强化练8 晶体结构的分析应用（word练习）-【精讲精练】2025年高考化学二轮专题辅导与训练

强化练(八)　晶体结构的分析应用 [对应题型集训P179] 1．(2024·河南鹤壁模拟)氧化铈(CeO2)常用作玻璃工业添加剂，在其立方晶胞中掺杂Y2O3，Y3＋占据原来Ce4＋的位置，可以得到更稳定的结构，这种稳定的结构使得氧化铈具有许多独特的性能。CeO2晶胞中Ce4＋与最近O2－的核间距为a pm，下列说法正确的是(　　) 已知：O2－的空缺率＝×100% A．已知M点原子的分数坐标为(0,0,0)，则N点原子的分数坐标为(1,0,1) B．CeO2晶胞中与Ce4＋最近且等距的Ce4＋的个数为6 C．CeO2晶体的密度为g·cm－3 D．若掺杂Y2O3后得到n(CeO2)∶n(Y2O3)＝0.8∶0.1的晶体，则此晶体中O2－的空缺率为5% 解析　M点原子的分数坐标为(0,0,0)，由图可知， N点原子的分数坐标为(1,1,1)，故A错误；根据图示，CeO2晶胞中与Ce4＋最近且等距的Ce4＋的个数为12，故B错误；根据均摊原则，CeO2晶胞中Ce4＋的数目为4，O2－的数目为8，Ce4＋与最近O2－的核间距为a pm，是体对角线的，即边长为 pm，密度为：＝ g/cm3，故C错误；氧化铈(CeO2)晶胞中掺杂Y2O3，Y3＋占据原来Ce4＋的位置，未掺杂之前，每个晶胞中由4个Ce,8个O，若掺杂Y2O3后得到n(CeO2)∶n(Y2O3)＝0.8∶0.1的晶体，每个晶胞中Ce和Y共4个时，含有4×(0.8×2＋0.1×3)＝7.6个O，则此晶体中O2－的空缺率为×100%＝5%，故D正确。 答案　D 2．(2024·湖北黄冈中学模拟)钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示： 下列说法错误的是(　　) A．该超导材料的最简化学式为KFe2Se2 B．Fe原子的配位数为3 C．该晶胞参数a＝b＝0.4 nm、c＝1.4 nm，则该晶体的密度为×1021 g·cm－3 D．Se为第四周期ⅥA族元素，位于周期表p区 解析　据“均摊法”可知，晶胞中所含K个数8×＋1＝2，所含Fe个数8×＝4，所含Se个数8×＋2＝4，所以该超导材料的最简化学式为KFe2Se2，故A正确；Se的配位数为4，Se与Fe原子的个数比为1∶1，所以Fe原子的配位数也为4，故B错误；一个晶胞中含2个K、4个Se、4个Fe，该晶胞参数a＝b＝0.4 nm、c＝1.4 nm，则该晶体的密度为×1021g·cm－3，故C正确；Se的原子序数为34，为第四周期ⅥA族元素，位于周期表p区，故D正确。 答案　B 3.(2024·武汉洪山中学模拟)Li2S是锂电池的一种新型固体电解质，为立方晶系晶体。离子位置按图示坐标如下(已知晶胞参数为a pm，NA为阿伏加德罗常数的值)： Li＋：(0.25,0.25,0.25)；(0.25,0.75,0.25)；(0.75，0.25,0.25)；(0.75,0.75,0.25) S2－：(0,0,0)；(0,0.5,0.5)；(0.5,0.5,0)；(0.5,0,0.5) 下列关于Li2S晶体的说法错误的是(　　) A．由离子坐标可知，S2－处于晶胞顶角与面心 B．硫化锂晶胞沿z轴投影的俯视图(“○”表示Li＋，“●”表示S2－)为 C．晶体中Li＋的配位数为8，S2－的配位数为4 D．晶体的密度ρ＝ g·cm－3 解析　根据硫离子的分数坐标参数，硫离子位于晶胞的面心、顶角；根据锂离子的分数坐标参数，锂离子位于晶胞的内部。由分析得，S2－处于晶胞顶角与面心，故A正确；硫离子位于晶胞的面心、顶角，锂离子位于晶胞的内部，硫化锂晶胞沿z轴投影的俯视图(“○”表示Li＋，“●”表示S2－)为，故B正确；晶体中Li＋的配位数为4，S2－的配位数为8，故C错误；由“均摊法”可知，晶胞中Li＋有8个，S2－有4个，质量为m＝，密度为ρ＝ g·cm－3，故D正确。 