2026版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第31講《晶體結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算》習(xí)題作業(yè)測試題含答案解析

第31講晶體結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算(說明:選擇題每小題3分)層次1基礎(chǔ)性1.(教材改編題)如圖為冰晶體的結(jié)構(gòu)模型,大球代表O原子,小球代表H原子,下列有關(guān)說法正確的是()A.每個水分子與周圍鄰近的四個水分子間通過H—O共價鍵形成冰晶體B.冰晶體是四面體形的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),屬于共價晶體C.冰晶體熔化時,水分子之間的空隙增大D.1mol冰晶體中最多含有2mol氫鍵2.(2025·湖北騰云聯(lián)盟聯(lián)考)鈷的一種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,下列說法正確的是()A.鈦元素在元素周期表中的位置為第四周期第ⅡB族B.每個晶胞中占有1個Co2+和1個O2-C.晶胞中與Co2+距離最近的Ti4+有4個D.該化合物的化學(xué)式為CoTiO33.(2025·遼寧沈陽五校聯(lián)考)四氫鋁鈉(NaAlH4)是有機(jī)合成中重要的還原劑,晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。已知NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法錯誤的是()A.基態(tài)Al原子核外電子云輪廓圖呈球形、啞鈴形的能級上電子數(shù)之比為6∶7B.AlH4C.AlH4-D.該晶體的密度為108×10214.(2025·河北滄州示范高中聯(lián)考)我國科學(xué)家研究出一種磷化硼納米顆粒作為高選擇性CO2電化學(xué)還原為甲醇的非金屬電催化劑,磷化硼晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞的棱邊邊長為anm,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(jié)構(gòu),則BN的熔點(diǎn)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1.68×15.(2025·遼寧名校聯(lián)盟聯(lián)考)鋯(Zr)是重要的金屬,可從其氧化物中提取。下圖是某種鋯的氧化物晶體的立方晶胞,NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法錯誤的是()A.該氧化物的化學(xué)式為ZrO2B.該氧化物的密度為123×1030C.Zr原子之間的最短距離為22aD.若坐標(biāo)取向不變,將p點(diǎn)Zr原子平移至原點(diǎn),則q點(diǎn)Zr原子位于晶胞xy面的面心6.(2025·廣東梅州四校聯(lián)考)Ga和As均位于元素周期表第四周期,砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料,可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,其中原子1的坐標(biāo)為(0,0,0),原子2的坐標(biāo)為(1,1,1)。下列有關(guān)說法中錯誤的是()A.原子3的坐標(biāo)為(14B.根據(jù)元素周期律,原子半徑Ga>AsC.GaAs的熔點(diǎn)為1238℃,硬度大,故晶體類型為共價晶體D.若晶胞邊長為apm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則GaAs晶體的密度為5.8×1層次2綜合性7.(2025·八省聯(lián)考云南卷)Bi4(TiO4)3是一種鐵電材料,摻雜La可提高其光電轉(zhuǎn)化性能,La取代部分Bi后的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖(氧原子未畫出)如下。下列說法錯誤的是()A.Bi填充在Ti形成的六面體空隙中B.該晶體的化學(xué)式為Bi2La2(TiO4)3C.該晶胞在xy平面的投影為D.若p點(diǎn)La平移至晶胞體心,則Ti位于晶胞頂點(diǎn)8.(2024·河北石家莊三模)XeF2在無機(jī)氟化物制備中有廣泛的應(yīng)用,其晶體屬于四方晶系,晶胞參數(shù)如圖所示,其中O點(diǎn)原子和①號原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)依次為(0,0,0)、(12,12,12)。已知:Xe—FA.XeF2中心原子上的孤電子對數(shù)為2B.④號原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(12C.沿x、y、z任意一個方向投影,位于面中心的都只有Xe原子D.晶胞中②③號原子間的距離d=c29.(2025·湖北黃岡中學(xué)調(diào)研)砷化鎘晶胞結(jié)構(gòu)如圖,圖中“①”和“②”位是“真空”,晶胞參數(shù)為apm,建立如圖原子坐標(biāo)系,①號位的坐標(biāo)為(34,34,34)。已知:砷化鎘的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1,A.砷化鎘中Cd與As原子個數(shù)比為3∶2B.兩個Cd原子間最短距離為0.5apmC.③號位原子坐標(biāo)參數(shù)為(12,1,1D.該晶體的密度為MNA(a10.(2025·河南許昌部分學(xué)校聯(lián)考)實(shí)驗(yàn)室制取HF的原理為CaF2+H2SO4(濃)CaSO4+2HF↑,氫氟酸可用來刻蝕玻璃,發(fā)生反應(yīng):SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。CaF2的立方晶胞如圖所示,其晶胞參數(shù)為apm。下列說法錯誤的是()A.氫化物的穩(wěn)定性:HF>H2OB.SiF4、H2O、SO4C.CaF2的晶體密度為312a3×10-30NAD.CaF2晶體中F-與Ca2+之間的最近距離為64a11.(2025·湖北襄陽四中月考)鑭鎳合金是一種儲氫材料,其晶胞可認(rèn)為由兩種結(jié)構(gòu)不同的層交替堆積而成,如圖所示。已知該合金的密度為ρg·cm-3,該合金的晶胞中最多可容納9個氫原子。下列敘述錯誤的是()A.基態(tài)Ni原子的價電子排布式為3d84s2B.該合金的化學(xué)式為LaNi5C.假定吸氫后體積不變,則合金中氫的最大密度為9434ρg·cmD.設(shè)A處La的原子坐標(biāo)為(0,0,0),則晶胞底面上Ni的原子坐標(biāo)為(23,13,0)層次3創(chuàng)新性12.(1)(2分)(2024·廣西卷節(jié)選)KMnF3立方晶胞如圖,晶胞參數(shù)為apm,該晶體中與一個F-緊鄰的K+有個。已知NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,晶體密度為g·cm-3(用含a、NA的代數(shù)式表示)。

