3.1 物质的聚集状态与晶体的常识【四大必考点+六大秒杀招+四大题型+分层训练】--2024-2025学年高二化学题型归类+解题大招（人教版2019选择性必修2）

3.1 物质的聚集状态与晶体的常识【四大必考点+六大秒杀招+四大题型+分层训练】 知识精讲 知识点01 物质的聚集状态 1.物质的三态变化 气态、液态和固态是物质最常见的三种状态，物质三态的相互转化只是分子间距离发生了变化，分子在固态只能振动，在气态能自由移动，在液态则介乎二者之间。 2.物质的其他聚集状态 (1)等离子体 定义 由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质聚集体 形成 气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生分解，产生电子和阳离子等 特点 ①等离子体中正、负电荷数大致相等，总体看来呈准电中性 ②等离子体中含有带电粒子且能自由运动，使等离子体具有良好的导电性和流动性 （2）液晶 定义 在一定的温度范围内既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性的物质 特点 ①液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性 ②实用液晶分子有取向序，分子的长轴取向一致，但无位置序，分子可滑动。此外，还有平板状、盘状、叶状分子等液晶 （3）纳米材料 ①纳米 纳米是一种长度单位，1nm=10-9m。 ②纳米材料 三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料。 ③纳米材料的组成及特点 纳米材料由纳米颗粒和颗粒间的界面两部分组成。纳米材料内部具有晶状结构，界面为无序结构。 知识点02晶体与非晶体 1.晶体和非晶体的概念 （1）晶体：内部粒子（原子、离子或分子）在空间按一定规律作周期重复排列构成的固体物质。 （2）非晶体：内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的物质。 （3）常见的晶体和非晶体 晶体：食盐（离子化合物的固态一般为晶体）、冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石。 非晶体：玻璃及玻璃态物质、橡胶。 2.晶体的特征和性质 （1）自范性 ①定义：晶体能自发地呈现多面体的性质。 ②形成条件：晶体生长的速率适当。 ③本质原因：晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。 （2）各向异性：微观粒子的排列具有特定的方向性，晶体的某些物理性质在不同方向上的差异。 （3）晶体有固定的熔点。 3.获得晶体的三条途径 （1）熔融态物质凝固。 （2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。 （3）溶质从溶液中析出 ①利用溶解度的不同，可以通过重结晶进行物质的分离或提纯。 ②将不规则晶体投入其饱和溶液中，有规则晶体析出，且晶体质量不变。 知识点03 晶胞 1.晶胞的定义 描述晶体结构的基本单元叫作晶胞。虽胞是是体中最小的结构重复单元。 2.晶体和晶胞的关系 描述晶体在微观空间里原子的排列，无须画出千千万万个原子，只需在晶体微观空间里取出一个基本单元（晶胞）即可。可用蜂巢和蜂室的关系来比喻晶体和晶胞的关系。 3.晶胞的结构 （1）结构特点：常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。“无隙”指相邻晶胞之间没有任何间隙。“并置”指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 （2）三种典型立方晶胞结构 4.用“均摊法”计算晶胞中的粒子数 （1）“均摊法”原理 均摊是指每个结构单元（晶胞）平均拥有的粒子数目。在晶体中。一个粒子（原子、分子或离子）同时为n个结构单元（晶胞）所共有，那么对一个结构单元（晶胞）来讲，该粒子只能算作。 （2）立方晶胞中粒子数的计算方法 ①立方晶胞中，粒子在晶胞的顶角、棱、面上以及晶胞内的图像如图所示。 A （顶角，8个晶胞共用）B（棱上，4个晶胞共用）C （面上，2个晶胞共用） D（晶胞内，只属于一个晶胞） ②立方晶胞中粒子数的计算方法： a.晶胞顶角上的原子为 8个晶胞共用的，该晶胞占有 ，如图 A ； b.晶胞棱上的原子为 4 个晶胞共用的，该晶胞占有，如图 B ； c.晶胞面上的原子为 2 个晶胞共用的，该晶胞占有，如图 C ； d.晶胞内部的原子为 1 个晶胞单独所有的，该晶胞占有1，如图 D 。 知识点04晶体结构的测定 利用晶体X射线衍射可测定晶体结构。但衍射实验只能测得衍射强度（即结构振幅）而测不到相角，这样就不可能直接从强度得到晶体结构数据，而要利用其他方法。 （1)直接法 直接从实验得到X射线强度，利用一系列数学处理，推引出结构因子的相角，实现了直接和自动化测定晶体结构，成为当前测定中小分子结构的主流方法。 （2）试差法（模型法） 试差法（模型法）利用晶体的对称性和其他性质以及结构规则，对所研究的结构提出合理的模型，然后从理论上计算晶体的衍射强度，再把计算值与实验值进行比较，多次修正模型，使计算值与实验值尽可能符合。 （3）X射线衍射图谱的应用 经过计算可以从衍射图获得晶体结构的相关信息。 ①晶胞形状和大小 ②分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型 ③原子在晶胞里的数目和位置等 ④结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系 解题大招 大招01易错点总结 (1)构成物质三态的粒子不一定都是分子，还可以是原子或离子等，如水的三态都是由分子构成的，离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。 (2)物质的聚集状态除了气态、液态和固态，还有晶态、非晶态，以及介于晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。 (3)升华与凝华：固态物质受热不经过液态直接到气态的过程叫做升华；气态物质冷却不经过液态直接到固态的过程叫做凝华。升华和凝华都属于物理变化。 大招02关于晶胞计算的思维流程 大招03晶体与非晶体的比较 晶体 非晶体 微观结构特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序 性质特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 各向异性 有 无 鉴别 方法 间接方法 看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性 科学方法 对固体进行X－射线衍射实验 举例 NaCl、I2、SiO2、Na晶体等 玻璃、橡胶等 大招04晶体与非晶体的易错点 (1)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。 (2)有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。 (3)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。 (4)晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。 大招05均摊法确定晶胞中粒子的个数 均摊法：若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的属于这个晶胞。 (1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算： (2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算： (3)均摊法在计算其他结构晶胞中微粒数的应用 其他结构晶胞中微粒数目的计算同样可以用均摊法，其关键是根据立体结构特点分析某处微粒被几个晶胞共用。如：某晶体的晶胞结构如图所示，该晶胞中，1个A微粒为12个晶胞共用，1个C微粒为1个晶胞所有，而B微粒分两种情况；位于上底面和下底面棱上的B微粒被4个晶胞共用，位于侧面棱上的B微粒被6个晶胞共用，则一个晶胞中包含的A、B、C三种微粒的数目分别是、2、1，则该晶体的化学式(按A、B、C顺序)为AB4C2。 大招06晶体密度的计算 ρ＝(n0：晶胞包含的物质组成个数，M：该物质组成的摩尔质量，a：晶胞边长，NA：阿伏加德罗常数。 例如：如图是CsCl晶体的一个晶胞，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝g·cm－3。 题型分类 题型01物质的聚集状态 【例1】下列关于等离子体的叙述正确的是（ ） A．物质一般有固态、液态和气态三态，等离子体却被认为是物质存在的第四态 B．为了使气体变成等离子体，必须使其通电 C．等离子体通过电场时，所有粒子的运动方向都发生改变 D．等离子体性质稳定，不易发生化学反应 【答案】A 【解析】A．物质一般有固态、液态和气态三态，等离子体却被认为是物质存在的第四态，故A正确； B．高温加热、用X射线、紫外线和γ射线来照射气体，可以使气体转变为等离子体，不一定要通电，故B错误； C．等离子体中也存在中性微粒，通过电场时运动方向不发生改变，故C错误； D．等离子体性质活泼，可发生在一般条件下无法进行的化学反应，故D错误； 故选A。 【变式1-1】下列说法正确的是 A．水蒸气转化为液态水的过程中，水分子变小，水的体积减小 B．二氧化碳气体在一定条件下转化为干冰，吸收热量 C．等离子体和离子液体都由阴、阳离子构成，故都能导电 D．固态时的粒子不能自由移动 【变式1-2】下列关于物质聚集状态结构的叙述错误的是 A．非晶体内部的微粒无周期性重复排列 B．超分子内部的分子之间通过非共价键结合 C．液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性 D．纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分，两部分都是有序排列 题型02晶体与非晶体 【例2】下列有关晶体的说法错误的是 A．晶胞是晶体中最小的结构重复单元 B．有光泽的晶体一定是金属晶体 C．可通过X射线衍射区分晶体、准晶体和非晶体 D．相同化学成分的固体可能是晶体，也可能是非晶体 【答案】B 【解析】A．晶胞是晶体中最小的结构重复单元，故A正确； B．有金属光泽的晶体不一定是金属晶体，如晶体硅，故B错误； C．准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过X-射线衍射方法区分晶体、准晶体和非晶体，故C正确； D．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同形式出现，例如天然水晶是晶体，而熔化后再凝固的水晶(石英玻璃)就是非晶体，故D正确； 故选B。 【变式2-1】下列物质中，属于晶体的是 A．玻璃 B．石蜡和沥青 C．塑料 D．干冰 【变式2-2】下列有关晶体和非晶体的说法中正确的是 A．晶体具有自范性，非晶体没有自范性 B．晶体研碎后即变为非晶体 C．将玻璃加工成规则的固体即变成晶体 D．具有规则几何外形的固体均为晶体 题型03晶胞微粒数与晶体化学式 【例3】已知某晶体由X、Y、Z三种元素组成，其晶胞如图所示，则该物质的化学式是   A．XY3Z B．XY2Z C．X2Y3Z D．XYZ 【答案】A 【解析】采用均摊法，该晶胞中，含有1个Z原子，含有X原子的个数为=1，含有Y原子的个数为=3，则该物质的化学式是XY3Z，故选A。 【变式3-1】下列是几种常见的晶胞结构，填写晶胞中含有的粒子数。 A．NaCl含 个Na+。 B．干冰含 个CO2。 C．CaF2含 个Ca2+。 D．金刚石含 个C原子。 E.体心立方含 个原子。 F.面心立方含 个原子。 【变式3-2】填空。 （1）一个Cu2O晶胞(如图)中，Cu原子的数目为___________。 （2）某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___________。 题型04晶体密度和微粒距离间的关系计算 【例4】钴（）的一种氧化物在纳米储能领域应用广泛，其晶胞结构如图所示（白球为Co，黑球为O）。已知该晶胞的晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是 A．该晶体的化学式为CoO B．基态Co原子核外有3个未成对电子 C．与O原子最近且等距离的O原子有8个 D．该晶体的密度为 【答案】C 【解析】A．根据均摊法，晶胞中有4个Co，4个O，化学式为CoO，A正确； B．基态Co原子的价电子排布式为，其价电子排布图为 ，有3个未成对电子，B正确； C．根据图示结构结合几何关系可知，与O原子最近且等距离的O原子有12个，且距离为，C错误； D．该晶体的密度==，D正确； 故选C。 【变式4-1】 某课题组用过渡金属碳化物()合成了具有催化活性位点的钴单质催化剂。下列叙述正确的是 已知：①中，C位于晶胞内部，且图1和图3晶胞中原子总数相等； ②代表阿伏加德罗常数的值，Co晶胞的底边长和高均为2apm，宽为apm。 A．1个晶胞中含5个原子 B．1个晶胞的质量为 C．上述晶胞涉及的元素位于周期表2个区 D．钴晶体的密度为 【变式4-2】近年来，某晶体被广泛应用于各种领域，如能量转换和信息存储等。其晶胞结构如图所示(晶胞参数为a pm)。下列说法正确的是    A．位于组成的四面体空隙中 B．晶体结构中的配位数为12 C．若位于晶胞顶点，则位于晶胞面心 D．该晶体的密度为 分层训练 【基础过关】 1．化学与生活、科技密切相关，下列说法错误的是 A．利用“杯酚”识别分离和未涉及化学反应 B．配制碘水时，为了增大碘的溶解性，常加入溶液 C．电视和电脑的液晶显示器使用的液晶材料属于晶体，能体现晶体的各向异性 D．在霓虹灯的灯管里存在等离子体 2．电视剧《狂飙》中提到的等离子电视曾风靡一时，等离子电视和液晶电视都属于平板电视。下列关于等离子体和液晶的说法不正确的是 A．等离子体是一种混合物存在状态 B．等离子体基本构成微粒只有阴、阳离子 C．液晶是物质的一种聚集状态 D．液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性 3．中国商飞C919在机体主结构上使用了第三代铝锂合金材料。一种铝锂合金的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是 A．该铝锂合金的摩尔质量为 B．该铝锂合金中Li的配位数为12 C．该铝锂合金在强度方面会表现出各向同性 D．铝合金中添加一定量的Li有利于航空结构件轻量化 4．六方氮化硼晶体俗称“白石墨”，与石墨具有类似的结构，六方氮化硼的晶体结构如图所示，下列说法不正确的是 A．六方氮化硼可做润滑剂 B．六方氮化硼的化学式为BN C．每一个B或N的杂化类型是 D．其晶体中存在的作用力只有共价键 5．钙钛矿在高温超导及电子传感领域有广泛应用。一种钙钛矿的晶胞结构示意图如图，下列说法错误的是 A．该物质的化学式为 B．Ti元素位于元素周期表的d区 C．每个周围与其最近且距离相等的有12个 D．该钙钛矿晶胞结构的另一种表示中，处于各顶角位置，则处于体心位置，处于面心位置 6．一种超导材料(仅由Cs、Ag、F三种元素组成)的长方体晶胞结构如图所示(已知MP=QR，用NA表示阿伏加德罗常数的值)：下列说法正确的是 A．基态47Ag失去4d能级上的一个电子转化为Ag+ B．若N点原子分数坐标为(，，0)，则P点原子分数坐标为(0，0，) C．M、N之间的距离为a×10-7cm D．晶体的密度为g•pm-3 7．下列实验操作及现象能得出相应结论的是 选项 实验操作及现象 结论 A 用计分别测定溶液和溶液，溶液大 结合能力： B 在物质X柱面上滴一滴熔化的石蜡，用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡，石蜡熔化呈椭圆形 物质X为晶体 C 向硅酸钠溶液中滴加1滴酚酞，然后逐滴加入稀盐酸至红色褪去，后，试管里出现凝胶 非金属性： D 向溶液中先滴加4滴溶液，振荡后再滴加4滴溶液，白色沉淀变为黄色沉淀 A．A B．B C．C D．D 8．氮化硼(BN)晶体存在如图所示的两种结构。六方氮化硼的结构与石墨类似；立方氮化硼的结构与金刚石类似，可作研磨剂。 下列说法不正确的是 A．六方氮化硼中，实线、虚线均代表共价键 B．六方氮化硼可做润滑剂 C．立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子和4个硼原子 D．在一定条件下，六方氮化硼可转化为立方氮化硼 9．下列对一些事实的理论解释正确的是 选项 事实 理论解释 A 硫酸铵晶体中存在氢键 中的H与中的O之间的作用力大小在范德华力和共价键之间 B K比Na更易失去电子 K的核电荷数比Na的核电荷数多 C 金刚石的熔点低于石墨 金刚石是分子晶体，石墨是共价晶体 D 白磷为正四面体形分子 白磷分子的键之间的夹角是 A．A B．B C．C D．D 10．1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐是一种离子液体，其结构如图所示。下列说法错误的是 A．该离子液体熔点低、难挥发 B．该离子液体具有良好的导电性 C．中各原子均达到8电子稳定结构 D．该离子液体中存在离子键、共价键、氢键 11．（多选）已知NixMg1－xO晶体属立方晶系，晶胞边长为a。将Li＋掺杂到该晶胞中，可得到一种高性能的p型太阳能电池材料，其结构单元如图所示。 假定掺杂后的晶胞参数不发生变化，下列说法正确的是 A．该结构单元中O原子数为3 B．Ni和Mg间的最短距离是 a C．Ni的配位数为4 D．该物质的化学式为 Li0.5Mg1.125Ni2.375O4 12．（多选）正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，有与石墨相似的层状结构，受热易分解，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示)，则下列有关说法中不正确的是 A．正硼酸晶体属于分子晶体 B．正硼酸分子的稳定性与氢键有关 C．1molH3BO3晶体中含有3mol氢键 D．B原子杂化轨道的类型为sp2，层间的H3BO3分子通过共价键相连 13．（多选）F2和Xe在一定条件下可生成XeF2、XeF4和XeF6三种氟化氙，它们都是极强的氧化剂(其氧化性依次递增)，都极易水解，其中：6XeF4+12H2O→2XeO3+4Xe↑+24HF+3O2↑。下列推测正确的是 A．XeF2分子中各原子均达到八电子结构 B．某种氟化氙的晶体结构单元如图，可推知其化学式为XeF6 C．XeF4按已知方式水解，每生成4molXe，转移16mol电子 D．XeF2的中心原子外层价电子对数为5 14．硼族元素是指元素周期表中ⅢA族硼()、铝(Al)、镓(Ga)等元素。工业上提取铝一般分两进行：先从铝土矿中提取氧化铝，然后电解氧化铝得制。回答下列问题： (1)将和，一同溶于氢氟酸，可得到电解法制铝所需要的助熔剂冰晶石()，配平该反应的方程式： ，__ __ __ __ __ ___ 。 一些硼的卤化物的沸点如下表所示： 卤化物 沸点/ 12.5 90 回答下列问题： (2)上表中三种卤化物分子的空间构型均为平面正三角形，由此推断的键角为 。 (3)解释表中三种卤化硼沸点存在差异的原因： 。 硼酸是一种具有防腐作用的弱酸，其电离过程的微观图示如图： 回答下列问题： (4)向溶液中滴加少量硼酸，反应的离子方程式为 。 (5)在氧化剂存在下，硼和强碱共熔发生如下反应生成偏硼酸盐，配平反应 ，__ __ ___ __ __ ___。 15．铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)是第四周期第Ⅷ族的元素，在化学上称为铁系元素，其化合物在生产生活中应用广泛。 (1)铁系元素能与CO形成Fe(CO)5、Ni(CO)4等金属羰基化合物。已知室温时Fe(CO)5为浅黄色液体，沸点103℃，Fe(CO)5是 晶体，Fe(CO)5中含有的化学键类型包括 。 A．极性共价键       B．离子键        C．配位键       D．金属键 (2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图所示。 酞菁分子中所有原子共平面，其中p轨道能提供一对电子的N原子是 (填图中酞菁中N原子的标号)，酞菁分子N原子的杂化类型为 。钴酞菁分子中所含元素(H、C、N、Co)电负性由大到小的顺序为 ，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)NiO晶体与NaCl晶体结构相似(如下图)。 ①NiO的熔点远高于NaCl，结合下表说明理由 ： 晶体 离子间距/pm 熔点/℃ NaCl =276 801 NiO =212 1960 ②设阿伏加德罗常数的值为NA，距离最近的两个Ni2+间距为apm(1pm=10-10cm)，NiO的摩尔质量为Mg/mol，则晶体的密度为 g/cm3(列出计算式)。 ③晶体普遍存在各种缺陷。某种NiO晶体中存在如下图所示的缺陷：当一个Ni2+空缺，会有两个Ni2+被两个Ni3+所取代，但晶体仍呈电中性。经测定某氧化镍样品中Ni3+与Ni2+的离子数之比为6：91。若该晶体的化学式为NixO，则x= 。 【提升能力】 1．由O、F、I组成化学式为的化合物，能体现其成键结构的片段如图所示，下列说法正确的是 A．图中白球代表F原子 B．该化合物中存在过氧键 C．该化合物中I原子存在孤对电子 D．该化合物中所有碘氧键键长相等 2．近年来有多个关于超高压下新型晶体的形成与结构的研究报道。NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Cl2反应，可以形成一种新型晶体，其立方晶胞如图所示(大球为Cl，小球为Na)，已知晶胞中原子分数坐标A为(0，0，0)，B为(，0，)，下列叙述错误的是 A．晶胞的化学式为NaCl3 B．晶胞中，C的原子分数坐标为(0，，) C．晶胞中，与Na最近且等距的Cl有6个 D．晶胞中，Cl构成的多面体包含20个三角形的面 3．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，四种元素可组成一种分子簇，其结构如图所示(小球大小表示原子半径相对大小)，W、X位于不同周期，X基态原子中未成对电子为2，Y、Z为金属元素且Z元素的简单离子在同周期中半径最小，Y与Z紧邻。下列说法正确的是 A．简单离子半径： B．W、Y组成的化合物为离子化合物 C．Z的氢氧化物能与强酸反应，但不和强碱反应 D．如图为该物质的一个晶胞，一个晶胞含有2个W原子 4．碳化硅是一种半导体，一定条件下可由聚硅烷反应制得，反应过程为 。的晶胞结构如图所示，晶胞参数为a pm。下列说法错误的是 A．中为杂化 B．晶体中，C原子与C原子的最短距离为 C．晶体中，C、的配位数均为4 D．晶体的密度为 5．的晶胞结构如图甲所示，将掺杂到的晶体中得到稀磁性半导体材料如图乙所示。下列说法中错误的是 A．图甲中原子位于原子构成的正四面体空隙中，填充率为 B．图乙中，a的分数坐标为，c点的分数坐标为 C．图甲中，的相对分子质量为M，晶体密度为，表示阿伏加德罗常数，则晶胞中距离最近的两个原子间距离为 D．掺杂之后，晶体中的原子个数比为 6．和O形成的一种化合物的晶胞结构如图甲所示。晶胞边长为为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．该化合物的化学式为 B．该晶体的密度为 C．晶胞中与等距且最近的有4个 D．图乙是该晶体晶胞结构的另一种表示 7．为橄榄绿色结晶性粉末，不溶于水，主要用作搪瓷的密着剂和着色剂等，在冶金、显像管中也有应用。晶体结构如图1所示。人工制备的晶体(如图2)常存在缺陷：一个空缺，另有两个被两个所取代，其结果晶体仍呈电中性。已知某氧化镍样品组成为。下列说法错误的是 A．镍元素位于元素周期表的区 B．图1中距离最近且等距离的有12个 C．基态价层电子轨道表示式为 D．中与的物质的量之比为 8．嫦娥三号卫星上的PIC元件(热敏电阻)的主要成分——钡钛矿的晶胞结构如图所示。若该晶体的密度为ρg/cm3，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．Ti4+位于O2-围成的正八面体的中心 B．Ba2+周围距离最近的O2-数目为12 C．两个O2-的最短距离为cm D．Ba2+与Ti4+之间的最短距离为×10-10pm 9．近年来，钙钛矿太阳能电池以其高转换效率和潜在的低成本吸引了广泛的研究兴趣。钙钛矿材料一般指具有结构的化合物，其中A通常为有机阳离子或甲胺离子，B为铅或锡等金属离子，X为卤素离子。有一种新型钙钛矿太阳能电池材料，其组成为，该材料在光照下能够有效捕获光能并转化为电能，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．的A位离子为 B．晶胞中1个周围距离最近的数目为3 C．设晶胞边长为，则与之间最短的距离为 D．该为材料的钙钛矿太阳能电池对环境无污染 10．在不同压强和温度下，固态氮分子相的晶胞结构如下表，相晶胞是立方晶胞，晶胞边长为apm，相晶胞是四方晶胞(晶胞边长有2种)。下列说法错误的是 分子相 相 相 温度和压强 ， ， 结构 A．继续增大压强，可能形成共价晶体结构的氮的同素异形体 B．相、相晶胞中原子个数之比为 C．相晶体密度为 D．图1晶胞与相晶胞相同 11．（多选）将电解水装置与燃料电池配合使用，可实现充放电的循环过程，应用于长寿命的航天器中，工作原理如图： 关于该循环系统下列说法正确的是 A．电解池中可选用来增强水的导电性 B．利用太阳能代替化石能源符合“低碳经济” C．太阳能电池帆板的主要成分为硅，单晶硅为分子晶体 D．该系统中存在着太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化 12．（多选）物质的结构决定其性质。下列事实与解释相符的是 选项 事实 解释 A 一氟乙酸的大于一溴乙酸 的电负性比的大 B 原子间难以形成键 的原子半径较大，未杂化的轨道很难重叠 C 是非极性分子 原子处在4个原子所组成的正方形中心，键的极性的向量和为零 D 干冰的熔点低于 2个键的键能之和小于4个键的键能之和 A．A B．B C．C D．D 13．（多选）磷有多种同素异形体，其中白磷和黑磷(具有与石墨相似的层状结构)的结构如图所示，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．白磷和黑磷晶体中P原子杂化方式均为 B．31g白磷与31g黑磷中含有的P—P键数目均为1.5NA C．白磷的熔点高于黑磷 D．黑磷晶体属于共价晶体 14．Ⅰ．第ⅢA族元素B、Al、Ga等元素及其化合物在新材料、工农业生产等方面用途广泛。请回答： (1)基态Ga原子的价层电子排布式是 。 (2)下列说法不正确的是___________。 A．、中硼原子的杂化方式分别为和 B．分子中的C-Ga-C键角大小： C．与Al同周期的元素中，第一电离能比Al大的有5种 D．相同条件下在水中溶解度： (3)GaN的一种晶胞结构如图甲所示，若阿伏加德罗常数的值为，则该GaN晶体的密度为 (用含a、c、的式子表示)。 (4)金属Ga的化学性质与Al相似，工业上以粗镓为原料通过电解精炼制备Ga，电解精炼装置如图乙所示，阴极的电极反应式为 。 Ⅱ．SCR(选择性催化还原)技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的排放，其工作原理如图： (5)尿素水溶液热分解为和，该反应的化学方程式为 。 (6)当燃油中含硫量较高时，尾气中在作用下会形成，使催化剂中毒。用化学方程式表示的形成： 。 (7)是汽车尾气净化催化剂的关键成分，它能在还原气氛中供氧，在氧化气氛中耗氧，在尾气消除过程中发生着的循环，写出消除尾气(气体产物是空气的某一成分)的化学方程式： 。 15．第ⅢA族元素及其化合物应用广泛。回答下列问题： (1)基态Ga原子的价层电子排布式为 。 (2)下列不同状态的硼中，失去一个电子需要吸收能量最多的是_______(填标号)。 A． B． C． D． (3)无机苯(分子式为，结构与苯类似，也有大π键)可借助下列方法合成： 下列说法正确的是_______(填标号)。 A．为含有极性键的极性分子 B．该合成反应中涉及键、B—Cl键的断裂和键的形成 C．将替换为，反应可得到 D．无机苯的二氯代物有3种 (4)硼具有缺电子性，硼形成的结构如图所示，则该离子中存在的作用力有 (填标号)。 A．离子键    B．极性键    C．非极性键 D．范德华力    E．氢键    F．配位键 (5)六方氮化硼晶体也被称为“白石墨”，具有和石墨晶体相似的层状结构(如下图所示)。 ①比较B和N的电负性大小，并从原子结构角度说明理由： 。 ②分析六方氮化硼晶体层间是否存在化学键并说明依据： 。 (6)超高热导率半导体材料砷化硼(BAs)的立方晶胞结构如下图所示，则1号砷原子的原子坐标为 。若晶胞中As原子到B原子最近距离为apm，则该晶体的密度 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.1 物质的聚集状态与晶体的常识【四大必考点+六大秒杀招+四大题型+分层训练】 知识精讲 知识点01 物质的聚集状态 1.物质的三态变化 气态、液态和固态是物质最常见的三种状态，物质三态的相互转化只是分子间距离发生了变化，分子在固态只能振动，在气态能自由移动，在液态则介乎二者之间。 2.物质的其他聚集状态 (1)等离子体 定义 由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质聚集体 形成 气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生分解，产生电子和阳离子等 特点 ①等离子体中正、负电荷数大致相等，总体看来呈准电中性 ②等离子体中含有带电粒子且能自由运动，使等离子体具有良好的导电性和流动性 （2）液晶 定义 在一定的温度范围内既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性的物质 特点 ①液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性 ②实用液晶分子有取向序，分子的长轴取向一致，但无位置序，分子可滑动。此外，还有平板状、盘状、叶状分子等液晶 （3）纳米材料 ①纳米 纳米是一种长度单位，1nm=10-9m。 ②纳米材料 三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料。 ③纳米材料的组成及特点 纳米材料由纳米颗粒和颗粒间的界面两部分组成。纳米材料内部具有晶状结构，界面为无序结构。 知识点02晶体与非晶体 1.晶体和非晶体的概念 （1）晶体：内部粒子（原子、离子或分子）在空间按一定规律作周期重复排列构成的固体物质。 （2）非晶体：内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的物质。 （3）常见的晶体和非晶体 晶体：食盐（离子化合物的固态一般为晶体）、冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石。 非晶体：玻璃及玻璃态物质、橡胶。 2.晶体的特征和性质 （1）自范性 ①定义：晶体能自发地呈现多面体的性质。 ②形成条件：晶体生长的速率适当。 ③本质原因：晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。 （2）各向异性：微观粒子的排列具有特定的方向性，晶体的某些物理性质在不同方向上的差异。 （3）晶体有固定的熔点。 3.获得晶体的三条途径 （1）熔融态物质凝固。 （2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。 （3）溶质从溶液中析出 ①利用溶解度的不同，可以通过重结晶进行物质的分离或提纯。 ②将不规则晶体投入其饱和溶液中，有规则晶体析出，且晶体质量不变。 知识点03 晶胞 1.晶胞的定义 描述晶体结构的基本单元叫作晶胞。虽胞是是体中最小的结构重复单元。 2.晶体和晶胞的关系 描述晶体在微观空间里原子的排列，无须画出千千万万个原子，只需在晶体微观空间里取出一个基本单元（晶胞）即可。可用蜂巢和蜂室的关系来比喻晶体和晶胞的关系。 3.晶胞的结构 （1）结构特点：常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。“无隙”指相邻晶胞之间没有任何间隙。“并置”指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 （2）三种典型立方晶胞结构 4.用“均摊法”计算晶胞中的粒子数 （1）“均摊法”原理 均摊是指每个结构单元（晶胞）平均拥有的粒子数目。在晶体中。一个粒子（原子、分子或离子）同时为n个结构单元（晶胞）所共有，那么对一个结构单元（晶胞）来讲，该粒子只能算作。 （2）立方晶胞中粒子数的计算方法 ①立方晶胞中，粒子在晶胞的顶角、棱、面上以及晶胞内的图像如图所示。 A （顶角，8个晶胞共用）B（棱上，4个晶胞共用）C （面上，2个晶胞共用） D（晶胞内，只属于一个晶胞） ②立方晶胞中粒子数的计算方法： a.晶胞顶角上的原子为 8个晶胞共用的，该晶胞占有 ，如图 A ； b.晶胞棱上的原子为 4 个晶胞共用的，该晶胞占有，如图 B ； c.晶胞面上的原子为 2 个晶胞共用的，该晶胞占有，如图 C ； d.晶胞内部的原子为 1 个晶胞单独所有的，该晶胞占有1，如图 D 。 知识点04晶体结构的测定 利用晶体X射线衍射可测定晶体结构。但衍射实验只能测得衍射强度（即结构振幅）而测不到相角，这样就不可能直接从强度得到晶体结构数据，而要利用其他方法。 （1)直接法 直接从实验得到X射线强度，利用一系列数学处理，推引出结构因子的相角，实现了直接和自动化测定晶体结构，成为当前测定中小分子结构的主流方法。 （2）试差法（模型法） 试差法（模型法）利用晶体的对称性和其他性质以及结构规则，对所研究的结构提出合理的模型，然后从理论上计算晶体的衍射强度，再把计算值与实验值进行比较，多次修正模型，使计算值与实验值尽可能符合。 （3）X射线衍射图谱的应用 经过计算可以从衍射图获得晶体结构的相关信息。 ①晶胞形状和大小 ②分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型 ③原子在晶胞里的数目和位置等 ④结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系 解题大招 大招01易错点总结 (1)构成物质三态的粒子不一定都是分子，还可以是原子或离子等，如水的三态都是由分子构成的，离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。 (2)物质的聚集状态除了气态、液态和固态，还有晶态、非晶态，以及介于晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。 (3)升华与凝华：固态物质受热不经过液态直接到气态的过程叫做升华；气态物质冷却不经过液态直接到固态的过程叫做凝华。升华和凝华都属于物理变化。 大招02关于晶胞计算的思维流程 大招03晶体与非晶体的比较 晶体 非晶体 微观结构特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序 性质特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 各向异性 有 无 鉴别 方法 间接方法 看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性 科学方法 对固体进行X－射线衍射实验 举例 NaCl、I2、SiO2、Na晶体等 玻璃、橡胶等 大招04晶体与非晶体的易错点 (1)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。 (2)有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。 (3)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。 (4)晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。 大招05均摊法确定晶胞中粒子的个数 均摊法：若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的属于这个晶胞。 (1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算： (2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算： (3)均摊法在计算其他结构晶胞中微粒数的应用 其他结构晶胞中微粒数目的计算同样可以用均摊法，其关键是根据立体结构特点分析某处微粒被几个晶胞共用。如：某晶体的晶胞结构如图所示，该晶胞中，1个A微粒为12个晶胞共用，1个C微粒为1个晶胞所有，而B微粒分两种情况；位于上底面和下底面棱上的B微粒被4个晶胞共用，位于侧面棱上的B微粒被6个晶胞共用，则一个晶胞中包含的A、B、C三种微粒的数目分别是、2、1，则该晶体的化学式(按A、B、C顺序)为AB4C2。 大招06晶体密度的计算 ρ＝(n0：晶胞包含的物质组成个数，M：该物质组成的摩尔质量，a：晶胞边长，NA：阿伏加德罗常数。 例如：如图是CsCl晶体的一个晶胞，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝g·cm－3。 题型分类 题型01物质的聚集状态 【例1】下列关于等离子体的叙述正确的是（ ） A．物质一般有固态、液态和气态三态，等离子体却被认为是物质存在的第四态 B．为了使气体变成等离子体，必须使其通电 C．等离子体通过电场时，所有粒子的运动方向都发生改变 D．等离子体性质稳定，不易发生化学反应 【答案】A 【解析】A．物质一般有固态、液态和气态三态，等离子体却被认为是物质存在的第四态，故A正确； B．高温加热、用X射线、紫外线和γ射线来照射气体，可以使气体转变为等离子体，不一定要通电，故B错误； C．等离子体中也存在中性微粒，通过电场时运动方向不发生改变，故C错误； D．等离子体性质活泼，可发生在一般条件下无法进行的化学反应，故D错误； 故选A。 【变式1-1】下列说法正确的是 A．水蒸气转化为液态水的过程中，水分子变小，水的体积减小 B．二氧化碳气体在一定条件下转化为干冰，吸收热量 C．等离子体和离子液体都由阴、阳离子构成，故都能导电 D．固态时的粒子不能自由移动 【答案】D 【解析】A．物质(水)由气态变为液态时，粒子(水分子)大小不变，粒子(水分子)间距离变小，导致体积减小，A项错误； B．物质在一定条件下由气态不经液态直接变为固态的过程称为凝华，分子间距离减小，放出热量，B项错误； C．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质，不存在阴离子；离子液体是熔点不高的仅由阴、阳离子组成的液体物质，二者均可以导电，C项错误； D．同种物质的粒子，在气态时能自由移动，在固态时只能在固定的位置上振动，在液态时介于二者之间，D项正确； 答案选D。 【变式1-2】下列关于物质聚集状态结构的叙述错误的是 A．非晶体内部的微粒无周期性重复排列 B．超分子内部的分子之间通过非共价键结合 C．液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性 D．纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分，两部分都是有序排列 【答案】D 【解析】A．晶体中原子呈周期性有序排列，且有自范性，非晶体中原子排列相对无序，无自范性，可以用衍射方法鉴别晶体和非晶体，选项A正确； B．超分子内部分子之间可以通过非共价键结合，如氢键、静电作用等，选项B正确； C．液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列，使液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面表现出类似晶体的各向异性，选项C正确； D．纳米颗粒内部具有晶状结构，原子排列有序，而界面则为无序结构，选项D错误； 答案选D。 题型02晶体与非晶体 【例2】下列有关晶体的说法错误的是 A．晶胞是晶体中最小的结构重复单元 B．有光泽的晶体一定是金属晶体 C．可通过X射线衍射区分晶体、准晶体和非晶体 D．相同化学成分的固体可能是晶体，也可能是非晶体 【答案】B 【解析】A．晶胞是晶体中最小的结构重复单元，故A正确； B．有金属光泽的晶体不一定是金属晶体，如晶体硅，故B错误； C．准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过X-射线衍射方法区分晶体、准晶体和非晶体，故C正确； D．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同形式出现，例如天然水晶是晶体，而熔化后再凝固的水晶(石英玻璃)就是非晶体，故D正确； 故选B。 【变式2-1】下列物质中，属于晶体的是 A．玻璃 B．石蜡和沥青 C．