专题2 选择题专攻 3.晶体结构 （课件）-【步步高】2024年高考化学大二轮专题复习与增分策略（新高考，江苏专用）

3.晶体结构 选择题专攻 核心精讲 01 1.常见共价晶体结构分析 (1)金刚石 ①每个C与相邻4个C以共价键结合，形成正四面体结构； ②键角均为109°28′； ③最小碳环由6个C组成且6个C不在同一平面内； ④每个C参与4个C—C的形成，C原子数与C—C数之比为1∶2。 3 (2)SiO2 ①每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构； ②每个正四面体占有1个Si，4个“ O”，因此二氧化硅晶 体中Si与O的个数之比为1∶2； ③最小环上有12个原子，即6个O、6个Si。 (3)SiC、BP、AlN 每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构。 2.常见分子晶体结构分析 (1)干冰 ①8个CO2位于立方体的顶角且在6个面的面心各有 1个CO2； ②每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个。 (2)白磷 面心立方最密堆积。 5 3.常见离子晶体结构分析 典型离子晶体模型的配位数 晶体 晶胞 配位数 NaCl   Na＋、Cl－的配位数均为6 CsCl   Cs＋、Cl－的配位数均为8 6 晶体 晶胞 配位数 ZnS   Zn2＋、S2－的配位数均为4 CaF2   Ca2＋( )的配位数为8；F－( )的配位数为4 7 [知识拓展]　晶格能 (1)定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能量。晶格能是反映离子晶体稳定性的数据，可以用来衡量离子键的强弱，晶格能越大，离子键越强。 (2)影响因素：晶格能的大小与阴阳离子所带电荷数、阴阳离子间的距离、离子晶体的结构类型有关。离子所带电荷数越多，半径越小，晶格能越大。 (3)对离子晶体性质的影响：晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。 真题演练 02 1 2 3 4 5 1.(2023·新课标卷，9)一种可吸附甲醇的材料，其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶体结构如下图所示，其中[C(NH2)3]＋为平面结构。 下列说法正确的是 A.该晶体中存在N—H…O氢键 B.基态原子的第一电离能：C<N<O C.基态原子未成对电子数：B<C<O<N D.晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同 √ 1 2 3 4 5 由晶体结构图可知，[C(NH2)3]＋中的 —NH2的H与[B(OCH3)4]－中的O形成 氢键，因此，该晶体中存在N—H…O 氢键，A正确； 同一周期元素原子的第一电离能从左到右呈递增趋势，但是第ⅡA、ⅤA族元素的原子结构比较稳定，其第一电离能高于同周期的相邻元素的原子，因此，基态原子的第一电离能从小到大的顺序为C<O<N，B不正确； 1 2 3 4 5 B、C、O、N的未成对电子数分别为1、 2、2、3，因此，基态原子未成对电子 数：B<C＝O<N，C不正确； [C(NH2)3]＋为平面结构，则其中的C和 N原子轨道杂化类型为sp2；[B(OCH3)4]－中B与4个O形成了4个σ键，B没有孤电子对，则B的原子轨道杂化类型为sp3；[B(OCH3)4]－中O分别与B和C形成了2个σ键，O原子还有2个孤电子对，则O的原子轨道的杂化类型均为sp3；综上所述，晶体中B、О和N原子轨道的杂化类型不相同，D不正确。 1 2 3 4 5 2.(2023·北京，1)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。 下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说 　法正确的是 A.三种物质中均有碳碳原子间的σ键 B.三种物质中的碳原子都是sp3杂化 C.三种物质的晶体类型相同 D.三种物质均能导电 √ 1 2 3 4 5 金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化，石墨中所有碳原子均采用sp2杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，B项错误； 金刚石为共价晶体，石墨为混合 型晶体，石墨炔为分子晶体，C 项错误； 金刚石不能导电，D项错误。 1 2 3 4 5 3.(2023·湖南，11)科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示，该立方晶胞参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是 A.晶体最简化学式为KCaB6C6 B.晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个 C.晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面 √ K＋位于晶胞顶角，Ca2＋位于体心，则晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个，B正确； 根据晶胞结构可知，晶胞中B和C原子构成的多面体有14个面，C错误； 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 4.(2023·山东，5)石墨与F2在450 ℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是 A.与石墨相比，(CF)x导电性增强 B.与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强 C.(CF)x中C—C的键长比C—F短 D.1 mol (CF)x中含有2x mol共价单键 √ 1 2 3 4 5 石墨晶体中每个碳原子上未参与杂化的1个2p 轨道上电子在层内离域运动，故石墨晶体能 导电，而(CF)x中没有未参与杂化的2p轨道上 的电子，故与石墨相比，(CF)x导电性减弱， A错误； 石墨层间插入F后形成的C—F键长短，键能极大，分子结构稳定性增强，抗氧化性增强，B正确； 1 2 3 4 5 已知C的原子半径比F的大，故可知(CF)x中 C—C的键长比C—F的长，C错误； 由题干结构示意图可知，在(CF)x中每个C与 周围的3个碳原子、1个F原子形成共价键， 每个C—C被2个碳原子共用，即1 mol (CF)x中含有2.5x mol共价单键，D错误。 1 2 3 4 5 5.(2022·湖北，9)某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是 A.Ca2＋的配位数为6 B.与F－距离最近的是K＋ C.该物质的化学式为KCaF3 D.若F－换为Cl－，则晶胞棱长将改变 √ 1 2 3 4 5 Ca2＋的配位数为与其距离最近且等距离的F－的个数，如图所示，Ca2＋位于体心，F－位于面心，所以Ca2＋的配位数为6，A正确； F－与Cl－半径不同，替换后晶胞棱长将改变，D正确。 考向预测 03 1 2 3 4 5 6 1.根据量子力学计算，氮化碳结构有五种，其中一种氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示，下列有关氮化碳的说法不正确的是 A.氮化碳属于共价晶体 B.氮化碳的化学式为C3N4 C.该晶体的熔点比金刚石的熔点低 D.每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连 √ 1 2 3 4 5 6 根据晶体硬度超过金刚石，具有网状结构这些特点确定该物质为共价晶体，A项正确； 该晶体与金刚石晶体均为共价晶体，r(N)<r(C)，C—N键长短，C—N键能大于C—C，该晶体的熔、沸点高于金刚石，C项错误。 1 2 3 4 5 6 2.高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为0价，部分为－2价。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞，则下列说法正确的是 √ 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 3.砷化镓(GaAs)作为第二代半导体材料的代表，是目前研究最成熟、生产量最大的半导体材料。GaAs晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm，下列说法正确的是 A.GaAs属于离子晶体 B.基态砷原子价层电子轨道表示式为 C.As的配位数为4 √ 1 2 3 4 5 6 由GaAs晶胞结构图可知，该晶胞含有Ga原子和As 原子，微粒间的作用力是共价键，属于共价晶体， A错误； 基态砷原子价层电子轨道表示式为 　　，B错误； 与砷原子距离最近的镓原子的个数为4，则As的配位数为4，C正确； 1 2 3 4 5 6 4.