第3章 晶体结构与性质 高考强化-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修2同步课件（人教版2019）

化学 选择性必修2 物质结构与性质 RJ 1 3 第三章高考强化 刷真题 2 1.[重庆化学2023·9，3分] 配合物 的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示，下列 说法错误的是( ) D A.中心原子的配位数是4 B.晶胞中配合物分子的数目为2 C.晶体中相邻分子间存在范德华力 D.该晶体属于混合型晶体 3 解析 由题干配合物\的分子结构示意图可知，中心原子 周围形成了4个配位键，A正确；晶胞中 配合物分子位于顶点和上下面心，分子的数目为 ，B正确；该晶体为由分子组成 的分子晶体，故晶体中相邻分子间存在范德华力，C正确、D错误。 4 2.[湖北化学2023·15，3分] 镧和可以形成一系列晶体材料 ,在储氢和超导等领域具有重 要应用。属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，中的每个结合4个 形 成类似的结构，即得到晶体 。下列说法错误的是( ) C A.晶体中 的配位数为8 B.晶体中和的最短距离： C.在晶胞中， 形成一个顶点数为40 的闭合多面体笼 D. 单位体积中含氢质量的计算式为 5 解析 在晶体中，对于面心的原子来说，其在1个晶胞内与4个 原子等距且最近，每个面 心的原子被2个晶胞共用，所以晶体中的配位数为8，A正确；由 晶胞的投影图可知， 在晶胞内，原子之间的最短距离为晶胞棱长的一半，即，而 晶胞可分为8 个小立方体，如图所示 ，其中原子到小立方体中心的 原子的距离为体对角线长度的 ，即，因为 原子形成的四面体位于小立方体内部， 小立方体内体心原子到小立方体内任意一点的距离都小于体心原子到小立方体顶点 原子的 距离，则原子之间的最短距离，B正确；每个由5个 原子构成的正四 面体中，有4个原子用于构成闭合多面体笼，晶胞中一共有8个 原子构成的正四面体，所 以原子形成的闭合多面体笼的顶点数为 ，C错误； 6 1个晶胞中含有40个原子，则1个晶胞中的质量为，1个 晶胞的体积 为，因此 单位体积中含氢质量的计算式为 ，D正确。 7 3.[全国甲理综2023·35题改编] 将酞菁-钴酞菁-三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效 催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题： 8 （1）图甲所示的几种碳单质，它们互为____________，其中属于原子（共价）晶体的是_______， 间的作用力是__________________________。 同素异形体 金刚石 分子间作用力（范德华力） 解析 金刚石、石墨、 和碳纳米管为碳元素组成的结构不同的单质，互为同素异形体；石墨晶 金刚石中相邻原子间以共价键结合形成空间立体网状结构，属于原子（共价）晶体； 是分子 晶体，微粒间的作用力为分子间作用力。 9 （2）酞菁和钴酞菁的分子结构如图乙所示。 酞菁分子中所有原子共平面，其中 轨道能提供一对电 子的原子是____（填图乙酞菁中 原子的序号）。钴酞 菁分子中，钴离子的化合价为____，氮原子提供孤对电 子与钴离子形成______键。 ③ 配位 10 解析 根据题意，酞菁分子中所有原子共平面，故①、②、③号原子均为 杂化，其中①、② 号原子除形成 键外，还形成了 键，故未参与杂化的 轨道中只有1个电子，孤 电子对在杂化轨道上，③号原子分别和2个C原子与1个原子形成3个 键，即3个 杂化 轨道上各有1个单电子，则孤对电子在未参与杂化的 轨道上，所以符合题意的为③；钴酞菁分 子中，③号原子各失去一个氢原子，形成价阴离子配体，所以钴离子的化合价为价， 原 子提供孤电子对，钴离子提供空轨道，形成配位键。 11 （3）气态通常以二聚体 的形式存在，其空间结构 如图丙所示，二聚体中的轨道杂化类型为_____。 的熔 点为，远高于的 ，由此可以判断铝氟之间 的化学键为______键。 