(2)(2分)(2023·北京卷節(jié)選)MgS2O3·6H2O的晶胞形狀為長方體,邊長分別為anm、bnm、cnm,結(jié)構(gòu)如圖所示。晶胞中的[Mg(H2O)6]2+個數(shù)為。已知MgS2O3·6H2O的摩爾質(zhì)量是Mg·mol-1,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,該晶體的密度為g·cm-3。(1nm=10-7cm)

(3)(2分)(2022·廣東卷節(jié)選)化合物X是篩選出的潛在熱電材料之一,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖1,沿x、y、z軸方向的投影均為圖2。圖1圖2X的化學(xué)式為。

②設(shè)X的最簡式的式量為Mr,晶體密度為ρg·cm-3,則X中相鄰K之間的最短距離為nm(列出計(jì)算式,NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

第31講晶體結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算1.D解析:每個水分子與周圍鄰近的四個水分子間通過氫鍵作用形成冰晶體,氫鍵不屬于化學(xué)鍵,A錯誤;冰晶體雖然具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),但分子之間通過分子間的作用力結(jié)合,屬于分子晶體,B錯誤;由于氫鍵有方向性,冰晶體中水分子之間的空隙較大,當(dāng)晶體熔化時,氫鍵被破壞,水分子之間的空隙減小,C錯誤;每個水分子向外通過4個氫鍵與另外四個水分子形成四面體,根據(jù)均攤法1mol冰晶體中最多含有2mol氫鍵,D正確。2.D解析:鈦元素在元素周期表中的位置為第四周期第ⅣB族,A錯誤;由圖可知,與Co2+距離最近的Ti4+有8個,C錯誤;該晶胞中,Co2+的個數(shù)為1,Ti4+的個數(shù)為8×18=1,O2-的個數(shù)為6×12=3,則Co2+、Ti4+和O2-的個數(shù)之比為1∶1∶3,故該化合物的化學(xué)式為CoTiO3,B錯誤3.C解析:基態(tài)Al原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p1,則基態(tài)Al原子中s能級與p能級上的電子數(shù)之比為6∶7,A正確;AlH4-中鋁原子的價層電子對數(shù)為4,孤電子對數(shù)為0,則AlH4-的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,B正確;由晶胞結(jié)構(gòu)可知,位于體心的AlH4-與位于棱上和左、右、前、后面上的Na+距離最近且相等,則AlH4-的配位數(shù)為8,C錯誤;根據(jù)均攤法,位于體心、頂角和面上的AlH4-的個數(shù)為1+8×18+4×12=4,位于棱上、面上的Na+個數(shù)為4×14+6×12=4,一個晶胞的質(zhì)量為4×(23+27+4)NAg,晶胞的體積為(a×10-7)4.C解析:B原子的價層電子數(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,另外一個雜化軌道上無電子,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的鍵能較B—P的鍵能大,所以BN晶體的熔點(diǎn)高于BP晶體,B正確;由磷化硼晶胞結(jié)構(gòu)可知,與磷原子距離最近且相等的磷原子有12個,且每個晶胞中磷原子個數(shù)為8×18+6×12=4,硼原子位于體內(nèi),因此一個晶胞中硼原子和磷原子的個數(shù)之比為1∶1,因此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4×31+4×11NA×(a×105.B解析:根據(jù)“均攤法