课时测评21 常见晶体结构的比较与分析 晶体结构计算再探究-【金版新学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义配套练习word（人教版，双选）

课时测评21　常见晶体结构的比较与分析　晶体结构计算再探究 (时间：45分钟　满分：60分) (1－7题，每小题3分，共21分) 题点一　晶体结构对比 1.硅材料在工业生产中具有重要的应用，下列说法正确的是(　　) A.熔、沸点比较：金刚石＜SiC B.SiC中Si原子的配位数为4 C.Si12与单晶硅互为同分异构体 D.在SiO2晶体中，每个晶胞中含有4个Si原子和8个O原子 答案：B 解析：金刚石和SiC均为共价晶体，原子半径越小，共价键键能越大，共价晶体的熔、沸点越高，原子半径：C＜Si，所以熔、沸点比较：金刚石＞SiC，故A错误；碳化硅晶体中与每个Si原子距离最近且相等的有4个C原子，则SiC中Si原子的配位数为4，故B正确；Si12是分子晶体，单晶硅是共价晶体，是同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，故C错误；在SiO2晶胞中有8个Si原子位于立方晶胞的8个顶角，6个Si原子位于面心，还有4个与16个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，它们均匀错开排列于晶胞中，故每个晶胞中含有8个Si原子和16个O原子，故D错误。 2.下列对物质性质解释合理的是(　　) 选项 性质 解释 A 热稳定性：H2O(g)＞H2S(g) H2O中存在氢键 B 熔点：晶体硅＜碳化硅 碳化硅中分子间作用力较大 C 酸性：F—CH2—COOH＞Cl—CH2—COOH 电负性：F＞Cl D 熔点：Br2＜I2 Br—Br键较强 答案：C 解析：H—O键比H—S键键能大更稳定，分子的稳定性与分子间氢键无关，A错误；晶体硅和碳化硅都不是分子，不存在分子间作用力，B错误；酸性：F—CH2—COOH＞Cl—CH2—COOH，是因为电负性：F＞Cl，C正确；I2的熔点较高，是因为其分子间作用力较大，D错误。 题点二　晶胞相关计算 3.由K、I、O构成的立方晶胞如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.该化合物的化学式为KIO3 B.微粒a的坐标参数为 C.该晶胞的密度的表达式为 g·cm－3 D.该晶胞的另一种表示中，I处于各顶角，则K处于体心位置 答案：C 解析：该晶胞中K原子的个数为8×＝1，O原子的个数为6×＝3，I原子的个数为1，则化学式为KIO3，故A正确；根据图示，a原子位于侧面的中心，坐标为，故B正确；1 mol KIO3晶胞的质量是214 g，1个晶胞的体积为(b×10－7)3 cm3，1 mol晶胞的体积为NA(b×10－7)3 cm3，所以晶胞的密度为 g·cm－3，故C错误；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，则K也为1个，应位于体心，则O位于棱心，每个棱为4个晶胞共有，则O个数为12×＝3，所以K处于体心，O处于棱心，故D正确。 4.分析化学中常用X射线研究晶体结构，有一种蓝色晶体可表示为MxFey(CN)z，研究表明它的结构特性是Fe2＋、Fe3＋分别占据立方体的顶点，自身互不相邻，而CN－位于立方体的棱上，其晶体中的阴离子结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该晶体是共价晶体 B.M的离子位于上述立方体的面心，呈＋2价 C.M的离子位于上述立方体的体心，且M＋的空缺率(体心中没有M＋的占总体心的百分比)为50％ D.晶体的化学式可表示为MFe2(CN)3，且M为＋1价 答案：C 解析：根据晶胞结构可知，晶胞中含有Fe2＋的个数为4×＝，Fe3＋的个数为4×＝，CN－的个数为12×＝3，所以Fe2＋、Fe3＋、CN－的个数比为1∶1∶6，根据化合物中各元素化合价代数和为零可知，M的化合价为＋1价，则每个晶胞平均含有M也是0.5个，而M的离子位于上述立方体的体心上，所以两个晶胞中一个有M＋，而另一个必无M＋，所以M＋空缺率为50％，故B错误，C正确；由以上分析可知，晶体的化学式可表示为MFe2(CN)6，且M为＋1价，故D错误。 