结构属立方晶系，晶胞如图丁所 示，的配位数为___。若晶胞参数为，晶体密度 ____________ （列出计算式，阿伏加德罗常数的值为 ）。 离子 2 12 解析 二聚体中原子形成四个共价键，构成四面体结构，所以轨道杂化类型为； 的熔点远高于，已知为分子晶体，一般来说，熔、沸点：离子晶体 分子晶体，故 为离子晶体，、之间的化学键为离子键；由 的晶胞结构可知，位于棱心的离子个数 为，位于顶点的离子个数为，结合的化学式和离子半径大小，故 位于 晶胞的棱心，位于顶点，与等距离且最近的有2个，所以 的配位数为2；每个晶胞 中含有的的个数是1，所以每个晶胞中含有1个 ，晶体密度 。 13 【方法技巧】判断的配位数时，也可以先分析周围等距离最近的的个数，位于 上 下、前后、左右棱心位置，即配位数为6，结合的化学式推出 的配位数为2。 14 甲 4.（1）[辽宁化学2022·18题节选] 某种新型储氢 材料的晶胞如图甲，八面体中心为 金属离子，顶 点均为 配体；四面体中心为硼原子，顶点均为 氢原子。若其摩尔质量为，则 元素 为____（填元素符号）；在该化合物中， 离子的 价电子排布式为_____。 15 解析 由图甲可知，“ ”代表，“ ”代表 ，面心立方最密堆积的晶胞中，“ ” 处于8个顶角和6个面心，则每个晶胞中含“ ”的个数为 ，8个“ ”均处于晶 胞内部，则“ ”和“ ”的个数之比为，故该晶体的化学式为 ；又 知该化合物的摩尔质量为，则有，解得 ， 故元素为。化合物中，整体为0价，中B为价，为价，则 为价，基态原子核外电子排布式为，失去轨道上的2个电子得到，故 的价电子排布式为 。 16 乙 （2）[湖南化学2022·18题节选] 钾、铁、硒可以形成一种超导材 料，其晶胞在、和 平面投影分别如图乙所示： ①该超导材料的最简化学式为_________； 17 解析 根据图乙可知，位于顶点和体心，共有个， 位于侧面上，共有 个，位于棱上和体内，共有 个，其晶胞结构为 ，最简化 学式为 ； 18 ② 原子的配位数为___； 4 解析 选取左侧面上方的 为中心，其配位原子如图所示： ，其配位数为4； 19 ③该晶胞参数、。阿伏加德罗常数的值为 ，则该晶体的密度为 ________________ （列出计算式）。 解析 该晶胞中有 2个、4个、4个，其密度 。 20 （3）[广东化学2022·20题节选] 我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构 数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物 是通过该方法筛选 出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图丙,沿、、 轴方向的投影均为图丁。 丙 丁 21 ① 的化学式为_________。 解析 由图丙可知，8个原子处于晶胞内部， 位于晶胞的8个顶点和6个面心，则每个晶胞 中含有8个，含有的个数为，与的个数之比为，故 的化 学式为 。 22 ②设的最简式的式量为,晶体密度为,则中相邻 之间的最短距离为_ ____________ （列出计算式， 为阿伏加德罗常数的值）。 解析 由图丁可知，中相邻之间的最短距离等于晶胞边长的。设晶胞边长为， 的最简 式的式量为，则每个晶胞的质量为,每个晶胞的体积为 ，晶体密度为 ，则有，解得，故中相邻 之间的最短距离为 。 23 【关键点拨】本题的难点在第，由晶胞沿、、轴方向的投影均相同，结合投影上 的位 置关系可判断，8个形成一个小立方体，结合投影上的与的位置关系可知， 形成的立方 体的边长为外围 形成的大立方体边长的一半。 24 甲 5.（1）[河北化学2022·17题节选] 如图甲是 四元半导体化合物的 四方晶胞。 ①该物质的化学式为____________。 解析 由图甲可知位于晶胞的顶点（8个）和体心（1个），所以晶胞中 个数 ，位于晶胞的内部（8个），所以晶胞中个数为8， 位于晶胞的面心（2个） 和棱上（4个），所以晶胞中个数， 位于晶胞的面上（8个），所以晶胞 中个数，则该物质的化学式为 。 