答案　C 4．铈(Ce，镧系元素)的氧化物是常用的催化剂，能用于汽车尾气的净化。两种铈的氧化物的晶胞结构(晶胞参数均为a nm)如图a和图b所示。图b晶胞中存在O缺陷，其中Ce的化合价有＋3和＋4。已知NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　) A．Ce位于元素周期表的ds区 B．图a晶胞中Ce的配位数为4 C．图a表示的晶体的摩尔体积为 m3·mol－1 D．图b晶胞中化合价为＋3的Ce的数目为2 解析　铈为镧系元素位于d区，A错误；如题图所示，图a晶胞中Ce的配位数为8，B错误；根据“均摊法”，图a中Ce原子个数为：8×＋6×＝4，O原子的个数为8，每个晶胞的体积为(a×10－9)3 m3, 故晶体的摩尔体积为：＝ m3·mol－1，C错误；图b中，Ce原子个数为：8×＋6×＝4，O原子的个数为：7，Ce的化合价有＋3和＋4，则根据化合价代数和为0，＋3 的Ce的数目为2，D正确。 答案　D 5．(2024·湖北黄石第二中学一模)铊中毒的特效药普鲁士蓝的部分结构如图1所示，记为Ⅰ型立方结构。将Ⅰ型立方结构平移、旋转、并置，可得到晶体的晶胞(如图2，记为Ⅱ型立方结构，下层左后的小立方体g未标出)。下列说法正确的是(　　) A．若Fe2＋位于Ⅱ型立方结构的棱心和体心，则Fe3＋位于Ⅱ型立方结构的顶点和面心 B．每个普鲁士蓝晶胞中含6个π键 C．从结构上分析，基态Fe2＋比基态Fe3＋相对更稳定 D．若KFe[Fe(CN)6]的摩尔质量为M g·mol－1，该蓝色晶体密度为ρ g·cm－3，Ⅱ型立方结构的边长为a nm，则阿伏加德罗常数的值可表示为×1030 解析　结合晶胞结构，根据Fe2＋和Fe3＋相对位置可知，若Fe2＋位于Ⅱ型立方结构的棱心和体心，则Fe3＋位于Ⅱ型立方结构的顶点和面心，A正确；根据普鲁士蓝晶胞中切出的结构图可知，每个晶胞中含24个CN－，每个CN－中含2个π键，共计48个 ，B错误；基态Fe2＋价层电子对数是3d6，基态Fe3＋价层电子对数是3d5，核外电子排布处于半充满的稳定状态，所以基态Fe3＋比基态Fe2＋相对更稳定，C错误；若KFe[Fe(CN)6]的摩尔质量为M g·mol－1，该蓝色晶体密度为ρ g·cm－3，Ⅱ型立方结构的边长为a nm，则阿伏加德罗常数的值可表示为NA＝×1021，D错误。 答案　A 6．半导体材料硒化锌的晶胞如图所示。通过晶体衍射测得晶胞中，面心上硒与顶点硒之间距离为a nm，NA代表阿伏加德罗常数的值。以晶胞参数为单位长度建立坐标系，在ZnSe晶胞坐标系中，A点硒原子坐标为，B点锌原子坐标为。下列说法错误的是(　　) A．晶胞中与Se等距离且距离最近的Se原子有12个 B．C的原子坐标参数为 C．Se与Zn原子之间的最近距离为a nm D．硒化锌晶体密度为×1021 g·cm－3 解析　晶胞中与Se等距离且距离最近的Se即顶点的Se与面心Se原子一共有12个，A正确；由于B点锌原子坐标为，C的原子坐标参数为， B错误；Se与Zn原子之间的最近距离为体对角线的，由于面心上硒与顶点硒之间距离为a nm，则体对角线的为a nm，C正确；硒化锌晶体密度为＝×1021 g·cm－3，D正确。 答案　B 7．二氧化铈(CeO2)作为一种脱硝催化剂，能在Ce4＋和Ce3＋之间改变氧化状态，将NO氧化为NO2，并引起氧空位的形成，得到新的铈氧化物[Cex(Ⅲ)Cey(Ⅳ)Oz]。当二氧化铈晶胞发生如下图变化时，有关说法错误的是(　　) A．铈位于氧原子形成的八面体空隙中 B．生成新的铈氧化物中x、y、z的最简整数比为2∶2∶7，当1 mol CeO2发生变化时，可吸收标况下NO的体积为5.6 L C．