专题3 物质结构与性质 选择题突破 2.晶体结构的分析应用-【创新大课堂】2026年高考二轮化学专题复习

选择题突破　2.晶体结构的分析应用 1．(2025·湖北高考)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 答案　D 解析　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(12×＋1)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；故选D。 2．(2024·安徽，14)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3)，其立方晶胞和导电时Li＋迁移过程如图所示。已知该氧化物中Ti为＋4价，La为＋3价。下列说法错误的是(　　) A．导电时，Ti和La的价态不变 B．若x＝，Li＋与空位的数目相等 C．与体心最邻近的O原子数为12 D．导电时，空位移动方向与电流方向相反 答案　B 解析　根据题意，导电时Li＋发生迁移，化合价不变，则Ti和La的价态不变，A项正确；根据“均摊法”，1个晶胞中含Ti：8×＝1个，含O：12×＝3个，含La或Li或空位共1个，若x＝，则La和空位共，n(La)＋n(空位)＝，结合正负化合价代数和为0，(＋1)×＋(＋3)×n(La)＋(＋4)×1＋(－2)×3＝0，解得n(La)＝、n(空位)＝，Li＋与空位数目不相等，B项错误；由立方晶胞的结构可知，与体心最邻近的O原子数为12，即位于棱心的12个O原子，C项正确；导电时Li＋向阴极方向移动，即与电流方向相同，则空位移动方向与电流方向相反，D项正确。 3．(2024·黑吉辽，14)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是(　　) A．结构1钴硫化物的化学式为Co9S8 B．晶胞2中S与S的最短距离为a C．晶胞2中距Li最近的S有4个 D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体 答案　B 解析　由均摊法得，结构1中含有Co的数目为4＋4×＝4.5，含有S的数目为1＋12×＝4，Co与S的原子个数比为9∶8，因此结构1的化学式为Co9S8，故A正确；由图可知，晶胞2中S与S的最短距离为面对角线长的，晶胞边长为a，即S与S的最短距离为a，故B错误；如图：，以图中的Li为例，与其最近的S共4个，故C正确；如图，当两个晶胞2放在一起时，图中灰框截取的部分就是晶胞3，晶胞2和晶胞3表示同一晶体，故D正确。 题型强化练(十一)　2.晶体结构的分析应用 1．(2025·北京西城三模)我国科研人员发现g­C3N4非金属半导体可以在光照下催化水产生氢气。g­C3N4是一种平面二维片层结构，其基本结构如图，基本单元无限延伸，形成网状结构。下列说法正确的是(　　) A．14C的原子核内有8个中子，13C互为同素异形体 B．其核心元素氮的氢化物分子间存在氢键，因此加热时很难分解 C．g­C3N4中含有手性碳原子，氮原子有sp2、sp3两种杂化方式 D．g­C3N4中C和N原子半径大小排序为：C>N 答案　D 解析　14C的原子核内有14－6＝8个中子，13C互为同位素，A错误；氮的氢化物分子间存在氢键，使氢化物的熔沸点升高，而加热时很难分解，属于热稳定性，取决于分子内的氮氢共价键的强弱，B错误；g­C3N4中，每个C原子只连接3个N原子，不含有手性碳原子，六元环内氮原子的价层电子对数为3，发生sp2杂化，C错误；同周期元素半径从左至右减小，故C和N原子半径大小排序为：C>N，D正确。 2．(2025·安徽六安三模)尖晶石铁氧体有独特的电学，光学，磁学性能，大多数铁氧体具有很稳定的立方对称性，但铁酸铜很特别，它同时具备立方对称性和四方对称性，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A．铁酸铜的化学式为CuFeO2 B．基态铁原子的价电子数比基态铜原子多 C．晶胞中Cu2＋均填充在由O2－形成的四面体空隙内 D．与Fe3＋距离最近且相等的O2－的数目为3 答案　C 解析　晶胞A中Cu的个数是4×＋1＝，O的个数是4，晶胞B中含有Cu的个数是4×＝，含有Fe的个数是4，O的个数是4，则整个晶胞中含有Cu：×4＝8，Fe：4×4＝16，(4＋4)×4＝32，则铁酸铜的化学式为CuFe2O4，故A错误；基态铁原子(Fe)的电子排布为[Ar]3d64s2，其价电子数为8，基态铜原子(Cu)的电子排布为[Ar]3d104s1，其价电子数为11，因此，基态铁原子的价电子数比基态铜原子少，故B错误；由晶胞结构可知，Cu2＋填充在O2－围成的四面体空隙中，故C正确；Fe3＋被周围的6个O2－围成了正八面体，与Fe3＋距离最近且相等的O2－的数目为6，分别位于上下、前后、左右，故D错误。 3．