适用于新教材2024版高考化学一轮总复习第五章课时规范练28晶体结构与性质鲁科版

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课时规范练28
一、选择题:每小题只有1个选项符合题意。
1.下面有关晶体的叙述中,不正确的是(　　)
A.金刚石为网状结构,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子
B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Na+共有6个
C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻8个Cl-
D.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子
答案B
解析氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Cl-共有6个,但每个Na+周围距离相等的Na+共有12个,B错误。
2.(2022湖北卷,9)某立方卤化物可用于制作光电材料,其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.Ca2+的配位数为6
B.与F-距离最近的是K+
C.该物质的化学式为KCaF3
D.若F-换为Cl-,则晶胞棱长将改变
答案B
解析Ca2+位于体心,F-位于面心,6个F-到Ca2+的距离相等,故Ca2+的配位数为6,A正确;F-与K+的最近距离为棱长的,F-与Ca2+的最近距离为棱长的,故与F-距离最近的是Ca2+,B错误;根据“均摊法”,每个晶胞含有1个K+、3个F-和1个Ca2+,其数目之比为1∶3∶1,故该物质的化学式为KCaF3,C正确;F-与Cl-半径不同,若F-换为Cl-,晶胞棱长将改变,D正确。
3.(2021辽宁卷,7)单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料,其晶胞如图。下列说法错误的是 (　　)

A.S位于元素周期表p区
B.该物质的化学式为H3S
C.S位于H构成的八面体空隙中
D.该晶体属于分子晶体
答案D
解析S的价电子排布式为3s23p4,故S位于元素周期表p区,A正确;该晶胞中含有2个S、6个H,H、S原子个数比为3∶1,故该物质的化学式为H3S,B正确;S位于H构成的八面体空隙中,如图所示,C正确;由于该晶体是一种新型超导材料,说明是由阴、阳离子构成,故该晶体属于离子晶体,D错误。
4.氮化钛(TiN)为金黄色晶体,具有令人满意的仿金效果,越来越多的TiN成为黄金的代替品。TiN晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.Ti元素位于元素周期表第4周期ⅡB族
B.该晶胞中含有4个Ti原子和4个N原子
C.Ti均位于N构成的八面体空隙中
D.Ti的价电子排布式为3d24s2
答案A
解析Ti元素为22号元素,位于第4周期ⅣB族,价电子排布式为3d24s2,A错误,D正确;据题图可知该晶胞中含有4个Ti原子和4个N原子,B正确;Ti原子半径大于N原子,则黑球为Ti原子,白球为N原子,以体心Ti原子为例,距离Ti原子最近且相等的N原子可构成一个正八面体,即Ti均位于N构成的八面体空隙中,C正确。
5.已知NixMg1-xO晶体属立方晶系,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O原子数为3
B.Ni和Mg间的最短距离是a
C.晶体中并非每个O原子周围都有3个等距且最近的Ni原子
D.该物质的化学式为Li0.5Mg1.12Ni2.38O4
答案C
解析由均摊法可知该结构单元中O原子数=1+12×=4,A错误;由题图可知,Ni和Mg间的最短距离为晶胞面对角线的一半,即a,B错误;由题图可知,晶胞中Ni原子所处的环境不同,并非每个O原子周围都有3个等距且最近的Ni原子,C正确;1个晶胞中Li的个数=1×,Mg的个数=2×+1×,Ni的个数=7×+3×,O的个数=4,故该物质的化学式为Li0.5Mg1.125Ni2.375O4,D错误。
6.(2021湖北卷,10)某立方晶系的锑钾(Sb-K)合金可作为钾离子电池的电极材料,图a为该合金的晶胞结构图,图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是 (　　)

A.该晶胞的体积为a3×10-36 cm3
B.K和Sb的原子数之比为3∶1
C.与Sb最邻近的K原子数为4
D.K和Sb之间的最短距离为a pm
答案B
解析该晶胞的边长为a×10-10cm,故晶胞的体积为(a×10-10cm)3=a3×10-30cm3,A项错误;该晶胞中K的个数为12×+9=12,Sb的个数为8×+6×=4,故K和Sb原子数之比为3∶1,B项正确;以面心处Sb为研究对象,与Sb最邻近的K原子数为8,C项错误;K和Sb的最短距离为晶胞体对角线长度的,即apm,D项错误。
7.(2023辽宁协作体联考)近日,科学家研究利用CaF2晶体释放出的Ca2+和F-脱除硅烷,拓展了金属氟化物材料的生物医学功能。下列说法错误的是(　　)