塑料 D．干冰 【答案】D 【解析】干冰属于分子晶体，玻璃、石蜡、沥青、塑料均属于非晶体，综上所述，D项正确；故选D。 【变式2-2】下列有关晶体和非晶体的说法中正确的是 A．晶体具有自范性，非晶体没有自范性 B．晶体研碎后即变为非晶体 C．将玻璃加工成规则的固体即变成晶体 D．具有规则几何外形的固体均为晶体 【答案】A 【解析】A．晶体的规则几何外形是自发形成的，有些固体尽管有规则的几何外形，但由于不是自发形成的，不属于晶体，所以晶体具有自范性，非晶体没有自范性，故A正确； B．晶体研碎后并没有改变晶体的结构排列，仍为晶体，故B错误； C．将玻璃加工成规则的固体，玻璃仍然不是晶体，属于玻璃态物质，故C错误； D．有些固体尽管有规则的几何外形，但由于不是自发形成的，所以不属于晶体，故D错误； 故选：A。 题型03晶胞微粒数与晶体化学式 【例3】已知某晶体由X、Y、Z三种元素组成，其晶胞如图所示，则该物质的化学式是   A．XY3Z B．XY2Z C．X2Y3Z D．XYZ 【答案】A 【解析】采用均摊法，该晶胞中，含有1个Z原子，含有X原子的个数为=1，含有Y原子的个数为=3，则该物质的化学式是XY3Z，故选A。 【变式3-1】下列是几种常见的晶胞结构，填写晶胞中含有的粒子数。 A．NaCl含 个Na+。 B．干冰含 个CO2。 C．CaF2含 个Ca2+。 D．金刚石含 个C原子。 E.体心立方含 个原子。 F.面心立方含 个原子。 【答案】 4 4 4 8 2 4 【解析】A．氯化钠晶胞中，氯离子位于晶胞的面心和顶点，钠离子位于晶胞的体心和棱上，所以钠离子的个数：； B．二氧化碳分子位于晶胞的顶点和面心，所以二氧化碳分子个数：； C．氟化钙中，氟离子位于体内，有8个，钙离子位于顶点和面心，个数：； D．金刚石中碳原子有4个位于体内，8个位于顶点，6个位于面心，所以碳原子数：； E．粒子位于顶点和体心，粒子数：； F．粒子位于面心和顶点，粒子数：。 【变式3-2】填空。 （1）一个Cu2O晶胞(如图)中，Cu原子的数目为___________。 （2）某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___________。 【答案】 （1）4 （2）Fe3CuN 【解析】 （1）由题图可知，一个晶胞中白球的个数=8×＋1=2；黑球的个数=4，因此白球代表的是O原子，黑球代表的是Cu原子，即Cu原子的数目为4； （2）能量越低越稳定，从图2知，Cu替代a位置Fe型晶胞更稳定，其晶胞中Cu位于8个顶点，N(Cu)=8×=1，Fe位于面心，N(Fe)=6×=3，N位于体心，N(N)=1，其化学式为Fe3CuN。 题型04晶体密度和微粒距离间的关系计算 【例4】钴（）的一种氧化物在纳米储能领域应用广泛，其晶胞结构如图所示（白球为Co，黑球为O）。已知该晶胞的晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是 A．该晶体的化学式为CoO B．基态Co原子核外有3个未成对电子 C．与O原子最近且等距离的O原子有8个 D．该晶体的密度为 【答案】C 【解析】A．根据均摊法，晶胞中有4个Co，4个O，化学式为CoO，A正确； B．基态Co原子的价电子排布式为，其价电子排布图为 ，有3个未成对电子，B正确； C．根据图示结构结合几何关系可知，与O原子最近且等距离的O原子有12个，且距离为，C错误； D．该晶体的密度==，D正确； 故选C。 【变式4-1】 某课题组用过渡金属碳化物()合成了具有催化活性位点的钴单质催化剂。下列叙述正确的是 已知：①中，C位于晶胞内部，且图1和图3晶胞中原子总数相等； ②代表阿伏加德罗常数的值，Co晶胞的底边长和高均为2apm，宽为apm。 A．1个晶胞中含5个原子 B．1个晶胞的质量为 C．上述晶胞涉及的元素位于周期表2个区 D．钴晶体的密度为 【答案】D 【解析】A．1个晶胞中含12个Co、4个Zn和4个C，A项错误； B．个晶胞的质量为，B项错误； C．题中所述晶胞涉及Co、Zn、C三种元素，分别位于d区、ds区和p区，C项错误； D．钴晶体晶胞的质量为，晶胞体积为：，钴晶体的密度为，故D正确； 故选：D。 【变式4-2】近年来，某晶体被广泛应用于各种领域，如能量转换和信息存储等。其晶胞结构如图所示(晶胞参数为a pm)。下列说法正确的是    A．位于组成的四面体空隙中 B．晶体结构中的配位数为12 C．若位于晶胞顶点，则位于晶胞面心 D．该晶体的密度为 【答案】C 【解析】A．由晶胞结构可知，位于组成的正八面体空隙中，故A错误； B．由晶胞结构可知，晶体结构中的配位数为6，故B错误； C．由晶胞结构可知，若位于晶胞顶点，则位于晶胞面心，故C正确； D．该晶胞中位于棱心，个数为，位于顶点，个数为：，位于体心，个数为1，则晶胞的质量为：，晶胞的体积为：，该晶体的密度为，故D错误； 故选：C。 分层训练 【基础过关】 1．化学与生活、科技密切相关，下列说法错误的是 A．利用“杯酚”识别分离和未涉及化学反应 B．配制碘水时，为了增大碘的溶解性，常加入溶液 C．电视和电脑的液晶显示器使用的液晶材料属于晶体，能体现晶体的各向异性 D．在霓虹灯的灯管里存在等离子体 【答案】C 【详解】A．“杯酚”能分离和，体现了超分子的“分子识别"特性，未涉及化学反应，A正确； B．配制碘水时，加入适量的，通过，增大碘单质在水溶液中的溶解度，B正确；   C．液晶既具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性，可以做液晶显示器，但其不是晶体，C错误； D．高温下存在等离子体，霓虹灯能形成高温环境，存在等离子体，D正确； 故选C。 2．电视剧《狂飙》中提到的等离子电视曾风靡一时，等离子电视和液晶电视都属于平板电视。下列关于等离子体和液晶的说法不正确的是 A．等离子体是一种混合物存在状态 B．等离子体基本构成微粒只有阴、阳离子 C．液晶是物质的一种聚集状态 D．液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性 【答案】B 【详解】A．等离子体中的微粒带有电荷且能自由运动，是一种混合物存在状态，A正确； B．等离子体中也有中性粒子，B错误； C．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，C正确；   D．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既有液体的流动性、黏度、性变形，又具有晶体的某些物理性质，如导电性，光学性质等，表现出类似晶体的各向异性，D正确； 故选B。 3．中国商飞C919在机体主结构上使用了第三代铝锂合金材料。一种铝锂合金的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是 A．该铝锂合金的摩尔质量为 B．该铝锂合金中Li的配位数为12 C．该铝锂合金在强度方面会表现出各向同性 D．铝合金中添加一定量的Li有利于航空结构件轻量化 【答案】C 【详解】A．根据“均摊法”，晶胞中含个Li、个Al，则该铝锂合金的化学式为，摩尔质量为，A项正确； B．观察晶胞结构图，可知同层与Li紧邻的Al为4个，上层、下层各为4个，与Li紧邻的Al为12个，B项正确； C．铝锂合金属于金属晶体，晶体在强度方面会表现出各向异性，C项错误； D．Li的相对原子质量小，密度小，有利于航空结构件轻量化，D项正确； 故选C。 4．六方氮化硼晶体俗称“白石墨”，与石墨具有类似的结构，六方氮化硼的晶体结构如图所示，下列说法不正确的是 A．六方氮化硼可做润滑剂 B．六方氮化硼的化学式为BN C．每一个B或N的杂化类型是 D．其晶体中存在的作用力只有共价键 【答案】D 【详解】A．六方氮化硼晶体与石墨具有类似的结构，层间可以滑动，可做润滑剂，A正确； B．根据六方氮化硼的六元环中N原子和B原子数目相同，故六方氮化硼晶体的化学式为BN，B正确； C．六方氮化硼的六元环为平面结构，B、N原子的杂化类型为sp2，C正确； D．晶体层间存在分子间作用力，D错误； 故选D。 5．钙钛矿在高温超导及电子传感领域有广泛应用。一种钙钛矿的晶胞结构示意图如图，下列说法错误的是 A．该物质的化学式为 B．Ti元素位于元素周期表的d区 C．每个周围与其最近且距离相等的有12个 D．该钙钛矿晶胞结构的另一种表示中，处于各顶角位置，则处于体心位置，处于面心位置 【答案】C 【详解】A．根据均摊法可知，该晶胞中有1个Ca2+、个Ti4+和个O2-，该物质的化学式为，A正确； B．Ti是第22号元素位于元素周期表的d区，B正确； C．Ti位于晶胞的顶点，与其距离最近的Ti位于三个垂直棱上的顶点，因此离Ti最近的Ti有6个，C错误； D．该钙钛矿晶胞结构的另一种表示中，处于各顶角位置数目为1，则处于体心位置数目为1，处于面心位置个数为，D正确； 故选C。 6．一种超导材料(仅由Cs、Ag、F三种元素组成)的长方体晶胞结构如图所示(已知MP=QR，用NA表示阿伏加德罗常数的值)：下列说法正确的是 A．基态47Ag失去4d能级上的一个电子转化为Ag+ B．若N点原子分数坐标为(，，0)，则P点原子分数坐标为(0，0，) C．M、N之间的距离为a×10-7cm D．晶体的密度为g•pm-3 【答案】D 【分析】该晶胞中Cs位于棱上及体内有，Ag位于棱上及面心有，F位于上、下平面各4个，前、后、左、右平面各2个，体内4个，故有，故化学式为CsAgF3。 【详解】A．基态47Ag失去5s能级上的一个电子转化为Ag+，A错误； B．若N点原子分数坐标为，由MP=QR，则P点原子分数坐标为，即，B错误； C．M在底面顶角、N在底面对角线四分之一处，二者之间的距离为，C错误； D．晶体的密度为 g•pm-3= g•pm-3，D正确； 故选D。 7．下列实验操作及现象能得出相应结论的是 选项 实验操作及现象 结论 A 用计分别测定溶液和溶液，溶液大 结合能力： B 在物质X柱面上滴一滴熔化的石蜡，用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡，石蜡熔化呈椭圆形 物质X为晶体 C 向硅酸钠溶液中滴加1滴酚酞，然后逐滴加入稀盐酸至红色褪去，后，试管里出现凝胶 非金属性： D 向溶液中先滴加4滴溶液，振荡后再滴加4滴溶液，白色沉淀变为黄色沉淀 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．溶液和溶液浓度大小未知，则不能通过溶液的pH去比较结合能力，故A错误； B．