作为储氢材料的镧镍合金被广泛应用于电动车辆，某种镧镍合金储氢后所得晶体的化学式为LaNi5H6，晶胞结构如图，晶胞参数为a，下列有关表述不正确的是 A.Z表示的微粒为H2 B.每个X周围最近且等距离的X有6个 C.若A的原子分数坐标为(0,0.5,0.5)，B的原子分数 　坐标为(0.75,0.75,0)，则C的原子分数坐标为(1,0.5,1) D.若四条竖直棱的棱心位置均插入Z，则晶体的化学式为LaNi5H7 √ 1 2 3 4 5 6 从图中可以看出，每个X周围最近且等距离的X在顶角，数目为6，B正确； 若A的原子分数坐标为(0,0.5,0.5)，B的原子分数坐标为(0.75,0.75,0)，则坐标原点为底面左下角的X，晶胞参数为1，所以C的原子分数坐标为(1,0.5,1)，C正确； 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 5.几种常见的晶胞或结构(CaF2、NH4Cl、AlCl3)如图，下列说法错误的是 A.图1所示晶胞中阳、阴离子的配位数分别为8和4 B.熔点：图2所示物质<图1所示物质 C.图3所示晶胞中与体心原子等距离且最近的顶点原子有8个 D.NH4Cl可与H－反应生成NH4H，NH4Cl和NH4H均是共价化合物 √ 1 2 3 4 5 6 由题意判断图1为CaF2的晶胞，图2为AlCl3的结构，图3为NH4Cl的晶胞。图1中顶角和面心是Ca2＋，体内较大的小球表示F－，距离Ca2＋最近且等距离的F－有8个，则Ca2＋的配位数为8，距离F－最近且等距离的Ca2＋有4个，则F－的配位数为4，故A正确； 1 2 3 4 5 6 图1为CaF2的晶胞，CaF2是离子化合物，图2为AlCl3的结构，AlCl3是共价化合物，离子化合物的熔点一般高于共价化合物，则CaF2的熔点高于AlCl3，故B正确； 由图3可看出，与体心原子等距离且最近的顶点原子有8个，故C正确； NH4H、NH4Cl均为离子化合物，故D错误。 1 2 3 4 5 6 6.有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是 A.在NaCl晶体(图甲)中，距Na＋最近的Cl－ 　围成正八面体 B.该气态团簇分子(图乙)的分子式为EF或 　FE C.在CO2晶体(图丙)中，一个CO2分子周围 　有12个CO2分子紧邻 D.在碘晶体(图丁)中，存在的作用力有非 　极性键和范德华力 √ 1 2 3 4 5 6 在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个，分别位于Na＋的上、下、左、右、前、后，围成正八面体，A正确； 乙是一个分子，不是晶胞，所以分子式为E4F4或F4E4，B错误； 碘晶体中，有碘分子内部的碘原子间的非极性共价键，还有碘分子间的范德华力，D正确。 D.晶体的密度为 g·cm－3 根据晶胞结构可知，其中K个数：8×＝1，Ca个数：1，B个数：12×＝6，C个数：12×＝6，故其最简化学式为KCaB6C6，A正确； 该晶胞含1个KCaB6C6，则晶胞质量为 g，晶胞体积为a3×10－30 cm3，则其密度为g·cm－3，D正确。 F－与K＋的最近距离为棱长的，F－与Ca2＋的最近距离为棱长的，所以与F－距离最近的是Ca2＋，B错误； K＋位于顶角，个数为×8＝1，F－位于面心，个数为×6＝3，Ca2＋位于体心，个数为1，综上，该物质的化学式为KCaF3，C正确； 晶体中每个C与4个N相连而一个N被3个碳 原子共用则每个碳原子均摊的氮原子个数为× 4＝，则化学式为C3N4，B、D项正确； A.超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有4个K＋和4 个O B.晶体中每个K＋周围有8个O，每个O周围有8个K＋ C.晶体中与每个K＋距离最近的K＋有8个 D.晶体中与每个K＋距离最近的K＋有6个 有12个O位于棱上，1个O处于体心，则晶胞中含 有O的个数为12×＋1＝4，所以超氧化钾的化学式 为KO2； 晶体中每个K＋周围有6个O，每个O周围有6个K＋，晶体中与每个K＋距离最近的K＋有12个。 由题中的晶胞结构知：有8个K＋位于顶点，6个K＋ 位于面心，则晶胞中含有的K＋的个数为8×＋6× ＝4； D.该晶体密度为g·cm－3 根据均摊法，砷原子的个数为4，镓原子的个数为8×＋6×＝4，则该晶体的密度为 g·cm－3＝ g·cm－3，D错误。 晶胞含X个数为8×＝1，含Y个数为8×＋1＝5，含Z个数为8×＋2×＝3，对照晶体的化学式LaNi5H6，可得出Z表示的微粒为H2，A正确； 若四条竖直棱的棱心位置均插入Z，则与原晶胞比，增加Z的个数为4×＝1，而Z为H2，所以晶体的化学式为LaNi5H8，D不正确。 $$