A.F、Si和Ca电负性依次减小,原子半径依次增大
B.OF2与SiO2中含有的化学键类型和氧原子杂化方式均相同
C.图中A处原子分数坐标为(0,0,0),则B处原子分数坐标为()
D.脱除硅烷反应速率依赖于晶体提供自由氟离子的能力,脱硅能力:BaF2 答案D
解析一般情况下,金属元素的电负性小于非金属元素,非金属元素的非金属性越强,电负性越大,则F、Si和Ca电负性依次减小,电子层数越多,原子半径越大,则F、Si和Ca原子半径依次增大,A正确;OF2与SiO2都是含有极性共价键的共价化合物,化合物中氧原子的价层电子对数都为4,杂化方式都为sp3杂化,B正确;由晶胞结构可知,A处到B处的距离为体对角线的,若A处原子分数坐标为(0,0,0),则B处原子分数坐标为(),C正确;三种金属氟化物都为离子晶体,晶体提供自由氟离子的能力越强,阴阳离子间形成的离子键越弱,钡离子、钙离子和镁离子的电荷数相同,离子半径依次减小,则氟化钡、氟化钙、氟化镁三种晶体中的离子键能依次增大,晶体提供自由氟离子的能力依次减弱,D错误。
二、非选择题
8.(1)[2021全国甲卷,35(4)]我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂,其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。Zr4+在晶胞中的配位数是　　　　　。晶胞参数为a pm、a pm、c pm,该晶体密度为　　　 g·cm-3(写出表达式)。在ZrO2中掺杂少量ZrO后形成的催化剂,化学式可表示为ZnxZr1-xOy,则y=　　　　　(用x表示)。 

(2)MnS晶胞与NaCl晶胞属于同种类型,如图所示。前者的熔点明显高于后者,其主要原因是 　。 

以晶胞参数为单位长度建立坐标系,可以表示晶胞中各原子的位置,称为原子坐标。在晶胞坐标系中,a点硫原子坐标为(1,),b点锰原子坐标为(0,,0),则c点锰原子坐标为　　　　　　　　。 
(3)[2021广东卷,20(6)]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原子被Hg和Sb取代后形成。

①图b为Ge晶胞中部分Ge原子被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Hg∶Ge∶Sb=　　　　　　　　。 
③设X的最简式的式量为Mr,则X晶体的密度为　　　　　 g·cm-3(列出算式)。 
答案(1)8　　2-x
(2)MnS中阴阳离子所带电荷数比NaCl多,离子键强度更大,熔点更高　(0,1,)
(3)①图b不具有“无隙并置”的特点　②4　1∶1∶2　③×1021
解析(1)以晶胞中右侧面心的Zr4+为例,同一晶胞中与Zr4+最近且等距离的O2-有4个,同理可知右侧晶胞中也有4个O2-,故在晶胞中Zr4+的配位数为4+4=8。1个晶胞中含有4个ZrO2微粒,1个晶胞的质量m(晶胞)=g;1个晶胞的体积为V(晶胞)=a2c×10-30cm3,故该晶体密度为ρ=g·cm-3。在ZrO2中掺杂少量ZrO后形成的催化剂,化学式可表示为ZnxZr1-xOy,其中Zn元素为+2价,Zr元素为+4价,O元素为-2价,根据化合物化合价代数和为0可知2x+4×(1-x)=2y,解得y=2-x。
(3)①对比图b和图c可得X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,具有“无隙并置”的特点。
②以晶胞上方立方体中右侧面心中Hg原子为例,同一晶胞中与Hg距离最近的Sb的数目为2,其右侧晶胞中也有2个Sb原子与Hg原子距离最近,因此X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为4;该晶胞中Sb原子均位于晶胞内,因此1个晶胞中含有Sb原子数为8,Ge原子位于晶胞顶点、面心、体心,因此1个晶胞中含有Ge原子数为8×+4×+1=4,Hg原子位于棱上、面心,因此1个晶胞中含有Hg原子数为4×+6×=4,则该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb=4∶4∶8=1∶1∶2。
③1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×1021g·cm-3。