在物质X柱面上滴一滴熔化的石蜡，用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡，石蜡熔化呈椭圆形，说明石蜡在不同方向熔化的快慢不同，这是由于X的导热性的各向异性决定的，说明物质X为晶体，故B正确； C．向硅酸钠溶液中滴加1滴酚酞，然后逐滴加入稀盐酸至红色褪去，后，试管里出现凝胶，说明发生了强酸制弱酸的反应，即酸性：HCl＞H2SiO3，比较元素的非金属性，需要比较元素最高价氧化物对应水化物的酸性，HCl不是氯元素的最高价对应的酸，故C错误； D．溶液是过量的，加入氯化钠反应后银离子有剩余，再加入碘化钾一定会生成碘化银沉淀，不能说明发生了沉淀转换，不能比较大小，故D错误； 故选B。 8．氮化硼(BN)晶体存在如图所示的两种结构。六方氮化硼的结构与石墨类似；立方氮化硼的结构与金刚石类似，可作研磨剂。 下列说法不正确的是 A．六方氮化硼中，实线、虚线均代表共价键 B．六方氮化硼可做润滑剂 C．立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子和4个硼原子 D．在一定条件下，六方氮化硼可转化为立方氮化硼 【答案】A 【详解】A．六方氮化硼的结构和石墨类似，所以六方氮化硼层间存在分子间作用力，分子间作用力不属于化学键，所以六方氮化硼层间的虚线不属于化学键，A错误； B．六方氮化硼的结构与石墨类似，则其性质相似，石墨可以作润滑剂，则六方氮化硼可以作润滑剂，B正确； C．根据“均摊法”， 立方氮化硼晶胞中含个B、4个N，C正确； D．金刚石和石墨能发生相互转化，六方氮化硼的结构与石墨类似、立方氮化硼的结构与金刚石类似，则在一定条件下，六方氮化硼可转化为立方氮化硼，D正确； 故选A。 9．下列对一些事实的理论解释正确的是 选项 事实 理论解释 A 硫酸铵晶体中存在氢键 中的H与中的O之间的作用力大小在范德华力和共价键之间 B K比Na更易失去电子 K的核电荷数比Na的核电荷数多 C 金刚石的熔点低于石墨 金刚石是分子晶体，石墨是共价晶体 D 白磷为正四面体形分子 白磷分子的键之间的夹角是 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．中的H与中的O之间的作用力大小在范德华力和共价键之间，说明硫酸铵晶体中存在氢键，A正确；   B．K的金属性强于钠，故K比Na更易失去电子，B错误； C．金刚石为共价晶体，石墨为混合型晶体，但石墨中共价键的键长比金刚石中共价键键长短，键能更大，所以石墨的熔点比金刚石的高，C错误；   D．白磷分子为，键之间的夹角是，D错误； 故选A。 10．1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐是一种离子液体，其结构如图所示。下列说法错误的是 A．该离子液体熔点低、难挥发 B．该离子液体具有良好的导电性 C．中各原子均达到8电子稳定结构 D．该离子液体中存在离子键、共价键、氢键 【答案】D 【详解】A．该离子液体中阴离子和阳离子半径较大，则离子键强度较低，因此熔点低、难挥发，A正确； B．离子液体是仅由离子组成的液体物质，因此具有良好的导电性，B正确； C．的电子式为，则各原子均达到8电子稳定结构，C正确； D．该离子液体中阴离子和阳离子之间以离子键结合，在阳离子中存在共价键，在阴离子中B、F原子之间存在配位键，不存在氢键，D错误； 答案选D。 11．（多选）已知NixMg1－xO晶体属立方晶系，晶胞边长为a。将Li＋掺杂到该晶胞中，可得到一种高性能的p型太阳能电池材料，其结构单元如图所示。 假定掺杂后的晶胞参数不发生变化，下列说法正确的是 A．该结构单元中O原子数为3 B．Ni和Mg间的最短距离是 a C．Ni的配位数为4 D．该物质的化学式为 Li0.5Mg1.125Ni2.375O4 【答案】BD 【详解】A．由均摊法可知，该结构单元中O原子数＝1＋12×＝4，A错误； B．由题图可知，Ni和Mg间的最短距离为晶胞面对角线的一半，即×＝a，B正确； C．由晶胞可知，与Ni相邻且最近的粒子在xyz轴各有2个，故其配位数为6，C错误； D．1个晶胞中Li的个数＝1×＝0.5，Mg的个数＝2×＋1×＝1.125，Ni的个数＝7×＋3×＝2.375，O的个数＝12×＋1＝4，因此该物质的化学式为Li0．5Mg1．125Ni2．375O4，D正确。 故选BD。 12．（多选）正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，有与石墨相似的层状结构，受热易分解，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示)，则下列有关说法中不正确的是 A．正硼酸晶体属于分子晶体 B．正硼酸分子的稳定性与氢键有关 C．1molH3BO3晶体中含有3mol氢键 D．B原子杂化轨道的类型为sp2，层间的H3BO3分子通过共价键相连 【答案】BD 【详解】A．正硼酸(H3BO3)层内的H3BO3分子通过氢键相连，正硼酸晶体属于分子晶体，故A正确； B．正硼酸分子的稳定性与氢键无关，稳定性与键能有关，故B错误； C．根据H3BO3晶体结构得到1mol H3BO3晶体中含有mol氢键，故C正确； D．B原子价层电子对数为3+0=3，其杂化轨道的类型为sp2，层间的H3BO3分子通过范德华力相连，故D错误。 综上所述，答案为BD。 13．（多选）F2和Xe在一定条件下可生成XeF2、XeF4和XeF6三种氟化氙，它们都是极强的氧化剂(其氧化性依次递增)，都极易水解，其中：6XeF4+12H2O→2XeO3+4Xe↑+24HF+3O2↑。下列推测正确的是 A．XeF2分子中各原子均达到八电子结构 B．某种氟化氙的晶体结构单元如图，可推知其化学式为XeF6 C．XeF4按已知方式水解，每生成4molXe，转移16mol电子 D．XeF2的中心原子外层价电子对数为5 【答案】CD 【详解】A．XeF2分子中Xe最外层电子数为8+2=10，A错误； B．晶胞中Xe原子个数为：8×+1=2，F原子个数为：8×+2=4，故原子个数比Xe：F=1：2，其化学式为XeF2，B错误； C．Xe元素化合价升高生成XeO3，降低生成Xe，O元素化合价只升高，根据方程式可知生成4mol Xe，则生成3molO2，根据氧元素化合价的变化可知移电子4mol×(4-0)=16mol，C正确； D．XeF2的中心原子的价层电子对数为=5，D正确； 综上所述答案为CD。 14．硼族元素是指元素周期表中ⅢA族硼()、铝(Al)、镓(Ga)等元素。工业上提取铝一般分两进行：先从铝土矿中提取氧化铝，然后电解氧化铝得制。回答下列问题： (1)将和，一同溶于氢氟酸，可得到电解法制铝所需要的助熔剂冰晶石()，配平该反应的方程式： ，__ __ __ __ __ ___ 。 一些硼的卤化物的沸点如下表所示： 卤化物 沸点/ 12.5 90 回答下列问题： (2)上表中三种卤化物分子的空间构型均为平面正三角形，由此推断的键角为 。 (3)解释表中三种卤化硼沸点存在差异的原因： 。 硼酸是一种具有防腐作用的弱酸，其电离过程的微观图示如图： 回答下列问题： (4)向溶液中滴加少量硼酸，反应的离子方程式为 。 (5)在氧化剂存在下，硼和强碱共熔发生如下反应生成偏硼酸盐，配平反应 ，__ __ ___ __ __ ___。 【答案】(1) (2)120° (3)BF3、BCl3、BBr3均为分子晶体，组成结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，因此沸点依次升高 (4) (5) 【详解】（1）和、氢氟酸反应生成冰晶石()同时生成二氧化碳、水，结合质量守恒，反应配平为：； （2）BF3的空间构型为平面正三角形，B位于正三角形中心，F位于正三角形顶点，可知F-B-F的键角为120°； （3）BF3、BCl3、BBr3均为分子晶体，组成结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，因此沸点依次升高； （4）由图中电离过程可知，硼酸为一元弱酸，溶液中滴加少量硼酸，硼酸与氢氧化钠按1:1反应生成Na[B(OH)4]，反应的离子方程式为； （5）反应中B化合价由0变为+3、氮化合价由+5变为+3，结合电子守恒，反应为：。 15．铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)是第四周期第Ⅷ族的元素，在化学上称为铁系元素，其化合物在生产生活中应用广泛。 (1)铁系元素能与CO形成Fe(CO)5、Ni(CO)4等金属羰基化合物。已知室温时Fe(CO)5为浅黄色液体，沸点103℃，Fe(CO)5是 晶体，Fe(CO)5中含有的化学键类型包括 。 A．极性共价键       B．离子键        C．配位键       D．金属键 (2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图所示。 酞菁分子中所有原子共平面，其中p轨道能提供一对电子的N原子是 (填图中酞菁中N原子的标号)，酞菁分子N原子的杂化类型为 。钴酞菁分子中所含元素(H、C、N、Co)电负性由大到小的顺序为 ，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)NiO晶体与NaCl晶体结构相似(如下图)。 ①NiO的熔点远高于NaCl，结合下表说明理由 ： 晶体 离子间距/pm 熔点/℃ NaCl =276 801 NiO =212 1960 ②设阿伏加德罗常数的值为NA，距离最近的两个Ni2+间距为apm(1pm=10-10cm)，NiO的摩尔质量为Mg/mol，则晶体的密度为 g/cm3(列出计算式)。 ③晶体普遍存在各种缺陷。某种NiO晶体中存在如下图所示的缺陷：当一个Ni2+空缺，会有两个Ni2+被两个Ni3+所取代，但晶体仍呈电中性。经测定某氧化镍样品中Ni3+与Ni2+的离子数之比为6：91。若该晶体的化学式为NixO，则x= 。 【答案】(1) 分子 AC (2) ③ sp2杂化 N> C> H> Co +2 配位 (3) NiO和NaCl晶体类型相同，Ni2+和O2-所带电荷数多于Na+和Cl-，Ni2+和O2-间距比Na+和Cl-间距更小，NiO晶体中离子键更强 0.97 【详解】（1）已知室温时Fe(CO)5为浅黄色液体，沸点103℃，其熔沸点较低，则Fe(CO)5是分子晶体，Fe(CO)5中含有碳氧极性共价键，Fe和CO之间存在配位键，故选AC； （2）酞菁分子中所有原子共平面，则其中N为sp2杂化，且分子中存在大π键，①②N原子除形成C-Nσ键外，还形成C-Nπ键，未参与杂化的p轨道只有1个电子，孤电子对在杂化轨道上，③号氮分别与2个C、1个氢形成3个σ键，即3个sp2轨道上各有1个电子，孤电子对在为参与杂化的2p轨道，故p轨道能提供一对电子的N原子是③；同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，元素的电负性变强；同主族由上而下，金属性增强，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱，酞菁分子中所含元素(H、C、N、Co)电负性由大到小的顺序为N> C> H> Co；钴酞菁分子中③号N失去2个氢，形成-2价阴离子配体，则钴离子的化合价为+2，氮原子提供孤对电子与钴离子形成配位键； （3）①NiO和NaCl都是离子晶体，NiO晶体中离子的电荷数大于NaCl，又由阴阳离子间距可知NiO晶体中离子半径小，NiO的晶格能越大，其离子键的键能更大，熔点更高，故答案为：NiO和NaCl晶体类型相同，Ni2+和O2-所带电荷数多于Na+和Cl-，Ni2+和O2-间距比Na+和Cl-间距更小，NiO晶体中离子键更强； ②由图可知，NaCl晶体中存在4个Na+和4个Cl-，则晶体中存在4个Ni2+和4个O2-，则晶胞质量为，距离最近的两个Ni2+位于顶点和面心，为面对角线的一半，间距为apm，则棱长为apm，则体积为（a×10-10cm）3，则晶胞密度； ③该氧化镍样品中Ni3+与Ni2+的离子数之比为6：91，则Ni3+为，Ni2+为，根据晶体呈电中性可得，×2+×3=2×1，解得x=0.97，故答案为：0.97。 【提升能力】 1．由O、F、I组成化学式为的化合物，能体现其成键结构的片段如图所示，下列说法正确的是 A．图中白球代表F原子 B．该化合物中存在过氧键 C．该化合物中I原子存在孤对电子 D．该化合物中所有碘氧键键长相等 【答案】C 【分析】由图可知，黑球的半径最大，则黑球为原子半径最大的碘原子，白球形成2个共价键、灰球形成1个共价键，则白球代表氧原子、灰球代表氟原子； 【详解】A． 由分析可知，白球代表氧原子、灰球代表氟原子，故A错误； B．由图可知，化合物中存在碘氧单键，不存在氧氧单键，所以化合物中不存在过氧键，故B错误； C．由电负性可知，化合物中氟元素的化合价为-1价、氧元素的化合价为-2价，由化合价代数和为0可知，碘元素的化合价为+5价，则化合物中碘原子与1个氟原子、与2个氧原子均形成单键，与1个氧原子形成双键，碘原子的价电子数与形成共价键的数目不相等，说明碘原子存在孤对电子，故C正确； D．由图可知，化合物中存在碘氧单键和碘氧双键，单键和双键的键长不相等，所以化合物中所有碘氧键键长不相等，故D错误； 故选C。 2．近年来有多个关于超高压下新型晶体的形成与结构的研究报道。NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Cl2反应，可以形成一种新型晶体，其立方晶胞如图所示(大球为Cl，小球为Na)，已知晶胞中原子分数坐标A为(0，0，0)，B为(，0，)，下列叙述错误的是 A．晶胞的化学式为NaCl3 B．晶胞中，C的原子分数坐标为(0，，) C．晶胞中，与Na最近且等距的Cl有6个 D．晶胞中，Cl构成的多面体包含20个三角形的面 【答案】C 【详解】A．由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和体心的钠原子个数为8×+1=2，位于面上的氯原子个数为12×=6，则晶胞的化学式为NaCl3，A正确； B．由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的A和位于前面下方的B的原子分数坐标分别为(0，0，0)、(，0，)，则晶胞的边长为1，位于左面前方的C的原子分数坐标为(0，，)，B正确； C．以体心的钠为例，由图可知，该晶胞中12个Cl原子位于面上，且与体心的钠都等距，所以体心Na原子周围有12个Cl，C错误； D．由晶胞结构可知，晶胞中氯原子构成的多面体共有12个顶点，每个顶点为5个三角形所共有，则每个三角形平均占有的顶点为3×，所以多面体包含三角形的面的数目为=20，D正确； 故答案为：C。 3．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，四种元素可组成一种分子簇，其结构如图所示(小球大小表示原子半径相对大小)，W、X位于不同周期，X基态原子中未成对电子为2，Y、Z为金属元素且Z元素的简单离子在同周期中半径最小，Y与Z紧邻。下列说法正确的是 A．简单离子半径： B．W、Y组成的化合物为离子化合物 C．Z的氢氧化物能与强酸反应，但不和强碱反应 D．如图为该物质的一个晶胞，一个晶胞含有2个W原子 【答案】B 【分析】短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，X能形成2个共价键，X基态原子中未成对电子为2，X是O元素；W、X位于不同周期，W是H元素；Y、Z为金属元素且Z元素的简单离子在同周期中半径最小，Z为Al元素；Y与Z紧邻，Y是Mg元素； 【详解】A．电子层数相同，质子数越多半径越小，离子半径：，A错误； B．H、Mg可以形成离子化合物MgH2，B正确； C．Al(OH)3是两性氢氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应，C错误； D．图示为H、O、Mg、Al四种元素可组成的一种分子簇，图示为一个分子，不是晶胞，D错误； 答案选B。 4．碳化硅是一种半导体，一定条件下可由聚硅烷反应制得，反应过程为 。的晶胞结构如图所示，晶胞参数为a pm。下列说法错误的是 A．中为杂化 B．晶体中，C原子与C原子的最短距离为 C．晶体中，C、的配位数均为4 D．晶体的密度为 【答案】B 【详解】 A．中形成4个键，无孤电子对，为杂化，A正确； B．晶体中，C原子与C原子的最短距离为晶胞面对角线长度的，即，B错误； C．晶体中，与每个C原子距离最近且相等的原子有4个，与每个Si原子距离最近且相等的原子有4个，即二者配位数均为4，C正确； D．晶体中，C原子个数为4，Si原子个数为，根据晶胞密度计算公式： ，D正确； 答案选B。 5．的晶胞结构如图甲所示，将掺杂到的晶体中得到稀磁性半导体材料如图乙所示。下列说法中错误的是 A．图甲中原子位于原子构成的正四面体空隙中，填充率为 B．图乙中，a的分数坐标为，c点的分数坐标为 C．图甲中，的相对分子质量为M，晶体密度为，表示阿伏加德罗常数，则晶胞中距离最近的两个原子间距离为 D．掺杂之后，晶体中的原子个数比为 【答案】C 【详解】A．图甲中原子位于原子构成的正四面体空隙中，1个晶胞中有8个空隙，其中4个填充有原子，填充率为，A正确； B．图乙中，a的分数坐标为，则c点位于左侧面的面心上，故其分数坐标为，B正确； C．根据均摊原则，图甲中，原子数为、原子数为4，的相对分子质量为M，晶体密度为，表示阿伏加德罗常数，则晶胞的边长为；晶胞中距离最近的两个原子间距离为面对角线的一半，距离为，C错误； D．图乙中掺杂之后，晶胞中原子数为：，原子数为4，原子个数为：，故晶体中、、的原子个数比为，D正确； 故选C。 6．和O形成的一种化合物的晶胞结构如图甲所示。晶胞边长为为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．该化合物的化学式为 B．该晶体的密度为 C．晶胞中与等距且最近的有4个 D．图乙是该晶体晶胞结构的另一种表示 【答案】B 【详解】A．根据均摊原则，晶胞中Nb原子数为 、O原子数为，该化合物的化学式为，故A正确；     B．该晶体的密度为，故B错误； C．根据图示，晶胞中与等距且最近的有4个，故C正确；     D．图乙是该晶体O原子在面心建立的晶胞结构，故D正确； 选B。 7．为橄榄绿色结晶性粉末，不溶于水，主要用作搪瓷的密着剂和着色剂等，在冶金、显像管中也有应用。晶体结构如图1所示。人工制备的晶体(如图2)常存在缺陷：一个空缺，另有两个被两个所取代，其结果晶体仍呈电中性。已知某氧化镍样品组成为。下列说法错误的是 A．镍元素位于元素周期表的区 B．图1中距离最近且等距离的有12个 C．基态价层电子轨道表示式为 D．中与的物质的量之比为 【答案】D 【详解】A．Ni为第28号元素，位于元素周期表的Ⅷ族为d区，A正确； B．由结构图可知，晶胞中占据顶点和面心，以上面心O2-为中心，上面4个顶点和上下两个晶胞的面心8个，O2-周围与它距离相等且最近O2-的有12个，B正确； C．基态价层电子排布式为3d8，价层电子轨道表示式为，C正确； D．1mol中，为xmol，为ymol，x+y=0.88，2x+3y=2，得出x=0.64，y=0.24，二者的物质的量之比为8:3，D错误； 答案选D。 8．嫦娥三号卫星上的PIC元件(热敏电阻)的主要成分——钡钛矿的晶胞结构如图所示。若该晶体的密度为ρg/cm3，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．Ti4+位于O2-围成的正八面体的中心 B．Ba2+周围距离最近的O2-数目为12 C．两个O2-的最短距离为cm D．Ba2+与Ti4+之间的最短距离为×10-10pm 【答案】D 【分析】根据晶胞结构图可知，晶胞中Ti4+位于正方体中心，故每个晶胞中Ti4+个数为1个，Ba2+位于正方体8个顶点，故每个晶胞Ba2+个数为，O2-位于6个面心，每个晶胞中O2-个数为，故钡钛矿每个晶胞中Ba2+、Ti4+、O2-个数比为1∶1∶3，化学式可简写为BaTiO3，其摩尔质量M=233g/mol，晶体的密度为g/cm3，体积V=cm3，其晶胞边长为，据此解答。 【详解】A．O2-位于6个面心正好可围成正八面体，Ti4+位于体心，则Ti4+位于O2-围成的正八面体的中心，A正确； B．Ba2+位于正方体8个顶点，O2-位于6个面心，一个Ba2+周围等距的O2-共计个，B正确； C．O2-位于正方体6个面的面心，故两个O2-的最短距离为，即，C正确； D．Ba2+位于正方体顶点，Ti4+位于体心，则Ba2+与Ti4+的最短距离为，即=，D错误； 故选D。 9．近年来，钙钛矿太阳能电池以其高转换效率和潜在的低成本吸引了广泛的研究兴趣。钙钛矿材料一般指具有结构的化合物，其中A通常为有机阳离子或甲胺离子，B为铅或锡等金属离子，X为卤素离子。