”,晶胞中含4個Zr、8×18+12×14+6×12+1=8個O,則立方氧化鋯的化學(xué)式為ZrO2,A正確;晶體密度為ρ=91×4+16×8NA(a×10-10)3g·cm-3=492×1030NA·a3g·cm-3,B錯誤;Zr原子之間的最短距離為整個晶胞二分之一面對角線的距離,即22apm,C正確;根據(jù)晶胞的位置可知,設(shè)p點(diǎn)坐標(biāo)為(14,146.A解析:由圖可知,原子3在x、y、z軸上的投影分別為14、14、34,坐標(biāo)為(14,14,34),A錯誤;As和Ga位于同一周期,電子層數(shù)相同時,核電荷數(shù)越大,原子半徑越小,故原子半徑:Ga>As,B正確;GaAs的熔點(diǎn)為1238℃,熔點(diǎn)高、硬度大,故晶體類型為共價晶體,C正確;據(jù)“均攤法”,晶胞中含8×18+6×12=4個As、4個Ga,1個晶胞中含有4個“GaAs”,則晶體密度為mV7.D解析:由圖可知,最左/右側(cè)兩端,La替代了Bi,Bi在正方體體心,Ti形成六面體結(jié)構(gòu),A正確;由均攤法可知,Ti的數(shù)目為8×18+8×14+3=6,Bi的數(shù)目為8×14+2=4,La的數(shù)目為8×14+2=4,則該晶體的化學(xué)式為Bi2La2(TiO4)3,B正確;該晶胞在xy平面的投影,棱上為Ti、Bi、La,投在四個角,La、Bi、Ti投在面心,C正確;若p點(diǎn)La平移至晶胞體心,則8.B解析:XeF2中心原子上的孤電子對數(shù)為12(8-1×2)=3,A錯誤;①號原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(12,12,12),④號原子的x軸、z軸坐標(biāo)與①號原子坐標(biāo)相同,而y軸分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為12-rc,則④號原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(12,12-rc,12),B正確;沿y方向投影,位于面中心的原子為9.D解析:圖中“①”和“②”位是“真空”,每個晶胞含有6個Cd原子,As原子位于晶胞的頂角和面心,每個晶胞含有As原子數(shù)為8×18+6×12=4個,則Cd、As原子個數(shù)比為6∶4=3∶2,A正確;由圖可知,兩個Cd原子間最短距離為0.5apm,B正確;①號位的坐標(biāo)為(34,34,34),③號As原子處于右側(cè)面的面心,則其原子坐標(biāo)參數(shù)為(12,1,12),C正確;晶胞的體積為(a×10-10)3cm3,每個晶胞中含2個“Cd3As210.D解析:非金屬性:F>O,則氫化物的穩(wěn)定性:HF>H2O,A正確;SiF4、H2O和SO42-的中心原子的價層電子對數(shù)均為4,B正確;由氟化鈣晶胞可知每個晶胞中含有4個Ca2+、8個F-,由晶胞結(jié)構(gòu)可知其密度為312a3×10-30NAg·cm-3,C正確;CaF2晶體中Ca2+為面心立方最密堆積,F-位于Ca2+圍成的正四面體的空隙中,F-11.D解析:Ni元素原子序數(shù)為28,基態(tài)Ni原子的價電子排布式為3d84s2,A正確;該晶胞中La原子個數(shù)為8×18=1,Ni原子個數(shù)為8×12+1=5,則La、Ni原子個數(shù)之比為1∶5,其化學(xué)式為LaNi5,B正確;設(shè)晶胞體積為Vcm3,該晶體密度為ρg·cm-3=434VNAg·cm-3,假定吸氫后體積不變,當(dāng)晶胞中最多容納9個氫原子時合金中氫的密度最大,氫的密度為m(H)Vcm3NA=9434ρg·cm-3=9434ρg·cm12.答案(1)4151(2)44MNA(3)①K2SeBr6②12×3解析:(1)1個晶胞中含有1個K+,根據(jù)化學(xué)式KMnF3可知,1個晶胞中含有1個Mn2+