课时梯级训练(13) 晶胞 晶体结构的测定(Word练习)-【优化指导】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（人教版2019 单选）

课时梯级训练(13)　晶胞　晶体结构的测定 1．下列说法正确的是 (　　) A．测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪 B．石英玻璃和水晶的X射线衍射图谱相同 C．通过乙酸晶体的X射线衍射实验，只能测定晶胞中含有的乙酸分子数，不能推出乙酸分子的空间结构 D．晶体的X射线衍射实验不能判断晶体中存在哪些化学键，也不能确定键长和键角 A　解析：测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪，A正确；石英玻璃是非晶态二氧化硅，水晶是晶态二氧化硅，两者的衍射图谱不同，B错误；通过晶体的X射线衍射实验可以判断出晶体中哪些原子间存在化学键，确定键长和键角，从而得出物质的空间结构，C、D错误。 2．下列对于某晶胞(如图所示)的描述错误的是 (　　) A．该晶胞是所在晶体内最小的平行六面体 B．该晶胞的每个顶角上和每个面的面心上都各有一个原子 C．平均每个晶胞中有14个原子 D．平均每个晶胞中有4个原子 C　解析：在该晶胞顶角和六个面的面心处都有一个原子，平均每个晶胞中含有的原子数＝8×＋6×＝4。 3．(2025·福建省名校联盟大联考)如图所示，是一种晶体的晶胞，该离子晶体的化学式为 (　　) A．ABC B．ABC3 C．AB2C3 D．AB3C3 B　解析：该晶胞中A离子位于顶角，个数＝8×＝1，B离子位于体心，所以该晶胞中只含一个B离子，C离子位于棱心，个数＝12×＝3，所以该晶体的化学式为ABC3，B正确。 4．钙钛矿型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器等的功能材料，其一种晶胞如图(a)所示，一种具有立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I－和有机碱离子CH3NH，其晶胞如图(b)所示，下列说法错误的是 (　　) A．基态Ca的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2 B．图(a)对应钙钛矿型化合物的化学式为CaTiO3 C．图(b)中Pb2+与图(a)中Ca2+的空间位置相同 D．图(a)对应化合物中与Ti4+等距离且最近的O2-有6个 C　解析：Ca为20号元素，基态Ca的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，A正确；图(a)晶胞中Ca2+位于体心，O2-位于棱上，12条棱上每条棱上均有一个O2-，Ca2+的配位数为12，Ti位于顶角，对应钙钛矿型化合物的化学式为CaTiO3，B正确；距离Pb2+最近的是处于面心的I－，Pb2+的配位数为6，图(a)中Ti4+的配位数也是6，图(a)中Ti4+和图(b)中Pb2+的空间位置相同，C错误；图(a)对应化合物中Ti4+处于顶角处，O2-位于棱上，与图(a)Ti4+等距离且最近的O2-有6个，D正确。 5．(2025·丽江统一检测)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示，下列说法正确的是 (　　) A．每个晶胞中含有1个K、6个O、1个I B．IO的空间结构为四面体形 C．与K紧邻的O的个数为12 D．在KIO3晶胞结构的另一种表示中，若I处于各顶角位置，O处于棱心位置，则K处于面心位置 C　解析：K位于晶胞的顶角，O位于晶胞的面心，I位于晶胞的体内，故每个晶胞中含有1个K、3个O、1个I，A错误；IO中I的价层电子对数为3＋＝4，I采取sp3杂化，有1个孤电子对，则IO的空间结构为三角锥形，B错误；O位于面心，K位于顶角，与K紧邻的O的个数为12，C正确；在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，个数为8×＝1，O位于棱心位置，每个棱为4个晶胞共有，O个数为12×＝3，K的个数为1，应位于体心位置，D错误。 6．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，晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是 (　　) A．