有一种新型钙钛矿太阳能电池材料，其组成为，该材料在光照下能够有效捕获光能并转化为电能，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．的A位离子为 B．晶胞中1个周围距离最近的数目为3 C．设晶胞边长为，则与之间最短的距离为 D．该为材料的钙钛矿太阳能电池对环境无污染 【答案】C 【分析】根据品跑结构示意图可知，Pb2+位于体心，一个晶胞含有一个Pb2+，位于8个顶点，则1个晶胞中含个， 位于6个面心，1个晶胞中含个，其组成为，据此分析； 【详解】A．的A位离子为，A错误； B．Pb2+位于体心，位于与之相邻的6个面的面心上，晶胞中1个周围距离最近的数目为6，B错误； C．与之间最短的距离为面对角线的一半，，C正确； D．该为材料含Pb，对环境有污染，D错误； 故选C。 10．在不同压强和温度下，固态氮分子相的晶胞结构如下表，相晶胞是立方晶胞，晶胞边长为apm，相晶胞是四方晶胞(晶胞边长有2种)。下列说法错误的是 分子相 相 相 温度和压强 ， ， 结构 A．继续增大压强，可能形成共价晶体结构的氮的同素异形体 B．相、相晶胞中原子个数之比为 C．相晶体密度为 D．图1晶胞与相晶胞相同 【答案】B 【详解】A．在通常状况下，N2分子内部以极强的共价键结合，分子间以较弱的范德华作用力结合。随着压强的不断增大，分子间距离不断被压缩。固体分子中分子间距逐渐接近于原子尺寸级别，且不同分子中相邻原子之间的相互作用逐渐增强。当分子间相互作用与分子内部的原子间共价作用相当时，分子内部原有的共价键会被破坏发生断裂，从而使得双原子分子结构发生解离，转变为原子相，A项正确； B．α相晶胞中平均含有4个分子，γ相晶胞中平均含有2个分子，此时原子个数之比=分子个数之比=2：1，B项错误； C．α相晶体密度== g·cm-3，C项正确； D．将α相晶胞向右平移半个晶胞即为图1，D项正确； 故选：B。 11．（多选）将电解水装置与燃料电池配合使用，可实现充放电的循环过程，应用于长寿命的航天器中，工作原理如图： 关于该循环系统下列说法正确的是 A．电解池中可选用来增强水的导电性 B．利用太阳能代替化石能源符合“低碳经济” C．太阳能电池帆板的主要成分为硅，单晶硅为分子晶体 D．该系统中存在着太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化 【答案】BD 【详解】A．电解水装置中电解质溶液不能用溶液，会在阳极放电生成，A错误； B．利用太阳能代替化石能源能减少的排放，符合“低碳经济”，B正确； C．太阳能电池帆板的主要成分为硅，单晶硅为共价晶体，C错误； D．由图可知，该系统中有太阳能电池、电解池、工作马达，存在着太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化，D正确； 故选BD。 12．（多选）物质的结构决定其性质。下列事实与解释相符的是 选项 事实 解释 A 一氟乙酸的大于一溴乙酸 的电负性比的大 B 原子间难以形成键 的原子半径较大，未杂化的轨道很难重叠 C 是非极性分子 原子处在4个原子所组成的正方形中心，键的极性的向量和为零 D 干冰的熔点低于 2个键的键能之和小于4个键的键能之和 A．A B．B C．C D．D 【答案】AB 【详解】A．氟的电负性大于溴的电负性，F吸电子能力强于Br，导致一氟乙酸的酸性大于一溴乙酸的酸性，故A正确； B．Ge原子的原子半径大，未杂化p轨道难以相互重叠形成π键，故B正确； C． 是正四面体结构，原子处在4个原子所组成的正四面体中心，键的极性的向量和为零，故是非极性分子，故C错误； D．干冰的熔点低于是因为是共价晶体，而干冰是分子晶体，故D错误。 答案选AB。 13．（多选）磷有多种同素异形体，其中白磷和黑磷(具有与石墨相似的层状结构)的结构如图所示，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．白磷和黑磷晶体中P原子杂化方式均为 B．31g白磷与31g黑磷中含有的P—P键数目均为1.5NA C．白磷的熔点高于黑磷 D．黑磷晶体属于共价晶体 【答案】CD 【详解】A．由图知，白磷和黑磷中，每个磷原子上均有3个P—P键和一个孤电子对，故P原子杂化方式均为，A正确； B．31g白磷与31g黑磷中，磷原子的物质的量均为1mol，平均每个磷原子形成的P—P键数目相同，均为1.5NA，B正确； C．黑磷晶体属于混合型晶体，而白磷属于分子晶体，故白磷的熔点低于黑磷，C错误； D．由于黑磷(具有与石墨相似的层状结构)的结构，因石墨为混合型晶体，故黑磷晶体属于混合型晶体，D错误； 故选CD。 14．Ⅰ．第ⅢA族元素B、Al、Ga等元素及其化合物在新材料、工农业生产等方面用途广泛。请回答： (1)基态Ga原子的价层电子排布式是 。 (2)下列说法不正确的是___________。 A．、中硼原子的杂化方式分别为和 B．分子中的C-Ga-C键角大小： C．与Al同周期的元素中，第一电离能比Al大的有5种 D．相同条件下在水中溶解度： (3)GaN的一种晶胞结构如图甲所示，若阿伏加德罗常数的值为，则该GaN晶体的密度为 (用含a、c、的式子表示)。 (4)金属Ga的化学性质与Al相似，工业上以粗镓为原料通过电解精炼制备Ga，电解精炼装置如图乙所示，阴极的电极反应式为 。 Ⅱ．SCR(选择性催化还原)技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的排放，其工作原理如图： (5)尿素水溶液热分解为和，该反应的化学方程式为 。 (6)当燃油中含硫量较高时，尾气中在作用下会形成，使催化剂中毒。用化学方程式表示的形成： 。 (7)是汽车尾气净化催化剂的关键成分，它能在还原气氛中供氧，在氧化气氛中耗氧，在尾气消除过程中发生着的循环，写出消除尾气(气体产物是空气的某一成分)的化学方程式： 。 【答案】(1) (2)BC (3) (4)或者 (5) (6) (7) 【详解】（1）镓31号元素，基态Ga原子的价层电子排布式是； （2）A．中B形成3个共价键且无孤电子对、中B形成4个共价键且无孤电子对，故其中硼原子的杂化方式分别为和，正确； B．中Ga形成3个共价键且无孤电子对，为sp2杂化，中Ga形成4个共价键且无孤电子对，为sp3杂化，则分子中的C-Ga-C键角大小：，错误； C．同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，但是镁原子价电子为3s2全满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，与Al同周期的元素中，第一电离能比Al大的有镁、硅、磷、硫、氯、氩6种，错误； D．氨能和水形成氢键，导致相同条件下在水中溶解度：，D正确； 故选BC。 （3）根据“均摊法”，晶胞中含个Ga，结合化学式，则含有2个N，则晶体密度为； （4）金属Ga的化学性质与Al相似，由图，阴极反应为在碱性条件下得到电子发生还原反应生成镓单质：； （5）尿素水溶液热分解为和，结合质量守恒，则反应物中含有水，该反应的化学方程式为：； （6）在作用下会形成，则反应为在一水合氨存在条件下，二氧化硫被氧气氧化为+6价硫得到硫酸铵，反应为； （7）尾气消除过程中发生着的循环，则消除尾气(气体产物是空气的某一成分，结合元素守恒，则产物为氮气)的反应为还原二氧化氮生成生成氮气，同时转化为，化学方程式：。 15．第ⅢA族元素及其化合物应用广泛。回答下列问题： (1)基态Ga原子的价层电子排布式为 。 (2)下列不同状态的硼中，失去一个电子需要吸收能量最多的是_______(填标号)。 A． B． C． D． (3)无机苯(分子式为，结构与苯类似，也有大π键)可借助下列方法合成： 下列说法正确的是_______(填标号)。 A．为含有极性键的极性分子 B．该合成反应中涉及键、B—Cl键的断裂和键的形成 C．将替换为，反应可得到 D．无机苯的二氯代物有3种 (4)硼具有缺电子性，硼形成的结构如图所示，则该离子中存在的作用力有 (填标号)。 A．离子键    B．极性键    C．非极性键 D．范德华力    E．氢键    F．配位键 (5)六方氮化硼晶体也被称为“白石墨”，具有和石墨晶体相似的层状结构(如下图所示)。 ①比较B和N的电负性大小，并从原子结构角度说明理由： 。 ②分析六方氮化硼晶体层间是否存在化学键并说明依据： 。 (6)超高热导率半导体材料砷化硼(BAs)的立方晶胞结构如下图所示，则1号砷原子的原子坐标为 。若晶胞中As原子到B原子最近距离为apm，则该晶体的密度 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。 【答案】(1)4s24p1 (2)C (3)B (4)BEF (5) B和N电子层数相同，核电核数B<N，原子半径B>N，原子核对键合电子的吸引作用B<N，故电负性：B<N 层内B原子与N原子的核间距为145pm，层间距离为333pm，层间距离远大于核间距离，说明层间没有化学键相连 (6) （，，） 【详解】（1）Ga为31号元素，基态Ga原子的价层电子排布式为：4s24p1； （2） B的原子序数是5，基态B原子电子排布式1s22s22p1，其失去第二个电子更难，吸收能量更大，为2s填满的较稳定结构，失去电子较更难，故选C； （3）A．中B原子的价层电子对数为，sp2杂化，空间构型为平面三角形，正负电荷重心重合，为含有极性键的非极性分子，错误； B．由图，该合成反应中涉及键、B—Cl键的断裂和键的形成，正确； C．由图，反应②生成物中氢来自NaBH4中H，而非来自氯化铵，则将替换为，反应不会得到，错误； D．无机苯的二氯代物有4种，错误； 故选B； （4）该离子中存在的作用力有B-O、O-H极性键；硼具有缺电子性，则在该离子中氧能提供电子对形成配位键；当氢原子连接在电负性大且原子半径小的原子（例如氟、氧、氮）上时，可以形成氢键，故还会形成氢键；故选BEF； （5）①B和N电子层数相同，核电核数B<N，原子半径B>N，原子核对键合电子的吸引作用B<N，故电负性：B<N； ②六方氮化硼晶体具有和石墨晶体相似的层状结构，比较两者结构中距离参数；层内B原子与N原子的核间距为145pm，层间距离为333pm，层间距离远大于核间距离，说明层间没有化学键相连； （6）由图，1号砷原子在xyz轴上投影坐标分别为、、，则原子坐标为（，，）；晶胞中As原子到B原子最近距离为apm，此距离为体对角线的四分之一，则晶胞参数为，据“均摊法”，晶胞中含个B、4个As，则晶体密度为。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$