25 ②以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如 图中A原子的坐标为 ，则B原子的坐标为________。 解析 根据坐标系及A原子分数坐标可知，坐标原点为下底面左后顶点原子处，B点 原子与右 侧后方棱上的原子配位，且距下底面高度占晶胞高度的，所以B原子的坐标为 。 26 （2）[海南化学2022·19题节选] 以、 等半导体材料制作的传感器和芯片具有能耗低、 效率高的优势。 回答问题： ①金属能溶于氨水，生成以氨为配体，配位数为4的配离子。 与氨水反应的离子方程式为 _____________________________________________________。 解析 由于配合物中是配体、配位数是4，即配离子为 ，则发生的反应为 。 ②晶体中部分原子被原子替代后可以改善半导体的性能。 键中离子键成分的百分数 小于 键，原因是________________。 的电负性大于 解析 由于的电负性大于，故键中离子键成分百分数小于 键。 27 ③图乙为某晶胞示意图，图丙是若干晶胞无隙并置而成的底面 原子排列局部平面图。 为所取晶胞的下底面，为锐角等于 的菱形。以此为参考，用给出的字母表示出与所取 晶胞相邻的两个晶胞的底面______、__________________________。 （其他合理答案也可） 乙 丙 解析 由图示可知要找出以、、为边的菱形，从而可以找出相邻的晶胞的底面为 、 、、和 （用字母表示）。 28 丁 （3）[北京化学2022·15题节选] 晶体的晶胞形状为立方体，边长为 ， 结构如图丁。 ①距离 最近的阴离子有___个。 6 解析 与距离最近的 位于其上、下、左、右、前、后6个位置。 29 ②的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为 。该晶体的密度为____________ 。 解析 由图丁可知位于晶胞的顶点（8个）和面心（6个），所以每个晶胞含有的 数为 ，由的化学式可知每个晶胞中也含有4个 ，所以该晶体的密度为 。 30 甲 6.（1）[浙江化学2023年1月·17题节选] 与 形成的某化合物晶体的晶胞 如图甲。该晶体类型是__________，该化合物的化学式为_____。 共价晶体 解析 由题图可知，与 原子间通过共价键形成空间网状结构，该晶体属于 共价晶体；位于晶胞顶角（8个）和面心（6个）， 位于晶胞体内，根据 均摊法可知，一个晶胞中含有个，8个 ，该化合物的化学 式为 。 31 （2）[海南化学2023·19题节选] 近年来，研究人员发现含钒的锑化物 在超导方面表现 出潜在的应用前景。晶胞如图乙所示，晶体中包含由、 组成的二维平面（见图丙）。 乙 丙 32 ①晶胞中有4个面的面心，由钒原子占据，这些钒原子各自周围紧邻的锑原子数为___。锑和磷同 族，锑原子基态的价层电子排布式为________。 6 解析 晶胞中有4个面的面心由钒原子占据，这些钒原子填充在锑原子构成的八面体空隙中，则 钒原子周围紧邻的锑原子数为6；锑和磷同族，锑元素位于第五周期第ⅤA族，基态锑原子的价层 电子排布式 。 33 ②晶体中少部分钒原子被其他元素（包括、、、 ）原子替代，可得到改性材料。下列关 于替代原子说法正确的是____（填序号）。 .有或 价态形式 .均属于第四周期元素 .均属于过渡元素 .替代离子与原离子的离子半径相近 解析 中为价，为价，Ⅴ的总化合价为，平均价态为 ，故替代后，替 代原子化合价可能为或价态形式，故正确；、、属于第四周期元素， 属于第五周 期，故错误；是第ⅣA族元素，不属于过渡元素，故 错误；钒原子填充在锑原子形成的八面 体空隙中，替代原子与原离子的离子半径相近，才能填充进去，故 正确。 34 丁 （3）[北京化学2023·15题节选] 的晶胞形状为长方体， 边长分别为、、 ，结构如图所示。 晶胞中的个数为___。已知 的摩尔质量是 ，阿伏加德罗常数为 ，该晶体的密度为_____________ 。 4 解析 由图丁晶胞结构可知，1个晶胞中含有个 ，含有 4个；该晶体的密度 。 35 戊 （4）[山东化学2023·16题节选] 一定条件下，、和反应生成 和化 合物。已知属于四方晶系，晶胞结构如图戊所示（晶胞参数 , ），其中化合价为 。