晶胞的俯视图为 D．若晶胞边长为a pm，则CeO2晶体的密度为×1030g/cm3(NA表示阿伏加德罗常数的值) 解析　以上底面心Ce原子为研究对象，根据图示可知在一个晶胞中，与Ce距离相等且最近的O原子有4个，由于通过该平面的Ce原子可形成2个晶胞，因此与该Ce距离相等且最近的O原子有8个，这8个O原子形成的是立方体结构，铈位于氧原子形成的立方体空隙中，A错误；根据图示可知[Cex(Ⅲ)Cey(Ⅳ)Oz]晶胞中含有Ce原子数目是8×＋6×＝4；含有的O原子数为1×7＝7，＝＝；根据化合物中元素化合价代数和为0，可知3x＋4y＝2z，两式联立，x＝y,2z＝7x，所以在生成新的铈氧化物中x、y、z的最简整数比为2∶2∶7。当1 mol CeO2发生变化时，0.5 mol Ce元素的化合价由＋4价变为＋3价，N元素化合价由＋2价NO变为＋4价NO2，根据化合价升降总数相等，可知关系式为2CeO2～NO，可吸收的NO的物质的量为n(NO)＝＝0.25 mol，因此可吸收标况下NO的体积为0.25 mol×22.4 L/mol＝5.6 L，B正确；根据CeO2晶胞中各个原子的相对位置，可知其俯视图为，C正确；根据晶胞结构可知：在CeO2晶胞中含有Ce为8×＋6×＝4；含有的O原子数为8，因此一个晶胞中含有4个CeO2，由于晶胞边长为a pm，则该晶胞的密度ρ＝＝ g/cm3＝×1030g/cm3，D正确。 答案　A 8．(2024·合肥三模)Cu＋催化的叠氮化物­炔烃环加成和催化剂CuCl的晶胞结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A．图中a分数坐标为(0,0,0)，则图中b的分数坐标为 B．叠氮化物­炔烃环加成反应只有σ键的断裂与形成 C．CuCl晶体中Cl－的配位数为4 D．基态Cu＋的核外电子排布式为[Ar]3d94s1 解析　图中a分数坐标为，则a为原点，b在上底面面心，图中b的分数坐标为，A项错误；叠氮化物­炔烃环加成反应只有π键的断裂与σ键的形成，B项错误；每个Cl－周围有4个Cu＋，故Cl－的配位数为4，C项正确；Cu元素原子序数为29，基态Cu＋的核外电子排布式为[Ar]3d10，D项错误。 答案　C 9．已知镁铁氢化物的结构如图所示(氢未画出)，晶胞参数a＝645 pm，Mg原子间的最近距离为晶胞参数的一半，H原子以正八面体的配位模式有序分布在Fe原子周围。设阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是(　　) A．该镁铁氢化物的化学式为Mg2FeH5 B．所含元素的第一电离能：Mg>Fe>H C．晶胞中与Fe原子距离最近且等距的Mg原子有4个 D．镁铁氢化物中氢的密度是标准状况下的氢气密度的倍 解析　根据均摊原则，晶胞中Mg原子数为8、Fe原子数为4，每个Fe原子周围有6个H，该镁铁氢化物的化学式为Mg2FeH6，故A错误；所含元素的第一电离能：Fe>Mg>H，故B错误；根据图示，晶胞中与Fe原子距离最近且等距的Mg原子有8个，故C错误；镁铁氢化物中氢的密度为 g/cm3 ，标准状况下氢气的密度为 g/cm3；镁铁氢化物中氢的密度是标准状况下的氢气密度的倍，故D正确。 答案　D 10．(2024·湖北武昌区检测)化合物Q是一种潜在热电材料，其晶胞结构如图甲所示，沿x、y、z轴方向的投影均如图乙所示。Q最简式的式量为Mr，晶体密度为ρ g·cm－3。下列说法错误的是(　　) 甲 乙 A．Q的化学式为K2SeBr6 B．K＋位于阴离子构成的四面体空隙内 C．Q固体颗粒的X射线衍射图谱有尖锐的衍射峰 D．