《高中化學》題型強化練十八晶胞結構分析應用

題型強化練十八晶胞結構分析應用1．(2023·河北保定高三二模)我國科學家研究出一種磷化硼納米顆粒作為高選擇性CO2電化學還原為甲醇的非金屬電催化劑，磷化硼晶胞結構如圖所示，晶胞的棱邊邊長為anm，設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說法錯誤的是()A．磷化硼晶體中共價鍵與配位鍵的數(shù)目之比為4∶1B．若氮化硼與磷化硼具有相似的結構，則BN的熔點比BP高C．磷化硼晶體中，每個硼原子周圍緊鄰且距離相等的硼原子共有4個D．磷化硼晶體密度為eq\f(1.68×1023,NA×a3)g·cm－3答案C解析B原子的價電子數(shù)為3，且雜化類型為sp3雜化，其中與3個P原子形成3個共價鍵，另外一條雜化軌道無電子，為空軌道，與P原子形成配位鍵，配位鍵也屬于共價鍵，磷化硼晶體中共價鍵與配位鍵的數(shù)目之比為4∶1，A正確；氮化硼與磷化硼都是共價晶體，原子半徑：N<P，則鍵長B—N<B—P，B—N的鍵能比B—P的鍵能大，所以BN晶體的熔點高于BP晶體，B正確；由磷化硼晶胞結構可知，磷原子的堆積方式為面心立方最密堆積，則與磷原子距離最近且相等的磷原子有12個，晶胞中硼原子和磷原子的個數(shù)之比為1∶1，故磷化硼晶體中與硼原子距離最近且相等的硼原子個數(shù)為12，C錯誤；磷化硼晶體密度為eq\f(4×31＋4×11,NA×a×10－73)g·cm－3＝eq\f(1.68×1023,NA×a3)g·cm－3，故D正確。2．(2023·湖北武昌實驗中學高三下學期高考適應性考試)砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導體材料，熔點為1238℃，用于制作太陽能電池的材料，其結構如圖所示，其中以原子1為原點，原子2的坐標為(1,1,1)。下列有關說法錯誤的是()A．原子3的坐標為(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(3,4))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解析由圖可知，原子3坐標為(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(3,4))，A錯誤；根據晶胞結構可知，Ga的配位數(shù)為4，B正確；GaAs的熔點高，故晶體類型為共價晶體，C正確；Ga原子半徑比Al大，則若將Ga換成Al，則晶胞參數(shù)將變小，D正確。3．(2023·湖北十堰高三下學期調研)Mg2C具有反螢石結構，晶胞如圖所示，熔融的碳化鎂具有良好的導電性。已知晶胞邊長為anm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。下列敘述錯誤的是()A．該晶體中碳的配位數(shù)為8B．基態(tài)鎂原子s、p能級上的電子數(shù)之比為1∶1C．晶胞中兩個碳原子間的最短距離為eq\f(\r(3),2)anmD．該晶體的密度為eq\f(4×60,NA×a3×10－21)g·cm－3答案C解析距晶胞面心上C最近的Mg有4個，一個面心為兩個晶胞公用，所以距離C最近的Mg有8個，則碳的配位數(shù)為8，故A正確；基態(tài)鎂原子的電子排布式為1s22s22p63s2，s、p能級上的電子數(shù)之比為1∶1，故B正確；晶胞中兩個碳原子間的最短距離為頂點到面心的距離，頂點到面心的距離為面對角線的一半，即eq\f(\r(2),2)anm，故C錯誤；該晶胞鎂原子個數(shù)為8，碳原子個數(shù)為4，一個晶胞的質量為eq\f(4×60,NA)g，該晶胞的密度為eq\f(4×60,NA×a3×10－21)g·cm－3，故D正確。4．(2023·遼寧省遼西聯(lián)合校高三下學期期中)Li2O具有反螢石結構，其立方晶胞結構如圖所示(晶胞的邊長為apm)，下列說法錯誤的是()A．字母B表示氧離子，配位數(shù)是8B．若晶胞中M的坐標為(0,0,0)，則P的坐標為(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(3,4))C．A處于B圍成的正八面體空隙中D．晶胞中A與B的最短距離為eq\f(\r(3)a×10－10,4)cm答案C解析由晶胞圖可知，A原子位于體內，其數(shù)目為8，B原子位于頂點和面心，其數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，則A表示Li＋，B表示O2－，B周圍最近的A的數(shù)目為8，則其配位數(shù)為8，A正確；A處于B圍成的正四面體空隙中，故C錯誤；晶胞中A與B的最短距離為體對角線長的eq\f(1,4)，由于晶胞的邊長為apm，所以A與B的最短距離為eq\f(\r(3)a×10－10,4)cm，D正確。5．(2023·長沙雅禮中學高三模擬)硒化鋅(ZnSe)是一種重要的半導體材料，其晶胞結構如圖甲所示，乙圖為該晶胞沿z軸方向在xy平面的投影，已知晶胞邊長為apm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，下列說法錯誤的是()A．Zn位于元素周期表的ds區(qū)B．基態(tài)Se原子核外有18種不同空間運動狀態(tài)的電子C．A點原子坐標為(0,0,0)，則B點原子坐標為(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(3,4))D．該晶體密度為eq\f(65＋79×4,a×10－103NA)g·cm－3答案C解析Zn的價層電子排布式為3d104s2，位于元素周期表的ds區(qū)，A正確；基態(tài)Se原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p4，電子的空間運動狀態(tài)數(shù)＝電子所占原子軌道數(shù)，s、p、d原子軌道數(shù)分別為1、3、5，所以基態(tài)Se原子核外有1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＋3＝18種不同空間運動狀態(tài)的電子，B正確；A點原子坐標為(0,0,0)，由圖乙可知，B點原子坐標為(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(3,4))，C錯誤；該晶胞中，位于晶胞內部的Zn原子個數(shù)為4，位于頂點和面心的Se原子個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，則ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(65＋79×4,a×10－103NA)g·cm－3，D正確。6．(2023·山東濟寧高三下學期三模)鉀元素與氧元素形成的某些化合物可以作為宇宙飛船的供氧劑，其中一種化合物的晶胞在xy平面、xz平面、yz平面上的投影如圖所示，其晶胞邊長為anm，設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說法正確的是()A．晶胞的化學式為K2O2B．晶胞中存在的微粒間作用力只有離子鍵C．距離最近的K原子之間的距離為anmD．晶體的密度為eq\f(1.42×1023,a3NA)g·cm－3答案D解析根據晶胞的投影圖可以知道，K原子在晶胞的頂點和體心，一個晶胞含有K原子數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋1＝2，O原子有兩個在晶胞內，八個在棱上，一個晶胞中含有O原子數(shù)目為8×eq\f(1,4)＋2＝4，則晶胞的化學式為KO2，故A錯誤；晶胞的化學式為KO2，則晶胞中存在的微粒間作用力有離子鍵和共價鍵，故B錯誤；K原子在晶胞的頂點和體心，則距離最近的K原子之間的距離為體對角線的一半即eq\f(\r(3),2)anm，故C錯誤；根據前面分析該晶胞中含有2個KO2，則晶體的密度為eq\f(1.42×1023,a3NA)g·cm－3，故D正確。7．(2023·山東濰坊高三下學期三模)氧化鋅(ZnO)的透明度高，具有優(yōu)異的常溫發(fā)光性能。氧化鋅的兩種晶胞結構如圖所示。下列說法錯誤的是()A．甲、乙兩種晶體類型的晶胞內Zn2＋數(shù)目之比為2∶1B．甲中Zn2＋位于O2－形成的四面體空隙中，空隙填充率為50%C．乙的晶胞沿z軸的二維投影圖如圖丙所示D．兩種晶胞中O2－的配位數(shù)均為4答案C解析甲類型的晶胞中有4個Zn2＋位于晶胞內，則甲晶胞有4個Zn2＋；乙晶胞有4個Zn2＋位于晶胞棱上，1個Zn2＋位于晶胞內，則乙晶胞共2×eq\f(1,3)＋2×eq\f(1,6)＋1＝2個Zn2＋，甲、乙兩種晶體類型的晶胞內Zn2＋數(shù)目之比為2∶1，故A正確；甲晶胞中O2－形成8個空隙，Zn2＋占據4個空隙，則空隙填充率為50%，故B正確；乙的晶胞沿z軸的二維投影圖如圖，故C錯誤；O2－的配位數(shù)即為晶胞中距離O2－最近的離子個數(shù)，觀察甲、乙兩晶胞，可知距離O2－最近的離子個數(shù)均為4個Zn2＋，則兩種晶胞中O2－的配位數(shù)均為4，故D正確。8．(2023·青島高三第三次適應性檢測)某種離子型鐵的氧化物晶胞如圖所示，它由A、B單元組成。若通過Li＋嵌入或脫嵌晶胞的棱心和體心，可將該晶體設計為某鋰電池的正極材料。下列有關說法錯誤的是()已知：脫嵌率＝eq\f(一個晶胞中脫嵌出的Li＋數(shù),一個晶胞中嵌入Li＋的最大值)×100%。A．Li＋脫嵌過程為該電池充電過程B．充電時，該鋰電池的陽極反應為LiFe6O8－xe－=Li1－xFe6O8＋xLi＋C．若該正極材料中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝5∶7，則脫嵌率為50%D．B1中M原子分數(shù)坐標為(0,0,0)，則A3中Q原子分數(shù)坐標為(eq\f(7,8)，eq\f(7,8)，eq\f(7,8))答案D解析電池充電時，LiFe6O8脫出部分Li＋，形成Li1－xFe6O8，因此Li＋脫嵌過程為該電池充電過程，A、B正確；由于Li＋嵌入或脫嵌晶胞的棱心和體心，所以Li＋總數(shù)為12×eq\f(1,4)＋1＝4，當脫嵌一個Li＋時，F(xiàn)e2＋被氧化為Fe3＋，所以當正極材料中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝5∶7時，有2個Li＋脫嵌出去，因此脫嵌率為eq\f(2,4)×100%＝50%，C正確。9．(2023·山東濰坊四縣高三下學期5月模擬)ZnmS是一種鋰離子電池正極材料，充放電過程中正極材料立方晶胞(示意圖)的組成變化如圖所示，晶胞內未標出因放電產生的0價Zn原子。下列說法錯誤的是()A．每個LixZnyS晶胞中包含的Zn2＋個數(shù)為1B．每個Li2S晶胞完全轉化為ZnmS晶胞，電極反應式為4Li2S－8e－＋4mZn=4ZnmS＋8Li＋C．當LixZnyS轉化為Li2S時，每個晶胞有(2－x)個Li＋遷移D．若Li2S的晶胞參數(shù)為anm，則Li＋和S2－間的最短距離為eq\f(\r(3),4)anm答案C解析由圖可知，小白球反應前后不變的為硫離子，根據“均攤法”，初始晶胞ZnmS中含8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)