上述反应的化学方程式为 ______________________________________。 若阿伏加德罗常数的值为，化合物的密度____________ （用含 的代数式表示）。 36 解析 由图戊可知，灰球表示的原子位于顶点和体心，个数为 ，黑球表示的原子位 于侧棱和体内，个数为 ，白球表示的原子位于棱上、侧面和体内，个数为 。根据题意知，生成的反应为，则 中一定含有 、元素，已知化合价为，结合化合物中各元素正、负化合价代数和为0及、 常见化合 价可知，灰球为，黑球为，白球为，则化合物为 ，化学方程式为 。根据晶胞中各原子个数知，每个晶胞中含有2个 结构单元，密度 。 37 3 第三章高考强化 刷原创 38 1. 可用作一种高电导率、高理论体积容量、质量容量的新型电池材料，晶胞结构如图所示。 已知：晶胞参数为， 为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( ) B A.晶体中 位于晶胞的顶角和面心 B.阳离子配位数为8，阴离子配位数为4 C.与的最小核间距为 D.晶体密度为 39 解析 中锂离子和硒离子个数比是 ，根据晶胞分析，白色球在晶胞内部，有8个，黑色球 位于晶胞中的顶角和面心，共有个，因此白色球代表，黑色球代表 ，A 正确；由题给晶胞可知距离最近且等距的有4个，距离最近且等距的 有8个，阳离 子配位数为4，阴离子配位数为8，B错误；与 的最小核间距为晶胞体对角线长的四分之一， 即，C正确；晶体密度 ，D正确。 40 2.一种可用作新型太阳能电池的晶体材料，含有、、 三种离子，其立方晶胞结构 中有两种八面体空隙，第一种全部由构成，第二种由和共同构成， 只填充在由 构成的八面体空隙中，晶胞的平面投影如图所示，晶胞参数为 ，下列说法错误的是( ) B A.该晶体的化学式为 B.每个周围与它距离最近的 有8个 C.紧邻的两个间的距离为 D.第一种和第二种八面体空隙的个数比为 41 解析 该晶体为立方晶胞，其在、、 平面投影相同，根据晶胞的平面投影图和题述可知 在 体心，为，在面心，为，●在顶点，为 ，其晶胞结构为 由“均摊法”计算知，1个晶胞中有1个，有个，有个 ，故该晶 体化学式为，A正确；由晶胞结构图知，每个周围与它距离最近的 有6个，B错误；紧邻的位于为共棱的两个面的面心，由几何关系知其距离为 ，C正确； 全部由构成的八面体空隙在晶胞的体心，有1个，由和 共同构成八面体空隙在棱心， 有个，则二者的数目之比为 ，D正确。 42 3.我国在全氮材料的合成上再次取得突破，成功制得全氮阴离子 的金属盐 ，其结构式如图所示。 （1）基态原子的价电子排布式为________，在该配合物中 显____价。 解析 基态原子的价电子排布式为，在该分子中有两个，所以为 价。 43 （2）该配合物中提供孤电子对的原子是______，中心离子的配位数___。 和 6 解析 该配合物中，配体为、，、有孤电子对，故提供孤电子对的原子为和 ，中心 离子钴离子与2个全氮阴离子和4个水分子形成配位键，故中心离子的配位数为6。 （3）该配合物中存在的化学键类型____（填序号）。 A.离子键 B.非极性键 C. 键 D.金属键 解析 该配合物不存在离子键和金属键，键为非极性键，根据结构式可知中存在 键。 44 （4）该配合物中阴离子中的 键总数为___个，分子中的大 键可用符号表示，其中 代 表参与形成大 键的原子数，代表参与形成大 键的电子数（如苯分子中的大 键可表示为 ），则中的大 键应表示为____。 5 解析 单键、双键、三键中均含有1个 键，故中原子两两之间形成1个 键，即 中有5个 键；中有5个氮原子参与形成大 键，每个氮原子与其他2个氮原子形成共价键，每个氮原 子还可以提供1个电子参与大 键的形成，加上得到的1个电子，共有6个电子参与形成大 键， 因此中的大 键可表示为 。 45 （5）叠氮化钠属于研究较早的含全氮阴离子的化合物，与 互为等电子体的分子有____ _________________（填化学式）， 结构为________。 （答案合理即可） 直线形 解析 根据等电子原理，与互为等电子体，互为等电子体的分子或离子结构相似， 为 直线形分子，所以 结构为直线形。 46 $$