氮化硼晶体的化学式为BN B．基态硼原子的价层电子轨道表示式为 B　解析：由图可知,该晶胞含4个氮原子,硼原子位于晶胞的顶角和面心上,故硼原子的个数为8×18+6×12=4,则氮化硼晶体的化学式为BN,A、C正确;基态硼原子的价层电子轨道表示式为，B错误；晶胞中面心硼原子与3个相互垂直的面上各4个硼原子等距且最近，共12个，同理氮原子周围等距且最近的氮原子数为12个，D正确。 7．已知NixMg1－xO晶体属于立方晶系，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．该结构单元中氧原子数为3 B．Ni和Mg间的最短距离是a C．每个晶胞中含有4个镍原子 D．该物质的化学式为Li0．5Mg1．12Ni2．38O4 B　解析：由均摊法可知该结构单元中氧原子数＝1＋12×＝4，A错误；由图可知，Ni和Mg间的最短距离为晶胞面对角线长的一半，即＝a，B正确；1个晶胞中Li的个数＝1×0．5＝0．5，Mg的个数＝2×＋1×＝1．125，Ni的个数＝7×＋3×＝2．375，O的个数＝4，则该物质的化学式为Li0．5Mg1．125Ni2．375O4，C、D错误。 8．(2024·湖北卷)黄金按质量分数分级，纯金为24K。Au­Cu合金的三种晶胞结构如图，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是 (　　) A．Ⅰ为18K金(Cu­64，Au­197) B．Ⅱ中Au的配位数是12 C．Ⅲ中最小核间距：Au­Cu＜Au­Au D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Au与Cu原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶1 C　解析：由24K金的质量分数为100%，则18K金的质量分数为×100%＝75%，Ⅰ中Au和Cu个数比为1∶1，则Au的质量分数为×100%≈75%，A正确；Ⅱ中Au处于立方体的八个顶角，与Au距离最近的Cu处于面心处，类似于二氧化碳晶胞结构，二氧化碳分子周围距离最近的二氧化碳有12个，则Au的配位数为12，B正确；设Ⅲ的晶胞参数为a，Au—Cu的核间距为a，Au—Au的最小核间距也为a，最小核间距Au—Cu＝Au—Au，C错误；Ⅰ中，Au处于内部，Cu处于晶胞的八个顶角，其原子个数比为1∶1；Ⅱ中，Au处于立方体的八个顶角，Cu处于面心，其原子个数比为(8×)∶(6×)＝1∶3；Ⅲ中，Au处于立方体的面心，Cu处于顶角，其原子个数比为(6×)∶(8×)＝3∶1，D正确。 9．Mg2Si具有反萤石结构，晶胞结构如图所示，其晶胞参数为a nm。下列叙述不正确的是 (　　) A．电负性：Mg＜Si B．Mg核外电子有12种不同的运动状态 C．Mg与Si之间的最近距离为a nm D．Mg2Si的密度计算式为 g/cm3(设NA为阿伏加德罗常数的值) D　解析：电负性是衡量不同元素的原子对键合电子吸引力的大小，Si是非金属，Mg是金属，电负性：Mg＜Si，A正确；Mg原子核外有12个电子，每个电子的运动状态都不相同，则Mg核外电子有12种不同的运动状态，B正确；Mg与Si之间的最近距离为体对角线长的，晶胞参数为a nm，则体对角线为a nm，则Mg与Si之间的最近距离为a nm，C正确；该晶胞含有4个Si、8个Mg，即含有4个Mg2Si，则一个晶胞的质量为 g＝ g，该晶体的密度为 g/cm3，D错误。 10．砷化硼晶体是具有超高热导率的半导体材料，其结构如图所示，若晶胞参数为a nm，下列说法正确的是 (　　) A．砷化硼的化学式为B7As2 B．与顶角硼原子距离最近且等距的硼原子有6个 C．晶胞内的4个砷原子所围成的空间结构为正四面体形 D．硼、砷原子之间的最短距离为 nm C　解析：由均摊法可知，晶胞中硼原子个数为8×＋6×＝4，晶胞中砷原子个数为4，化学式为BAs，A错误；晶胞中与位于顶角的硼原子距离最近且等距的硼原子有12个，B错误；晶胞内的4个砷原子位于晶胞内小正方体体心，其所围成的空间结构为正四面体形，C正确；硼、砷原子之间的最短距离是体对角线长的，为 nm，D错误。 11．(2025·邯郸模拟)钙钛矿类杂化材料(CH3NH3)PbI3在太阳能电池领域具有重要的应用价值，其晶胞结构如图1所示，B代表Pb2+。设NA为阿伏加德罗常数的值，晶体的密度为ρ g/cm3。下列说法错误的是 (　　) A．N、I、Pb均属于p区元素 B．CH3NH与Pb2+之间能形成配位键 C．该晶胞参数a为×1010 pm D．若沿z轴向xy平面投影，则其投影图如图2所示 B　解析：A有8个在顶角，个数为8×＝1；B位于体心，个数为1；C位于面心，个数为6×＝3；结合化学式可知C代表碘离子，A为(CH3NH3)＋。元素周期表中第ⅢA族到0族属于p区元素，N、I、Pb分别为ⅤA、ⅦA、ⅣA族元素，因此N、I、Pb均属于p区元素，A正确；CH3NH中含配位键，N提供孤电子对，H＋提供空轨道，形成配位键，而与Pb2+之间形成离子键，B错误；(CH3NH3)PbI3的摩尔质量为620 g/mol，根据分析可知，1个晶胞中含有1个(CH3NH3)PbI3，晶胞的体积为(a×10-10)3 cm3，该晶胞参数a为×1010 pm，C正确；若沿z轴向xy平面投影，则其投影图如题图2所示，中心为面心、体心的投影重叠，D正确。 12．一种具有钙钛矿结构的光催化剂，其四方晶胞结构如图所示(α＝β＝γ＝90°)，NA是阿伏加德罗常数的值。 下列说法错误的是 (　　) A．该物质的化学式为PbTiO3 B．1位和2位O2-的核间距为a pm C．晶体的密度为×1030 g/cm3 D．2位O2-的分数坐标为(，0，) C　解析：根据各原子在晶胞中位置，Pb2+在晶胞顶角，个数为8×＝1，6个O2-位于面心，个数为6×＝3，Ti4+位于体心，仅有一个，故化学式为PbTiO3，A正确；如图 ，构造一个直角三角形，m＝0．5a pm，n＝0．55a pm，则1位和2位O2-的核间距为＝＝a pm，B正确；根据密度公式，ρ＝＝＝，C错误；如图，，设b点为坐标原点，则2位O2-的分数坐标为(，0，)，D正确。 13．(1)(2024·江苏卷，节选)反萃取后，Fe2(SO4)3经转化可得到铁酸铋。铁酸铋晶胞如图所示(图中有4个Fe位于晶胞体对角线上，O未画出)，其中原子数目比N(Fe)∶N(Bi)＝________。 (2)(2024·全国甲卷，节选)结晶型PbS可作为放射性探测器元件材料，其立方晶胞如图所示。其中Pb的配位数为________。设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度为________g/cm3(列出计算式)。 答案：(1)2∶1　(2)6　 解析：(1)由铁酸铋晶胞结构示意图可知，晶胞中体内有4个Fe，面上有8个Fe，根据均摊法可知，Fe的数目为4×1＋8×＝8；Bi全部在晶胞的面上，共有8×＝4，因此，N(Fe)∶N(Bi)＝2∶1。 (2)观察PbS晶胞结构图可知，该晶胞中有4个Pb和4个S，距离每个原子周围最近的原子数均为6，因此Pb的配位数为6。由PbS晶胞结构图可知，该晶胞中有4个Pb和4个S，距离每个原子周围最近的原子数均为6，则Pb的配位数为6。每个晶胞中有4个PbS，该晶体密度为 g/cm3。 14．理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图a所示)中部分Ge被Hg和Sb取代后形成。 (1)图b为Ge晶胞中部分Ge被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)图c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为________；该晶胞中粒子个数比N(Hg)∶N(Ge)∶N(Sb)＝________。 (3)设X的最简式的式量为Mr，则X晶体的密度为________ g/cm3(列出算式)。 答案：(1)由图c可知，图b不是晶体中的最小重复结构单元　 (2)4　1∶1∶2　(3) 解析：(1)对比图b和图c可知，图b中晶体的晶胞中上、下两个单元内的原子位置不完全相同，不符合晶胞是晶体的最小重复单元要求。 (2)以晶胞上方立方体中右侧面心中Hg为例，同一晶胞中与Hg距离最近的Sb的数目为2，右侧晶胞中有2个Sb与Hg距离最近，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为4。该晶胞中Sb均位于晶胞内，1个晶胞中含有Sb原子数为8，Ge位于晶胞顶角、面心、体心，1个晶胞中含有Ge原子数为1＋8×＋4×＝4，Hg位于棱上、面心，1个晶胞中含有Hg原子数为6×＋4×＝4，则该晶胞中粒子个数比N(Hg)∶N(Ge)∶N(Sb)＝4∶4∶8＝1∶1∶2。 (3)1个晶胞的质量m＝ g，1个晶胞的体积V＝(x×10-7cm)2×(y×10-7cm)＝x2y×10-21cm3，则X晶体的密度为ρ＝＝＝ g/cm3。 学科网（北京）股份有限公司 $$