相邻K＋之间的最短距离为××107 nm 解析　由题图可知，位于晶胞的顶角和面心，K位于晶胞内部，将晶胞等分为8个小正方体，K位于小正方体的体心，利用“均摊法”可知：晶胞中共有8×＋6×＝4个， K有8个，据此进行判断。根据分析可知，Q的化学式为K2SeBr6，故A正确； 由晶胞的结构图可知和K＋的位置，K＋位于阴离子构成的四面体空隙内，故B正确；构成 Q固体颗粒的微观粒子在三位空间里呈现周期性有序排列，故为晶体，则其X射线衍射图谱有尖锐的衍射峰，故C正确；根据图可知，相邻K＋之间的最短距离为晶胞边长的一半，由分析知，晶胞的质量为 g，设晶胞边长为a，则a＝×107 nm，则相邻K＋之间的最短距离为××107nm，故D错误。 答案　D 11. (2024·湖北十堰调研)新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。两种常见储氢合金的晶胞结构如图所示。设阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是(　　) A．图中涉及的四种元素均为d区元素 B．图b晶体的化学式为La5Ni C．图a晶体晶胞边长为d pm，该合金的密度为×1021g·cm－3 D．图a晶体储氢时，储存的氢相当于H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则含24 g Mg的该储氢合金储存的H2在标准状况下的体积约为11.2 L 解析　Mg为s区元素、Fe、La、Ni为d区元素，A错误；根据“均摊法”，图b晶体中La个数为8×＝1，Ni个数为1＋8×＝5，化学式为LaNi5，B错误；Fe位于顶点和面心，其个数：8×＋6×＝4；Mg位于晶胞内，个数为8；晶胞质量：＝ g，晶胞体积：(d×10－10)3cm3，则晶胞密度： g·cm－3，C错误；若该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则1个晶胞中含氢分子个数：1＋12×＝4，则晶胞化学式：Mg2FeH2，则含Mg 24 g (1 mol)的该储氢合金储存的H2在标准状况下的体积约为11.2 L，D正确。 答案　D 12．FeS2的晶胞结构如图所示。已知：晶胞边长为a pm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述错误的是(　　) A．FeS2中存在离子键和非极性键 B. 相邻两面心间距离等于a pm C．S周围等距离且最近的Fe2＋有6个 D. 该晶胞的密度为×1030 g·cm－3 解析　阴离子S中硫原子之间为非极性键，阴离子S和阳离子Fe3＋间为离子键，A项正确；相邻两面心间距离等于面对角线一半，即为a pm，B项错误；观察图示知，阴离子周围等距离且最近的阳离子有6个，C项正确；根据晶胞结构图知，1个晶胞含4个FeS2，根据密度公式计算：ρ＝×1030 g·cm－3，D项正确。 答案　B 13．碳化钼是碳原子嵌入金属钼的原子间隙形成的化合物，其晶胞结构如图所示，已知晶胞参数为a pm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　) A．该晶体的化学式是MoC B. 碳原子位于Mo形成的八面体空隙中 C．图中X、Y原子间的距离为a pm D. 该晶胞的密度是 g·cm－3 解析　由晶胞结构可知，Mo的个数为8×＋6×＝4，C的个数为12×＋1＝4，该晶体的化学式是MoC，A正确；由晶胞结构可知，碳原子位于Mo形成的八面体空隙中，B正确；已知晶胞参数为a pm，X、Y原子间的距离为 pm＝a pm，C错误；由晶胞结构可知，Mo的个数为8×＋6×＝4，C的个数为12×＋1＝4，已知晶胞参数为a pm，该晶胞的密度是 g·cm－3＝ g·cm－3，D正确。 答案　C 学科网（北京）股份有限公司 $$