课时跟踪检测(23) 晶体结构的复杂性-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2配套练习word（鲁科版 山东专用）

课时跟踪检测(二十三)　晶体结构的复杂性 一、选择题 1.石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体(结构如图)。下列有关说法正确的是 (　　) A.固态时,碳的各种单质的晶体类型相同 B.石墨烯中含有极性共价键 C.从石墨中剥离石墨烯需要破坏氢键 D.石墨烯具有导电性 2.在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是 (　　) A.sp,范德华力 B.sp2,范德华力 C.sp2,氢键 D.sp3,氢键 3.将石墨置于熔融的钾或气态钾中,石墨吸收钾形成名称为钾石墨的物质,其组成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等。下列分析正确的是 (　　) A.题干中所列举的6种钾石墨属于有机高分子化合物 B.钾石墨中碳原子的杂化方式是sp3杂化 C.若某钾石墨的原子分布如图所示,则它所表示的是C12K D.图中最近两个K原子之间距离为石墨中C—C键键长的2倍 4.(2025·辽宁昌图县第一高级中学月考)利用强氧化剂可将石墨烯晶体(单层石墨)转化为氧化石墨烯,其部分结构如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.石墨的硬度和熔点均低于金刚石 B.石墨烯中C原子个数与C—C键个数比为2∶3 C.氧化石墨烯中C原子杂化方式与石墨相同 D.氧化石墨烯在水中的溶解度小于石墨烯 5.NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是 (　　) A.44 g干冰(图丙)中含有NA个晶胞结构单元 B.28 g晶体硅(图乙)中含有Si—Si键数目为2NA C.18 g冰(图甲)中含O—H键数目为2NA D.石墨烯(图丁)是碳原子单层片状新材料,12 g石墨烯中含C—C键数目为1.5NA 6.(2025·秦皇岛市第一中学月考)已知Mg、Al、O三种元素组成尖晶石型晶体结构,其晶胞由4个A型小晶格和4个B型小晶格构成,其中Al3+和O2-都在小晶格内部,Mg2+部分在小晶格内部,部分在小晶格顶点(如图),下列分析错误的是 (　　) A.该晶体为离子晶体 B.该物质的化学式为Mg2Al2O5 C.晶胞中,Mg2+周围距离最近且相等的O2-数为4 D.两个Mg2+之间最近的距离是 pm 7.(2025·湖北卷)SO2晶胞是长方体,边长a≠b≠c,如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.一个晶胞中含有4个O原子 B.晶胞中SO2分子的取向相同 C.1号和2号S原子间的核间距为 pm D.每个S原子周围与其等距且紧邻的S原子有4个 8.(2024·重庆卷)储氢材料MgH2的晶胞结构如图所示,MgH2的摩尔质量为M g·mol-1,阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是 (　　) A.H-的配位数为2 B.晶胞中含有2个Mg2+ C.晶体密度的计算式为 g·cm-3 D.Mg2+(ⅰ)和Mg2+(ⅱ)之间的距离为 nm 9. [双选] (2025·日照市高二期中)TiO2具有光催化活性,通过氮掺杂生成稳定性更好的TiO2-aNb,如图所示。已知:原子1、2的分数坐标为和(1,0,0)。下列说法正确的是 (　　) A.TiO2中Ti的配位数为6 B.TiO2-aNb晶体中a与b的比值为20∶3 C.原子3的坐标 D.TiO2-aNb的密度为 g·cm-3 二、非选择题 10.(10分)(2025·重庆八中高二月考)氮(N)、镓(Ga)合金由于其良好的电学传导和光学透明性被广泛用于薄膜太阳能电池领域,氮化镓晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替,顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。 (1)以下说法错误的是　　　　(填字母)。  A.GaN晶体中存在非极性共价键 B.电负性:N>Ga C.原子半径:N>Ga D.沸点:NH3>PH3 (2)晶胞中与同一个N原子相连的Ga原子构成的空间构型为　　　　　　,晶胞中与Ga原子相邻且最近的Ga原子个数为　　　　。  (3)以晶胞边长为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中的原子位置,称作原子分数坐标。A原子坐标为,则B原子坐标为　　　　　 　　。  (4)若GaN晶胞边长为a pm,则Ga原子与N原子的最短核间距为　　　　pm。  11.(13分)(2025·辽宁省重点高中沈阳市郊联体期末)铜是人类最早使用的金属之一,用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)生产粗铜的反应原理如下: CuFeS2Cu2SCu2OCu 回答下列问题: (1)第三周期主族元素中电负性比S小的元素有　　　　种,H2S的沸点比H2O的　　　　(填“高”或“低”),原因是　　　　　　　　　。  (2)Cu2O和Cu2S均为　　　　晶体,Cu2O的熔点为1 235 ℃,Cu2S的熔点为1 130 ℃,Cu2O熔点较高的原因是　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)铜的两种氧化物的晶胞如图1、图2所示,图1表示　　　　(填化学式),图2中,A原子坐标参数为(0,0,0),B原子为,则C原子的坐标参数为　　　　　　　　　。  12.(5分)分别用、表示H2P和K+,KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a)所示,图(b)、图(c)分别显示的是H2P、K+在晶胞xz面、yz面上的位置: (1)若晶胞底边的边长均为a pm、高为c pm,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度为　　　　　　g·cm-3(写出表达式)。  (2)晶胞在x轴方向的投影图为　　　　(填字母)。  课时跟踪检测(二十三) 1.选D　碳形成的晶体有多种,如石墨、金刚石、C60等,其中石墨为混合型晶体,金刚石为共价晶体,C60为分子晶体,A错误;石墨烯中含有的C—C键为非极性共价键,B错误;石墨晶体中不存在氢键,C错误;石墨烯具有石墨的性质,具有导电性,D正确。 2.选C　石墨晶体中C原子为sp2杂化,层与层之间以范德华力结合,硼酸[B(OH)3]分子中,B原子也为sp2杂化,但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连,羟基间能形成氢键,故同层分子间的主要作用力为氢键。 3.选D　题干中列举的6种物质是石墨吸收钾形成的无机化合物,不属于有机物,A项错误;钾石墨是石墨吸收钾形成的化合物,其中的碳原子形成了键角约为120°的三个共价键,因此采用的是sp2杂化,B项错误;由题给钾石墨的结构可知,可选择图中虚线框选的部分作为该钾石墨的晶胞:,共有8个碳原子位于晶胞的内部,钾原子位于晶胞的四个顶点上,由均摊法计算该钾石墨的化学式为C8K,C项错误;由题给钾石墨的结构可知,钾原子排列在每个六边形单元格中心位置,并且间隔一个六边形单元格填充,因此钾原子之间的最短距离等于相邻的两个六边形单元格中心连线的长度的2倍,即碳碳键长的2倍,D项正确。 4.选B　石墨的层间存在分子间作用力,质软,硬度小于金刚石,但石墨的层内共价键长比金刚石的键长短,作用力更大,破坏化学键需要的能量更多,故石墨的熔点比金刚石高,A错误;石墨烯中1个C原子与3个C原子形成共价键,平均每个C原子含有的共价键数目为1.5个,即C原子个数与C—C键数目之比为1∶1.5=2∶3,B正确;由图可知,氧化石墨烯中C原子杂化方式为sp2和sp3杂化,石墨中C原子杂化方式为sp2杂化,氧化石墨烯中C原子杂化方式与石墨不相同,C错误;氧化石墨烯中含羟基,能与水分子之间形成氢键,氢键使其溶解度增大,石墨烯不能与水形成氢键,故氧化石墨烯在水中的溶解度大于石墨烯,D错误。 5.选A　由丙图可知,一个干冰晶胞中含有CO2的个数为8×+6×=4,故44 g干冰中含有××NA mol-1=0.25NA个晶胞结构单元,A错误;由乙图可知,每个Si周围形成4个Si—Si键,每个Si—Si键被2个Si共用,故28 g晶体硅中含有Si—Si键数目为×4××NA mol-1=2NA,B正确;由甲图可知,每个H2O含有2个O—H键,故18 g冰中含O—H键数目为×2×NA mol-1=2NA,C正确;由丁图可知,石墨烯是碳原子单层片状新材料,每个C周围形成3个C—C键,每个C—C键被2个C原子共用,故12 g石墨烯中含C—C键数目为×3××NA mol-1=1.5NA,D正确。 6.选B　该晶体由镁离子、铝离子与氧离子通过离子键形成的晶体,为离子晶体,故A正确;由晶胞结构可知,1个A晶格中有4个镁离子在顶点,1个在体心,1个A中的镁离子个数为1+4×=,1个B晶格中有4个镁离子在顶点,1个B中的镁离子个数为4×=,则该晶胞中镁离子个数为×4+×4=8;1个A晶格和1个B晶格中均含有4个氧离子,则氧离子个数为4×8=32个,每个B晶格中含有4个铝离子,铝离子个数为4×4=16,该物质的化学式为MgAl2O4,故B错误;由A晶格结构可知每个Mg2+与4个氧离子紧相邻,故C正确;两个Mg2+之间最近的距离是A晶格结构中体心与顶点的距离,A晶格的边长为 pm,体对角线为 pm,两个Mg2+之间最近的距离是该体对角线的一半,即 pm,故D正确。 