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高考热考法7 以晶胞为载体的分析判断
1.(2025·黑吉辽蒙卷)NaxWO3晶体因x变化形成空位而导致颜色各异,当0.44≤x≤0.95时,其立方晶胞结构如图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(B)
A.与W最近且等距的O有6个
B.x增大时,W的平均价态升高
C.密度为 g·cm-3时,x=0.5
D.空位数不同,吸收的可见光波长不同
解析 由题图可知,W位于O形成的八面体空隙中,故与W最近且等距的O有6个,A项正确;NaxWO3中Na为+1价,O为-2价,由化合物中各元素化合价代数和为零可知,x增大,W的平均价态降低,B项错误;由均摊法可知,W位于晶胞顶点,个数为8×=1,O位于晶胞棱心,个数为12×=3,当x=0.5时,晶胞中Na的个数为0.5,则晶体密度为 g·cm-3= g·cm-3,C项正确;由题目信息知,NaxWO3晶体因x变化形成空位而导致颜色各异,空位能够捕获自由电子或空位对可见光产生选择性吸收,光的颜色与波长有关,故空位数不同,吸收的可见光波长不同,D项正确。
2.(2025·安徽卷)碘晶体为层状结构,层间作用为范德华力,层间距为d pm。如图给出了碘的单层结构,层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(A)
A.碘晶体是混合型晶体
B.液态碘单质中也存在“卤键”
C.127 g碘晶体中有NA个“卤键”
D.碘晶体的密度为 g·cm-3
解析 碘晶体为分子晶体,A项错误;“卤键”是分子间作用力,液态碘分子间距离较近,也存在“卤键”(可类比冰和水进行分析,冰和水中都存在氢键),B项正确;127 g碘晶体的物质的量为0.5 mol,根据题图可知,1个I2形成4个“卤键”,1个“卤键”被2个I2共有,故127 g碘晶体中含有“卤键”的数目为0.5 mol×4×NA mol-1=NA,C项正确;题图方框条件下形成的重复单元的体积为abd×10-30 cm3,且上、下层中各含2个I2,故碘晶体的密度为 g·cm-3,D项正确。
3.(2025·陕晋宁青卷)一种负热膨胀材料的立方晶胞结构如图,晶胞密度为d g·cm-3。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是(A)
A.沿晶胞体对角线方向的投影图为
B.Ag和B均为sp3杂化
C.晶体中与Ag最近且距离相等的Ag有6个
D.Ag和B的最短距离为××1010 pm
解析 沿晶胞体对角线方向投影得到的投影图为,A项错误;由题图可知,与Ag直接相连的原子有4个,晶胞中B位于顶点,个数为8×=1,与B直接相连的原子有4个,故Ag与B均为sp3杂化,B项正确;晶体中与Ag最近且距离相等的Ag分别位于该晶胞上、下、前、后、左、右相邻6个晶胞的体心,C项正确;Ag和B的最短距离为晶胞体对角线长的,由题目信息知,该晶胞的密度为d g·cm-3,设晶胞参数为a pm,由均摊法知,B位于晶胞的顶点,个数为8×=1,C、N、Ag均位于晶胞体内,个数分别为4、4、1,则该晶胞的密度==d g·cm-3,解得a=×1010,故Ag和B的最短距离为××1010 pm,D项正确。
4.(2024·湖北卷)黄金按质量分数分级,纯金为24K。Au-Cu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(C)
A.Ⅰ为18K金
B.Ⅱ中Au原子的配位数是12
C.Ⅲ中最小核间距Au-Cu<Au-Au
D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,Au原子与Cu原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶1
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原子和Cu原子个数比为1∶1,则Au元素的质量分数为×100%≈75%,A项正确。Ⅱ中Au原子处于立方体的八个顶点,Au原子的配位数指距离最近的Cu原子个数,Cu原子处于晶胞面心处,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分子有12个,则Au原子的配位数为12,B项正确。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项错误。Ⅰ中,Au原子处于晶胞内部,Cu原子处于晶胞的八个顶点,二者原子个数比为1∶1;Ⅱ中,Au原子处于晶胞的八个顶点,Cu原子处于晶胞面心,二者原子个数比为8×∶6×=1∶3;Ⅲ中,Au原子处于晶胞的面心,Cu原子处于顶点,二者原子个数比为6×∶8×=3∶1;D项正确。
5.(2024·甘肃卷)β⁃MgCl2晶体中,多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示,其中部分结构显示为图乙,下列说法错误的是(D)
A.电负性:Mg<Cl B.单质Mg是金属晶体
C.晶体中存在范德华力 D.Mg2+的配位数为3
解析 电负性越大的元素吸引电子的能力越强,活泼金属的电负性小于活泼非金属,因此,Mg元素的电负性小于Cl元素,A项正确;金属晶体包括金属单质及合金,单质Mg是金属晶体,B项正确;由晶体结构可知,该结构中存在层状结构,层与层之间存在范德华力,C项正确;由图乙中结构可知,每个Mg2+与周围6个Cl-最近且距离相等,因此,Mg2+的配位数为6,D项错误。
6.(2024·河北卷)金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图,晶胞的边长为a pm,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(D)
A.该铋氟化物的化学式为BiF3
B.粒子S、T之间的距离为a pm
C.该晶体的密度为 g·cm-3
D.晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个
解析 根据题给晶胞结构,由均摊法可知,每个晶胞中含有1+12×=4个Bi,含有8+8×+6×=12个F,故该铋氟化物的化学式为BiF3,A项正确;将晶胞均分为8个小立方体,由晶胞中MNPQ点的截面图可知,晶胞体内的8个F-位于8个小立方体的体心,以M为原点建立坐标系,令N的原子分数坐标为(0,0,1),T的原子分数坐标为,则S的原子分数坐标为,所以粒子S、T之间的距离为×a pm=a pm,B项正确;每个晶胞中有4个Bi3+、12个F-,晶胞体积为(a pm)3=a3×10-30 cm3,则晶体密度ρ== g·cm-3= g·cm-3,C项正确;以晶胞体心处铋离子为分析对象,距离其最近且等距的氟离子位于晶胞体内,共有8个,D项错误。
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