5.某研究小组发现首例带结晶水的晶体在5 K下呈现超导性。据报道，该晶体中含有最简式为CoO2的层状结构，结构如图(小球表示Co，大球表示O)。下列用实线画出的CoO2层状结构的晶胞示意图不符合化学式的是(　　) 答案：D 解析：A项，CoO2层状结构的晶胞中含有Co原子数为1，含有O原子数为4×＝2，所以Co原子数与O原子数之比为1∶2，正确；B项，CoO2层状结构的晶胞中含有Co原子数为1＋4×＝2，含有O原子数为4，所以Co原子数与O原子数之比为1∶2，正确；C项，CoO2层状结构的晶胞中含有Co原子数为4×＝1，含有O原子数为4×＝2，所以Co原子数与O原子数之比为1∶2，正确；D项，CoO2层状结构的晶胞中含有Co原子数为1，含有O原子数为4×＝1，所以Co原子数与O原子数之比为1∶1，错误。 6.研究表明CeO2晶胞的氧缺陷可以有效促进氢气在催化加氢过程中的活化。图1为CeO2理想晶胞，图2为CeO2氧缺陷晶胞。下列说法错误的是(　　) A.图1中Ce4＋的配位数是8 B.图1中O2－填充在Ce4＋构成的四面体空隙中 C.若图2中Ce4＋与O2－的个数比为2∶3，则O2－的空缺率为25％ D.若晶胞参数为a nm，图1晶胞的密度为×1021 g/cm3 答案：D 解析：图1中O2－位于Ce4＋构成的小四面体的中心，每个Ce4＋能形成8个小四面体，因此Ce4＋的配位数为8，A正确；图1中O2－位于Ce4＋构成的小四面体的中心，即O2－填充在Ce4＋构成的四面体空隙中，B正确；图2中Ce4＋个数为×8＋×6＝4，O2－和空位的总数为8，当Ce4＋和O2－个数比为2∶3时，有6个O2－和2个空位，空缺率为×100％＝25％，C正确；根据均摊法，图1中Ce4＋个数为×8＋×6＝4，O2－个数为8，则晶胞密度为 g/cm3＝×1021 g/cm3，D错误。 7.金晶体是面心立方堆积，晶胞面对角线为金原子半径的4倍，已知立方体的每个面上5个金原子紧密堆砌，金原子半径为r cm，则金晶体的空间利用率为(　　) A.×100％ B.×100％ C.×100％ D.×100％ 答案：B 解析：金晶体为面心立方堆积，则晶胞面对角线为金原子半径的4倍，金原子半径为r cm，则晶胞的边长为4r cm×＝2r cm，每个金晶胞中含有4个金原子，则金原子总体积为4×πr3 cm3，金晶胞体积为(2r)3 cm3，故空间利用率为×100％＝×100％。 8.(6分)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如表所示。 分数坐标 原子 x y z Cd 0 0 0 Sn 0 0 As 一个晶胞中有　　　　个Sn，找出距离Cd(0，0，0)最近的Sn　　　　　　　　　　(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有　　　　　个。 答案：4　(，0，)、(，，0)　4 解析：由题给原子的分数坐标和晶胞图可知，小白球表示的是Sn原子，Sn原子位于面上和棱上，因此一个晶胞中含Sn原子个数为6×＋4×＝4。由Sn和As的原子分数坐标可知，x、y轴上a pm长的分数坐标为1，z轴上2a pm长的分数坐标为1。小黑球表示的是Cd原子，与Cd(0，0，0)最近的Sn有两个，其分数坐标分别为(，0，)和(，，0)。大灰球表示的是As原子，每个Sn周围与Sn距离最近且相等的As原子有4个，即与单个Sn键合的As有4个。 9.(4分)过渡金属及其化合物在生产生活中有着广泛应用。回答下列问题： Ni和As形成某种晶体的晶胞图如图所示。其中，大球为Ni，小球为As，距离As最近的Ni构成正三棱柱，其中晶胞下方As原子坐标为。 (1)Ni的配位数为　　　　。 (2)已知晶胞底面边长为a pm，高为c pm，NA为阿伏加德罗常数的值。则晶胞密度为　　　　　　　　　g/cm3。 答案：(1)6　(2) 解析：(1)晶胞含Ni原子2个，As原子2个，化学式为NiAs，配位数之比应为1∶1；与As配位的Ni形成正三棱柱，As的配位数是6，所以Ni的配位数也为6；(2)由As配位的Ni形成正三棱柱可判断，该三棱柱底面为正三角形，则晶胞底面夹角为60°和120°，底面积为a2×10－20 cm2，所以晶胞密度为＝ g/cm3。 10.(8分)镍是一种银白色金属，具有良好的机械强度和延展性，常用来制造货币等，镀在其他金属上可以防止生锈。回答下列问题： 铜镍合金主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。其立方晶胞结构如图所示，则该晶体的化学式为　　　，铜原子构成的空间结构为　　　，与铜原子距离最近的Ni有　　　　个；已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，则晶胞中距离最近的Ni原子和Cu原子的核间距为　　　　　　　　　pm(用NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。 答案：Cu3Ni　正八面体　4　× ×1010 解析：其立方晶胞结构如题图所示，Cu的个数＝6×＝3，Ni的个数＝8×＝1，则该晶体的化学式为Cu3Ni，铜原子构成的空间结构为正八面体，与铜原子距离最近的Ni有4个；晶胞中距离最近的Ni原子和Cu原子的核间距为边长的，设边长为a pm，则有m＝ρV，则有：1×(64×3＋59) g＝(a×10－10 cm)3×ρ g·cm－3×NA，a＝×1010，最近距离为× ×1010 pm。 11.(4分)铬是人体内微量元素之一，是重要的血糖调节剂。 铬的一种氮化物晶体立方晶胞结构如图所示。A点分数坐标为(0，0，0)，则B点分数坐标为　　　　　　　　。已知r(N3－)＝a nm，r(Cr3＋)＝b nm，则AB间距离为　　　　nm(用含a、b的代数式表示)。 答案：　3(a＋b) 解析：从该晶胞图示可知，A点分数坐标为(0，0，0)，结合B点在x、y、z三个坐标轴上的投影，则B点分数坐标为；已知r(N3－)＝a nm，r(Cr3＋)＝b nm，则晶胞参数为2(a＋b) nm，面对角线长为2(a＋b) nm，B点到底面的长度为(a＋b) nm，则A、B间距离为 nm＝3(a＋b) nm。 12.(6分)CuInS2是生物医药、太阳能电池等领域的理想荧光材料。回答下列问题： CuInS2(相对分子质量为M)的晶胞结构如图a所示，阿伏加德罗常数为NA，则CuInS2晶体的密度为　　　　　g·cm－3(列计算式)，图b为Cu原子沿z轴方向向xy平面投影的位置，在图b中画出S原子在该方向的投影位置(用“”表示S原子)。 答案：　 解析：用“均摊法”，一个晶胞内含Cu的数目：8×＋4×＋1＝4个，含S的数目：8个，含In：4×＋6×＝4个，则一个晶胞含4个CuInS2，晶胞的体积为x2y pm3，则该晶体的密度ρ＝＝ g·cm－3；根据晶胞结构可知，Cu原子在z轴方向投影位于顶点上、棱心上和面心上，S原子在z轴方向投影位于顶点和面心的连线中点上，在图b中画出S原子在该方向的投影位置为。 13.(11分)石墨晶体的结构如图1所示，石墨的一个六方晶胞如图2所示。 请回答下列问题： (1)每个晶胞中的碳原子个数为　　　　。 (2)画出晶胞沿c轴的投影。 (3)某石墨嵌入化合物中，每个六元环都对应一个Li＋，写出它的化学式：　　　　。 (4)若该晶胞底面边长为m pm，高为n pm，则石墨晶体中碳碳键的键长为　　　　pm，密度为　　　　　　　　　　g·cm－3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。 答案：(1)4　(2)　(3)LiC2　(4)　×1030 解析：(1)每个晶胞中的碳原子个数为4×＋4×＋2×＋2×＋2×＋1＝4。(2)根据晶胞结构可知其沿c轴的投影为。 (3)石墨中平均每个六元环含有2个碳原子，某石墨嵌入化合物中的每个六元环都对应一个Li＋，故化学式为LiC2。 (4)设碳碳键的键长为x pm，晶胞底面图可表示为，则x2＝＋，解得x＝；晶胞底面的高为 pm＝ pm，一个晶胞体积为(m×10－10)×(×10－10)×(n×10－10) cm3＝m2n×10－30 cm3，石墨晶体密度为ρ＝＝＝×1030 g·cm－3。 学科网（北京）股份有限公司 $