7.选D　由晶胞图可知,SO2分子位于长方体的棱心和体心,1个晶胞中含个SO2分子,含有8个O原子,A错误;由图可知晶胞中SO2分子的取向不完全相同,如1和2,B错误;1号和2号S原子间的核间距离为上、下面面对角线的一半,即 pm,C错误;以体心的S原子为例,由于a≠b≠c,每个S原子周围与其等距且紧邻(距离最小)的S原子有4个,D正确。 8.选B　与H-距离最近且相等的Mg2+的个数是3,则H-的配位数为3(或以体心处Mg2+为研究对象,与其距离最近且相等的H-的个数为6,则Mg2+的配位数为6,结合化学式MgH2,可知H-的配位数为3),A项错误;Mg2+位于晶胞的顶点和体心,该晶胞中Mg2+的个数为8×+1=2,B项正确;H-位于晶胞的面上和体内,个数为4×+2=4,该晶胞的体积为a×10-7 cm×a×10-7 cm×c×10-7 cm=a2c×10-21 cm3,该晶胞中含有2个MgH2,晶胞质量为 g,则晶体密度为 g·cm-3,C项错误;Mg2+(ⅰ)和Mg2+(ⅱ)之间的距离等于晶胞体对角线长度的一半,为 nm,D项错误。 9.选AC　钛离子形成体心四方点阵,氧离子形成八面体,八面体嵌入体心四方点阵中,每个钛离子周围有6个氧离子,Ti的配位数为6,A正确;由TiO2-aNb晶体结构可知,氮掺杂反应后有3个氧空穴,O原子6个在棱上、6个在面上,1个在体内,O原子个数为6×+6×+1=,N原子1个在棱上、1个在面上,N原子个数为1×+1×=,Ti原子8个在顶点、4个在面心,1个在体内,Ti原子个数为8×+4×+1=4,Ti∶O∶N=4∶∶=1∶∶,则掺杂N的化学式为Ti,2-a=,a=,a与b的比值为:=10∶3,B错误;原子1、2的坐标分别为和(1,0,0),由TiO2的晶胞结构可知,原子3的坐标为,C正确;结合C选项,则1 mol晶胞的质量为g,一个晶胞的质量为m=g=g,体积为V=m2n×10-30cm3,则TiO2-aNb的密度为ρ= g·cm-3,D错误。 10.解析:(1)GaN晶体中1个N原子和周围四个Ga原子形成极性共价键,1个Ga原子和周围四个N原子形成极性共价键,不存在非极性共价键,A错误;Ga电负性小于同周期的元素As,N的电负性大于同主族元素As,所以电负性:N>Ga,B正确;N原子半径小于同主族元素As,Ga原子半径大于同周期的元素As,所以原子半径N<Ga,C错误;PH3分子之间只有范德华力,而氨气可形成分子间氢键,所以沸点:NH3>PH3,D正确;(2)由题目信息和晶胞图可知,与同一个N原子相连的Ga原子构成的空间构型为正四面体形,N位于正四面体的中心。晶胞中,以上底面的Ga原子为参照,与上底面顶点的四个Ga原子,与下面晶胞和上面晶胞面上的Ga原子距离都相等,故晶胞中离同一个Ga原子最近的其他Ga原子个数为12;(3)已知A原子坐标为,则B原子坐标为;(4)观察、分析晶胞结构Ga原子与N原子的最短核间距为体对角线的,则Ga原子与N原子的最短核间距为 pm。 答案:(1)AC　(2)正四面体形　12　 (3)　(4) 11.解析:(1)同周期从左到右,金属性减弱,非金属性增强,元素的电负性变大;第三周期主族元素中电负性比S小的元素有钠、镁、铝、硅、磷,共5种;H2S的沸点比H2O的低,原因是H2O分子间存在氢键;(2)Cu2O和Cu2S均是由离子构成的化合物,为离子晶体;离子半径越小,所带电荷数越多,形成的离子晶体的晶格能越大,熔点越高,Cu2O熔点较高的原因是离子电荷数相同,O2-半径小于S2-半径,Cu2O的熔点更高;(3)图1中黑球在内部,数目为4,白球位于顶点8个、面心2个、棱心4个、体心1个,数目为8×+2×+4×+1=4,故化学式为CuO;图2中,把晶胞分为8个小立方体,C原子位于上层靠近z轴的小立方体的体心,坐标为。 答案:(1)5　低　水分子间存在氢键　(2)离子　O2-半径小于S2-半径,Cu2O的熔点更高 (3)CuO　 12.解析:(1)由晶胞结构可知,H2P位于晶胞的顶点、面上和体心,顶点上有8个、面上有4个、体心有1个,故晶胞中H2P的数目为8×+4×+1=4;K+位于面上和棱上,面上有6个、棱上有4个,故晶胞中K+的数目为6×+4×=4。因此,平均每个晶胞中占有的H2P和K+的数目均为4,若晶胞底边的边长均为a pm、高为c pm,则晶胞的体积为10-30a2c cm3,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度为 g·cm-3。(2)由图(a)、(b)、(c)可知,晶胞在x轴方向的投影图为,选B。 答案:(1)　(2)B 4 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $