòu)對稱的正四面體形，屬于非極性分子，故C正確；D．由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中位于頂點的硅原子與位于體對角線處的硅原子的距離最近，則硅原子的原子半徑為，故D錯誤；故選D。4．（2024·廣西·校聯(lián)考模擬預(yù)測）氧化鈰(CeO2)常用作玻璃工業(yè)添加劑，在其立方晶胞中摻雜Y2O3，Y3+占據(jù)原來Ce4+的位置，可以得到更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)使得氧化鈰具有許多獨特的性質(zhì)和應(yīng)用。假設(shè)CeO2晶胞邊長為apm，下列說法錯誤的是A．CeO2晶胞中與最近的核間距為B．CeO2立方晶胞中鈰離子的配位數(shù)為4C．CeO2晶胞中氧離子填充在鈰離子構(gòu)成的四面體空隙中D．若摻雜Y2O3后得到n(CeO2)∶n(Y2O3)=0.8∶0.1的晶體，則此晶體中O2?的空缺率為5%【答案】B【解析】A．CeO2晶胞中與最近的核間距為晶胞對角線長度的四分之一，即，選項A正確；B．由圖知，CeO2立方晶胞中Ce位于頂點和面心，O位于8個小立方體的體心，則鈰離于的配位數(shù)為8，選項B錯誤；C．結(jié)合選項B可知，CeO2晶胞中氧離子填充在鈰離子構(gòu)成的四面體空隙中，選項C正確；D．氧化鈰(CeO2)立方晶胞中摻雜Y2O3，Y3+占據(jù)原來Ce4+的位置，則未摻雜前每個晶胞中含4個Ce8個O、若摻雜Y2O3后得到n(CeO2)∶n(Y2O3)=0.8∶0.1的晶體，每個晶胞中Ce與Y共4個時含4×(0.8×2+0.1×3)=7.6個O，則此晶體中O2?的空缺率=5%，選項D正確；故選B。5．（2024·河北·校聯(lián)考一模）W、X、Y、Z是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，其中Z元素基態(tài)原子L層電子數(shù)是電子層數(shù)的3倍。這四種元素組成的化合物(結(jié)構(gòu)如圖)可用于合成超分子聚合物。下列說法錯誤的是A．XZ2晶體屬于共價晶體 B．元素W、X、Y都可以與Z形成多種化合物C．電負性：Z＞Y＞X＞W(wǎng) D．超分子具有自組裝和分子識別的特征【答案】A【分析】由Z元素原子L層電子數(shù)是電子層數(shù)的3倍可知Z為O元素，再結(jié)合圖中結(jié)構(gòu)簡式，可知W、X、Y分別為H、C、N元素?！窘馕觥緼．CO2晶體屬于分子晶體，故A錯誤；B．W、X、Y分別為H、C、N元素，能與O元素形成H2O、H2O2，CH4、C2H4，NH3、N2H4等多種化合物，故B正確；C．非金屬性越強其電負性越大，由非金屬性：O>N>C>H，電負性：O>N>C>H，故C正確；D．超分子的兩大特性是具有自組裝和分子識別特征，故D正確；故選A。6．（2024·山東·校聯(lián)考模擬預(yù)測）快離子導(dǎo)體是一類具有優(yōu)良導(dǎo)電能力的固體電解質(zhì)。圖1(Li3SBF4)和圖2是潛在的快離子導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)示意圖。溫度升高時，NaCl晶體出現(xiàn)缺陷，晶體的導(dǎo)電性增強。該晶體導(dǎo)電時，③遷移的途徑有兩條：途徑1：在平面內(nèi)擠過2、3號氯離子之間的狹縫(距離為x)遷移到空位。途徑2：擠過由1、2、3號氯離子形成的三角形通道(如圖3，小圓的半徑為y)遷移到空位。已知：氯化鈉晶胞參數(shù)a=564pm，r(Na+)=95pm，r(Cl)=185pm，=1.4，=1.7。下列說法不正確的是A．第二周期元素中第一電離能介于B和F之間的元素有4種B．圖1所示晶體中，每個Li+與4個呈四面體結(jié)構(gòu)的離子相鄰C．氯化鈉晶體中，Na+填充在氯離子形成的正八面體空隙中D．溫度升高時，NaCl晶體出現(xiàn)缺陷，晶體的導(dǎo)電性增強，該晶體導(dǎo)電時，③遷移的途徑可能性更大的是途徑1【答案】D【解析】A．第二周期元素第一電離能從左向右呈增大趨勢，由于Be的2s軌道全滿，N的2p軌道半滿，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，造成Be和N比同周期相鄰元素的第一電離能高，因此第一電離能介于B和F之間的有Be、C、N、O共4種，A正確；B．由圖1所示晶體結(jié)構(gòu)可知，Li+位于棱心，正四面體結(jié)構(gòu)的離子在體心，則每個Li+與4個呈四面體結(jié)構(gòu)的離子相鄰，B正確；C．NaCl晶胞中Na+周圍有3個Cl，則在NaCl晶體中，Na+周圍等距離最近有6個C1，6個C1構(gòu)成正八面體結(jié)構(gòu)，即Na+填充在C1堆積而成的八面體空隙中，C正確；D．氯化鈉晶胞參數(shù)a=564pm，則圖2的小立方的邊長為其一半。由1、2、3號氯離子形成的三角形為等邊三角形，邊長等于圖2中面對角線長度，故三角形邊長=，即，r(Cl)=185pm，解得x=24.8pm，該距離比鈉離子的直徑小很多；等邊三角形的內(nèi)部小圓的圓心是等邊三角形的重心，其到三角形頂點的距離為，就是這個三角形的高的三分之二，所以，，則y=38.7pm，則小圓的直徑為77.4pm，這個空隙比x大很多，Na+如果能擠過，那么擠過由1、2、3號氯離子形成的三角形通道相對容易些，即遷移可能性更大的途徑是途徑2，D錯誤；故選D。7．（2024·廣西北?！そy(tǒng)考一模）某銅的氯化物常作工業(yè)催化劑，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞中C、D兩原子核間距為298pm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為，則下列說法正確的是A．Cu的+2價比+1價穩(wěn)定，是因為最外層電子達到半充滿結(jié)構(gòu)B．此氯化物的化學(xué)式為C．晶胞中Cu位于Cl形成的四面體空隙D．Cu與Cl的核間距為棱長的倍【答案】C【解析】A．Cu的+1價最外層電子達到全充滿結(jié)構(gòu)(3d10)，所以+1價穩(wěn)定，故A錯誤；B．此晶體中Cl位于頂點和面心，個數(shù)為=4，Cu位于晶胞內(nèi)部，個數(shù)為4，Cu和Cl的原子個數(shù)比為1∶1，化學(xué)式為CuCl，故B錯誤；C．根據(jù)晶胞圖可知，1個Cu與4個Cl相連，因此Cu位于Cl形成的四面體空隙，故C正確；D．把立方體分為8個小立方體，Cu位于小立方體的體心，Cu與Cl的核間距為體對角線的一般，即為棱長的倍，故D錯誤；故選C。8．（2023·吉林長春·東北師大附中?？既＃┑t的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，A點分數(shù)坐標為(0，0，0)。氮化鉻的晶體密度為dg/cm3，摩爾質(zhì)量為Mg/mol，晶胞參數(shù)為anm，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是A．鉻原子的價電子排布式為B．Cr原子位于N原子構(gòu)成的四面體空隙中C．距離Cr原子最近的Cr原子有8個D．【答案】D【解析】A．已知Cr是24號元素，根據(jù)洪特規(guī)則及特例可知，基態(tài)鉻原子價層電子排布式為3d54s1，A錯誤；B．由題干晶胞示意圖可知，Cr原子位于N原子構(gòu)成的八面體空隙中，B錯誤；C．由題干晶胞示意圖可知，距離體心的Cr原子最近的Cr原子位于棱心，共有12個，C錯誤；D．由題干晶胞示意圖可知，N原子位于頂點和面心，個數(shù)為8×+6×=4，Cr原子位于棱心和體心，個數(shù)為12×+1=4，晶胞質(zhì)量為g，晶胞體積為（a×107）3cm3，根據(jù)ρ=可得，dg?cm3=，則a=，D正確；故選D。9．（2023·河北邯鄲·統(tǒng)考一模）設(shè)為阿伏加德羅常數(shù)的值。工業(yè)上用接觸法制備硫酸的微流程如圖：下列敘述正確的是A．和生成的反應(yīng)是熵增反應(yīng)B．完全轉(zhuǎn)化成紅色粉末和時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為C．的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，恰好切成個如圖所示的晶胞D．上述工藝中使用足量的氧氣可以將硫全部轉(zhuǎn)化成硫酸【答案】C【解析】A．和生成的反應(yīng)方程式為，是熵減反應(yīng)，故A錯誤；B．和O2反應(yīng)方程式為，O元素化合價從0到2，所以完全轉(zhuǎn)化成紅色粉末和時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為，故B錯誤；C．根據(jù)的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，一個晶胞中含有4個，物質(zhì)的量為，恰好切成個如圖所示的晶胞，故C正確；D．是可逆反應(yīng)，無法全部轉(zhuǎn)化，所以上述工藝中無法將硫全部轉(zhuǎn)化成硫酸，故D錯誤；故選C。10．（2023·吉林長春·統(tǒng)考一模）科學(xué)家合成了一種高溫超導(dǎo)材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該立方晶胞參數(shù)為。設(shè)為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法錯誤的是A．晶體的最簡化學(xué)式為B．晶體中與最近且距離相等的有4個C．晶胞中B和C原子構(gòu)成的多面體有14個面D．晶體的密度為【答案】B【解析】A．根據(jù)均攤法，K原子處在晶胞頂點，個數(shù)為=1，Ca原子處在體心，個數(shù)為1個，B原子在晶胞每個面上有2個，則個數(shù)為12=6，C原子每個面上有2個，個數(shù)為12=6，則晶胞的最簡化學(xué)式為，故A正確；B．K原子處在晶胞頂點，Ca原子處在晶胞體心，1個K原子同時被8個晶胞共有，則晶體中與最近且距離相等的有8個，故B錯誤；C．晶胞中B和C原子構(gòu)成的多面體，同一個面上的B和C原子構(gòu)成的面總共有6個，晶胞每個頂點對應(yīng)1個B和C原子構(gòu)成的面，總共有8面，合起來6+8=14，故C正確；D．晶胞的質(zhì)量為，晶胞的體積為v=a31030cm3，則晶胞密度為，故D正確；答案B。11．（2023·湖北武漢·聯(lián)考一模）一種超導(dǎo)材料(僅由三種元素組成)的長方體晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(已知，用表示阿伏加德羅常數(shù)的值)：下列說法正確的是A．基態(tài)失去能級上的一個電子轉(zhuǎn)化為B．若點原子分數(shù)坐標為，則點原子分數(shù)坐標為C．之間的距離為D．晶體的密度為【答案】D【解析】A．基態(tài)失去能級上的一個電子轉(zhuǎn)化為，A錯誤；B．若點原子分數(shù)坐標為，則點原子分數(shù)坐標為，B錯誤；C．之間的距離為面對角線的，數(shù)值為，C錯誤；D．晶體結(jié)構(gòu)中的個數(shù)分別為：，化學(xué)式為，晶體的密度為，D正確；故選D。12．（2023·遼寧·校聯(lián)考三模）一種由Cu、In、Te組成的晶體屬四方晶系，晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，晶體中Te原子填充在Cu、In圍成的四面體空隙中，A點、B點原子的分數(shù)坐標分別為、，下列說法錯誤的是A．該晶體的化學(xué)式為B．C點原子的分數(shù)坐標為C．晶胞中四面體空隙的占有率為50%D．晶胞中C、D間距離【答案】D【解析】A．晶胞中位于頂點、面上、和體內(nèi)的Cu原子個數(shù)=，位于面上、棱上的In原子個數(shù)=，位于體內(nèi)的Te原子個數(shù)=8×1=8，則Cu、In、Te的原子個數(shù)比為4:4:8=1:1:2，晶體的化學(xué)式為CuInTe2，A正確；B．由位于頂點A點和體心B點原子的分數(shù)坐標分別為(0,0,0)、可知，晶胞邊長為1，則位于體對角線處，面對角線處的C原子的分數(shù)坐標分別為，B正確；C．由晶胞結(jié)構(gòu)可知，In原子形成的四面體空隙有8個，形成的八面體空隙也有8個，則四面體空隙的占有率為，C正確；D．由晶胞中C、D形成的直角三角形的邊長為pm、pm可知，C、D間距離d=，D錯誤；故選D。13．（2023·北京海淀·?？既＃┾佀徕}是典型的鈣鈦礦型化合物，該類化合物具有特殊的理化性質(zhì)，比如吸光性、電催化性等，其晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是A．基態(tài)鈦原子價電子排布式為4s23d2B．鈦酸鈣的化學(xué)式為CaTiO2C．每個晶胞中含有8個Ca2+D．每個Ca2+周圍距離最近且等距的O2有12個【答案】D【分析】每個晶胞中鈦離子為1個，晶胞的八個鈣離子在立方體頂點上，六個氧離子在面心，根據(jù)均攤原則，每個晶胞實際占有鈣離子數(shù)目為，氧離子數(shù)目為，晶胞的化學(xué)式為CaTiO3?！窘馕觥緼．Ti為22號元素，其核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d24s2，可見其價層電子排布式為3d24s2，A錯誤；B．每個晶胞中鈦離子為1個，晶胞的八個鈣離子在立方體頂點上，六個氧離子在面心，根據(jù)均攤原則，每個晶胞實際占有鈣離子數(shù)目為，氧離子數(shù)目為，所以晶胞的化學(xué)式為CaTiO3，B錯誤；C．每個晶胞實際占有鈣離子數(shù)目為，C錯誤；D．由晶胞結(jié)構(gòu)可知，以頂點為研究對象，在1個晶胞中Ca2?周圍距離最近且等距的O2有3個，該頂點被8個晶胞共用，則每個Ca2?周圍距離最近且等距的O2有=3×8×=12個，D正確；故選D。14．（2023·湖南長沙·聯(lián)考模擬預(yù)測）科學(xué)家合成了一種高溫超導(dǎo)材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯誤的是A．晶體最簡化學(xué)式為KCaB6C6B．該晶體屬于分子晶體C．晶體中與Ca最近且等距離的B有12個D．晶體中C原子的雜化類型為sp3【答案】B【解析】A．根據(jù)“均攤法”，該晶胞中含K（位于頂點）：8×=1、Ca（位于體心）：1、B（位于面上）：12×=6、C（位于面上）：12×=6，則晶體最簡化學(xué)式為KCaB6C6，A項正確；B．該晶體是一種高溫超導(dǎo)材料，該晶體不可能屬于分子晶體，B項錯誤；C．由晶胞結(jié)構(gòu)可知，Ca位于體心，B位于面上，晶體中與Ca最近等距離的B有12個，C項正確；D．C位于面上，結(jié)合晶胞結(jié)構(gòu)知，C的價層電