2025届高三化学一轮复习 课时作业17　晶体结构与性质

课时作业17　晶体结构与性质 一、选择题（每小题只有1个选项符合题意） 1. 下列说法不正确的是（　　） A．Na2O中离子键的百分数为62%，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体 B．Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上与纯粹的离子晶体接近 C．Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理 D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型 2．化合物形成的晶体结构多种多样。如图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是（　　） A．①④ B．②③ C．①② D．④⑤ 3．美国Lawrece Liermore国家实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的共价晶体，下列关于CO2的共价晶体说法，正确的是（　　） A．CO2的共价晶体和分子晶体互为同分异构体 B．在一定条件下，CO2共价晶体转化为CO2分子晶体是物理变化 C．CO2的共价晶体和CO2分子晶体具有相同的物理性质和化学性质 D．在CO2的共价晶体中，每一个C原子结合4个O原子，每一个O原子跟两个C原子相结合 4．铁有δ、γ、α三种同素异形体，如下图所示，三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法不正确的是（　　） A．将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同 B．α­Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个 C．若δ­Fe晶胞边长为a cm，α­Fe晶胞边长为b cm，则两种晶体密度比为2b3∶a3 D．δ­Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个 5．我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体，晶胞结构如图。下列说法正确的是（　　） A．11BN 和10BN的性质无差异 B．该晶体具有良好的导电性 C．该晶胞中含有14个B原子，4个N原子 D．N原子周围等距且最近的N原子数为12 6．硫化锂是目前正在开发的锂离子电池的新型固体电解质，为立方晶系晶体。离子位置按图示坐标系为：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）；（0.5，0.5，0）；（0.5，0，0.5）；（0，0.5，0.5）；…则硫化锂晶胞沿z轴投影的俯视图（其中“”表示Li＋，“”表示S2－）为（　　） 7．下列有关说法不正确的是（　　） A．四水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键 B．CaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋ C．H原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动 D．Kr的晶胞如图4所示，Kr的配位数为12 8．钙钛矿是以俄罗斯矿物学家Perovski的名字命名的，最初单指钛酸钙这种矿物[如图（a）]，此后，把结构与之类似的晶体（化学式与钛酸钙相同）统称为钙钛矿物质。某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导材料的结构如图（b）所示，其中A为CH3NH，另两种离子为I－和Pb2＋。 下列说法错误的是（　　） A．钛酸钙的化学式为CaTiO3 B．图（b）中，X为Pb2＋ C．CH3NH中含有配位健 D．晶胞中与每个Ca2＋紧邻的O2－有12个 9．利用反应CCl4＋4NaC（金刚石）＋4NaCl可实现人工合成金刚石。下列关于该反应的说法错误的是（　　） A．C（金刚石）属于共价晶体 B．该反应利用了Na的强还原性 C．CCl4和C（金刚石）中的C的杂化方式相同 D．NaCl晶体中每个Cl－周围有8个Na＋ 10．锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断正确的是（　　） A．该晶体属于离子晶体 B．该晶胞中Zn2＋和S2－数目不相等 C．阳离子的配位数为6 D．氧化锌的熔点小于硫化锌 11．已知金属钠和氦可形成化合物，该化合物晶胞如图所示，其结构中Na＋按简单立方分布，形成Na8立方体空隙，电子对（2e－）和氦原子交替分布填充在小立方体的体心。下列说法中错误的是（　　） A．该晶胞中的Na＋数为8 B．该化合物的化学式[Na＋]2He[e2]2－ C．若将氦原子放在晶胞顶点，则所有电子对（2e－）在晶胞的体心 D．该晶胞中距Na＋最近的He原子数目为4 二、非选择题 12．（1）LiFeAs可组成一种新型材料，其立方晶胞结构如图所示。若晶胞参数为a nm，A、B处的两个As原子之间距离为　　　　 nm，请在z轴方向投影图中画出铁原子的位置，用“·”表示。 （2）砷化硼是近期受到广泛关注的一种Ⅲ—Ⅴ半导体材料。砷化硼为立方晶系晶体，该晶胞中原子分数坐标为 B：（0，0，0）；；；…… As：；；； 请在图中画出砷化硼晶胞的俯视图，已知晶体密度为d g·cm－3，As半径为a pm，假设As、B原子相切，则B原子的半径为　　　　　　　　　　　　　　 pm（写计算表达式）。 13．（1）某种磁性氮化铁的结构如图1所示，N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中。其中铁原子周围距离最近且相等的铁原子个数为　　　　；六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该磁性氮化铁晶体的密度为　　　　　　　　　 g·cm－3（列出计算式即可）。 （2）Cu2O的晶胞结构如图2所示。回答下列问题： ①该晶胞中原子坐标参数A为（0，0，0），B为（1，0，0），C为。则D的坐标参数为　　　　　 　　　，它代表　　　　原子（填元素名称）。 ②若Cu2O晶体的密度是d g·cm－3，Cu＋和O2－的半径分别是a pm、b pm，阿伏加德罗常数的值是NA，d＝　　　　 g·cm－3（用a、b、NA的代数式表示）。 （3）LiFePO4的晶胞结构示意图如（a）所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有　　　　个。 电池充电时，LiFePO4脱出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，结构示意图如（b）所示，则x＝　　　　，n（Fe2＋）∶n（Fe3＋）＝　　　　。 课时作业17　晶体结构与性质 1．解析：Al2O3、SiO2均是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理，C项不正确。 答案：C 2．解析：②③⑤的结构都是向外延伸和扩展的，而①和④的结构没有这种特点，所表示的物质最有可能是分子晶体，A项符合题意。 答案：A 3．解析： 二氧化碳共价晶体中不含分子，故A错误；CO2共价晶体转化为CO2分子晶体，结构已发生改变，且二者的性质也有较大差异，故二者是不同的物质，所以二者的转变是化学变化，故B错误；CO2共价晶体与CO2分子晶体，结构不同，二者是不同的物质，物理性质不同，如CO2共价晶体硬度很大，CO2分子晶体硬度不大，其化学性质也不同，故C错误；CO2共价晶体与SiO2结构类似，每个碳原子与4个氧原子通过1对共用电子对连接，每个氧原子与2个碳原子通过1对共用电子对连接，故D正确。 答案：D 4．解析：A.将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，温度不同，得到的晶体类型不相同，故错误；B.α­Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子是相邻顶点上铁原子，铁原子个数＝2×3＝6，故正确；C.若δ­Fe晶胞边长为a cm，α­Fe晶胞边长为b cm，则两种晶体中铁原子个数之比＝（1＋8×）∶（8×）＝2∶1，密度比＝∶＝2b3∶a3，故正确；D.δ­Fe晶体中，以体心铁原子为例，与之距离相等且最近的铁原子位于晶胞的8个顶点上，故正确。 答案：A 5．解析：11B 和10B互为同位素，形成的化合物在化学性质上无差异，A错误；该晶体结构中无自由移动的电子，不具有导电性，B错误；由题图可知，该晶胞含4个N原子，B原子位于晶胞的顶点和面心上，故B原子的数量为8×＋6×＝4个，C错误；由晶胞示意图，1个N原子与4个B原子成键，1个B原子可以和4个N原子成键，N原子周围等距且最近的N原子数为12个，D正确。 答案：D 6．解析：硫化锂为立方晶系晶体，由离子坐标可知，S2－处于晶胞顶点与面心，Li＋处于晶胞的体心，沿z轴投影的俯视，S2－处于正方形中心、顶角与边中心，Li＋处于正方形内部对角线上且关于中心对称，“○”表示Li＋，“●”表示S2－，则俯视图为。 答案：A 7．解析：A项，四水合铜离子中铜离子的配位数为4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，正确；B项，根据均摊法可知，在CaF2晶体的晶胞中，每个CaF2晶胞平均占有Ca2＋个数为8×＋6×＝4，正确；C项，电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多，错误；D项，Kr为面心立方，配位数为12，正确。 答案：C 8．解析：图（b）中，有一个CH3NH，1个Pb2＋和3个I－，故X为I－，B项错误。 答案：B 9．解析：金刚石为共价晶体，A项正确；反应中Na的化合价升高，作为还原剂，B项正确；CCl4和金刚石中的C原子均形成四个单键，故C原子均为sp3杂化，C项正确；NaCl晶体中每个Cl－周围有6个Na＋，位于上、下、左、右、前、后，D 项错误。 答案：D 10．解析：晶体中含有Zn2＋和S2－，则晶体类型为离子晶体，故A正确；该晶胞中Zn2＋的数目为8×＋6×＝4，S2－的数目为4，两离子数目相等，故B错误；晶胞中Zn2＋周围紧邻且等距的S2－共有4个，则阳离子的配位数为4，故C错误；O2－的半径比S2－小，则ZnO的熔点大于ZnS，故D错误。 答案：A 11．解析：根据“均摊法”，该晶胞中的Na＋数为6×＋12×＋8×＋1＝8，A正确；晶胞中的电子对（2e－）和氦原子交替分布填充在小立方体的体心，可知晶胞中有4对电子、4个He原子，8个Na＋，则Na＋、He、电子对数占比为8∶4∶4＝2∶1∶1，故化学式为[Na＋]2He[e2]2－，B正确；若将氦原子放在晶胞顶点，则电子对（2e－）在晶胞的体心、棱心，C错误；该晶胞中距Na＋最近的He原子数目为4，D正确。 答案：C 12．解析：（2）由各原子分数坐标可知，晶胞中B原子处于晶胞的顶点、面心位置，而As原子处于晶胞内部，处于B原子形成的正四面体体心位置，晶胞三维结构如图所示：（注：小球大小不代表原子大小），投影时顶点原子形成正方形的顶点，左、右侧面及前、后面的面心原子投影处于正方形棱心，而上、下底面面心原子投影重合处于正方形的中心，As原子投影处于正方形内部且处于正方形对角线上（As原子投影、上下底面面心B原子投影将对角线4等分），故砷化硼晶胞俯视图为；根据晶胞三维结构示意图可知，位于体对角线上的原子相切，即As原子和B原子的半径之和的四倍即体对角线的长度；根据均摊法，一个晶胞中As原子个数为4，B原子个数为8×＋6×＝4，所以晶胞的质量为 g＝ g，晶胞密度为d g·cm－3，则晶胞的体积为cm3，则晶胞的边长为 cm＝×1010 pm，则晶胞的体对角线长度为 ××1010 pm，所以B原子的半径为（× ×1010－a） pm。 答案：（1）　　（2） ××1010－a 13．解析：（1）忽视N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中而漏算铁原子个数。由N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中可知，1、2、3、4号铁原子形成正四面体（如图所示），进而可推知1号铁原子和2号铁原子之间的距离等于2号铁原子和3号铁原子之间的距离；还可以想象将两个六棱柱上下摞在一起，则离底面面心铁原子最近且距离相等的铁原子有底面顶角的6个铁原子和分别处于上下两个六棱柱中心的3个铁原子，共12个铁原子。 该六棱柱结构中铁原子的个数＝×12＋×2＋3＝6，氮原子的个数为2，所以该化合物的化学式为Fe3N，该磁性氮化铁晶体的密度ρ＝＝ g·cm－3。（2）①不能判断出D原子位于A原子和C原子之间连线的中点处而出错。根据Cu2O的晶胞结构可知，D原子位于A原子和C原子之间连线的中点处，则D的坐标参数为。根据均摊法可知，每个晶胞中白色的原子有8×＋1＝2（个），灰色的原子有4个，因此D表示铜原子。②不会根据体对角线的长推出晶胞边长或忘记换算单位而出错。由题图2可知，晶胞体对角线的长度＝4[r（Cu＋）＋r（O2－）]＝4（a＋b） pm，则晶胞边长l＝（a＋b） pm，所以晶胞体积V＝l3＝ pm3＝×10－30 cm3。1个晶胞中含有2个Cu2O，根据密度公式可得d＝ g·cm－3＝ g·cm－3。（3）由题图可知，小白球表示锂原子，由图（a）知，每个晶胞中的锂原子数为8×＋4×＋4×＝4，故一个晶胞中有4个LiFePO4单元。由图（b）知，Li1－xFePO4结构中，一个晶胞含有个锂原子，此时锂原子、铁原子的个数比为13∶16，进而推出x＝。设Li13Fe16（PO4）16中二价铁离子的个数为a，三价铁离子的个数为b，由2a＋3b＋13＝48，a＋b＝16，得到a∶b＝13∶3，即n（Fe2＋）∶n（Fe3＋）＝13∶3。 答案： （1）12　　 （2）①　铜　② （3）4　　13∶3 学科网（北京）股份有限公司 $$