(2025·云南大理二模)硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其立方晶胞结构如图甲所示，乙图为该晶胞沿z轴方向在xy平面的投影，已知晶胞边长为a pm，下列说法正确的是(　　) A．Zn位于元素周期表的p区 B．Se的核外价层电子排布式为3d104s24p4 C．A点原子的坐标为(0，0，0)，则B点原子的坐标为 D．Zn与Se之间的最近距离为a pm 答案　D 解析　Zn位于第四周期ⅡB族，位于元素周期表的ds区，A错误；Se位于第四周期ⅥA族，核外价层电子排布式为4s24p4，B错误；A点原子的坐标为(0，0，0)，由硒化锌(ZnSe)的晶胞结构可知，B点原子的坐标为，C错误；由晶胞结构可知，Zn与Se之间的最近距离为晶胞体对角线的，为a pm，D正确。 4．(2025·湖北黄冈二模)许多结构和性质特殊的化合物含有氮、磷。 用●、○分别表示K＋和H2PO，其构成的四方晶胞如图a所示，图b、图c分别显示的是K＋和该含磷微粒在晶胞xz面、yz面上的位置 下列说法错误的是(　　) A．甲中钒的化合价为＋3，中心离子配位数为6 B．乙的碳氧键键长大于甲醇的碳氧键，可能原因是乙中O与芳环大π键的S共轭效应 C．若晶体的密度为ρ g/cm3，晶胞高为c pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞正方形底边的边长为 pm D．晶胞沿x轴方向的投影图为： 答案　B 解析　甲中N提供孤电子对与V形成配位键，然后与O形成3个共价键，钒的化合价为＋3，中心离子V与3个N原子和3个O原子形成配位键，所以配位数是6，A正确；由于乙中存在大π键，N原子与芳环的共轭效应可在一定程度上缩短碳氧原子之间的键长，B错误；设晶胞正方形底边边长为x pm，据“均摊法”，晶胞中含8×＋4×＋1＝4个H2PO、4×＋6×＝4个K＋，则晶体密度为×1030 g·cm－3＝×1030 g·cm－3＝ρ g/cm－3；解得晶胞正方形底边的边长为x＝ pm，C正确；　D．由图(a)、(b)、(c)可知，晶胞在x轴方向的投影图为，D正确。 5．(2025·辽宁沈阳三模)Li＋替代MgO晶体中部分Mg2＋的位置，但由于二者的离子半径和化合价不同会导致部分O2－脱离形成“氧空位”以保证晶体的电中性。MgO晶胞结构如右图，密度为ρ g·cm－3，NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法中错误的是(　　) A．晶体中与O2－最近且等距的Mg2＋有6个 B．晶胞的边长为 ×1010 pm C．若a为晶胞顶点，则c位于棱心 D．若b处Mg2＋被Li＋计替代，则该物质的化学式为LiMg3O4 答案　D 解析　由晶胞的结构可知，晶体中与O2－最近且等距的Mg2＋位于其上下左右前后，共6个，A正确；设晶胞的边长为a pm，根据均摊法，晶胞中含有O2－的数目为8×＋6×＝4，Mg2＋离子的数目为12×＋1＝4，则晶胞的质量为 g，晶胞的体积为a3×10－30 cm3，则ρ＝＝＝，a＝×1010 pm，B正确；由晶胞的结构可知，若a为晶胞顶点，则c位于棱心，C正确；若b处Mg2＋被Li＋替代，部分O2－脱离形成“氧空位”，则该物质的化学式为LiMg3O3.5，D错误。 6．(2025·湖南三模)二氧化铈(CeO2)氧载体具有良好的储氧放氧能力，可用于甲烷化学链重整，其原理如图所示。下列相关说法错误的是(　　) A.通入CH4后CeO2被氧化 B．CeO2中O的配位数为4 C．图示CeO2－x中n(Ce4＋)∶n(Ce3＋)＝1∶1 D．若CeO2中Ce、O最短距离为a cm，则其密度为 g·cm－3 答案　A 解析　CeO2中Ce的化合价为＋4，图示中CeO2－x只有一个氧空位，则晶胞的化学式为Ce4O7，Ce的平均价态为＋3.5，则通入CH4后CeO2被还原，A项错误；由题图可知，CeO2中O的配位数为4，B项正确；由A项分析可知，CeO2－x中Ce的平均价态为＋3.5，则n(Ce4＋)∶n(Ce3＋)＝1∶1，C项正确；若CeO2晶胞中Ce、O最短距离为a cm，则CeO2晶胞的边长为a cm，根据均摊法可知，一个CeO2晶胞中含有Ce8×＋6×＝4个，含O为8个，则其密度为 g·cm－3＝ g·cm－3，D项正确。 7．(2025·广西南宁二模)硫化锂(Li2S)的纳米晶体是开发先进锂电池的关键材料，Li2S晶体为立方晶胞，其结构如图。已知NA为阿伏加德罗常数的值，Li2S晶体密度为ρ g·cm－3。下列说法错误的是(　　) A．Li＋位于S2－形成的四面体空隙中 B．Li2S晶胞沿x轴方向的投影图为 C．该晶胞参数a为 ×107 nm D．B点的原子分数坐标为 答案　B 解析　如图可知，Li＋位于S2－形成的四面体空隙中，A正确；硫离子位于晶胞的面心、顶角，锂离子位于晶胞的内部，硫化锂晶胞x轴方向的投影图为：，B错误；设a为晶胞边长，ρ＝，得a＝＝×107 nm，C正确；结合晶胞结构可知，B点位于右下方内侧小立方体的体心，结合坐标系可知，B点的原子分数坐标为，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $