十九晶体结构与性质 高考化学一轮复习课时作业含解析新人教版

晶体结构与性质

(建议用时40分钟)

1．(2021年江苏适应性测试)“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，反应SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关说法正确的是                                                                                                                                                                                                                                                                                        (　　)

A．SiCl4为极性分子

B．HCl的电子式为

C．单晶硅为分子晶体

D．Si原子的结构示意图为

【解析】选B。A.SiCl4和CH4的空间构型一样，都是正四面体构型，结构对称，为非极性分子，A错误；B.HCl的电子式为，B正确；C.单晶硅与金刚石的晶体结构相似，为空间网状结构，为原子晶体，C错误；D.Si原子的结构示意图为，D错误。

2．(2021·长沙模拟)下列固体中，属于共价晶体的共价化合物是   (　　)

A．NaCl　　B．Si　　C．SiO2　　D．CH3COOH

【解析】选C。NaCl晶体是由Na＋和Cl－通过离子键结合而成的离子晶体，故A错误；Si晶体是全部由Si原子通过共价键结合而成的共价晶体的单质，故B错误；SiO2晶体是由Si原子和O原子通过共价键结合而成的共价晶体的共价化合物，故C正确；CH3COOH晶体全部是由CH3COOH分子通过分子间作用力结合而成的分子晶体，故D错误。

3．(2021年湖北适应性测试)B和Al为同族元素，下列说法错误的是 (　　)

A．BF3和AlF3都可以与F－形成配位键

B．H3BO3为三元酸，Al(OH)3呈两性

C．共价键的方向性使晶体B有脆性，原子层的相对滑动使金属Al有延展性

D．B和Al分别与N形成的共价晶体，均具有较高硬度和熔点

【解析】选B。BF3和AlF3中B和Al均有空轨道，F－有孤电子，因此BF3和AlF3都可以与氟离子形成配位键，故A正确；H3BO3虽然含有三个氢原子，但为一元酸，故B错误；因为共价键具有方向性，使共价晶体B的延展性不好，有脆性，Al为金属晶体，当金属晶体受到外力作用时，金属阳离子间滑动而不断裂，因此金属晶体具有良好的延展性，故C正确；BN、AlN都为共价晶体，均具有较高硬度和熔点，故D正确。

4．如图所示是硼和镁形成的化合物的晶体结构单元，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面各有一个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为                                                                                                                                                                                                                  (　　)

A.MgB      B.MgB2

C．Mg2B      D．Mg3B2

【解析】选B。棱柱顶点上的每个镁原子均被六个相邻的棱柱所共有，棱柱底面上的每个镁原子均被两个相邻的棱柱所共有，故每个晶体结构单元平均拥有镁原子数为6×2×＋2×＝3，而B原子位于棱柱内，故平均每个晶体结构单元拥有B原子数为6。则该化合物的化学式为MgB2。

【加固训练—拔高】

某晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示：

A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为                                                                                                                                                                                                                                   (　　)

A．B2A　　　　 B．BA2

C．B7A4      D．B4A7

【解析】选B。根据题图知，A的粒子数为8，B的粒子数为8×＋6×＝4，故化学式为BA2。

5.(2021·大连模拟)元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是                            (　　)

A．X元素的原子序数是19

B．该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1

C．Xn＋中n＝1

D．晶体中每个Xn＋周围有2个等距离且最近的N3－

【解析】选A。该晶胞中Xn＋个数＝12×＝3，N3－个数＝8×＝1，所以N3－、Xn＋个数之比为1∶3，根据化合价的代数和为0，可知n＝1，元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，Xn＋所含电子＝2＋8＋18＝28，故原子序数为28＋1＝29，故A错误；由A中计算可知，晶体中有3个Cu＋、1个N3－，故该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1，故B正确；由A中计算可知，Xn＋中n＝1，故C正确；晶胞中Xn＋处于棱中心，与之相邻的N3－处于Xn＋所在棱的顶点，故晶体中每个Xn＋周围有2个等距离且最近的N3－，故D正确。

6．铁有δ、γ、α三种晶体结构，以下依次是δ、γ、α三种晶体在不同温度下转化的图示。下列有关说法中正确的是                                                                                                                (　　)

A.δ、γ、α三种晶体互为同分异构体

B．γ­Fe一个晶胞中含有4个Fe原子

C．α­Fe晶体中与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有8个

D．将Fe加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同

【解析】选B。A.同分异构体是分子式相同结构不同的化合物互称，而铁的三种不同晶体结构中都只含一种元素，均为单质，故A错误；B.结合γ­Fe晶体的晶胞结构可知一个晶胞中含有4个Fe原子，故B正确；C.α­Fe晶体的堆积为简单立方堆积，与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有6个，故C错误；D.将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，温度不同，得到的晶体类型不相同，故D错误。

7．(1)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。下列有关CaF2的表述正确的是________。

a．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用

b．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2

c．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同

d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电

(2)MgO的熔点比BaO的熔点________。(填“高”或“低”)

(3)四种物质的一些性质如下表：

晶体类型：单质硫是__________晶体；单质硼是__________晶体；氯化铝是__________晶体；苛性钾是__________晶体。

【解析】(1)阴阳离子间存在静电引力和静电斥力，Ca2＋与F－间存在静电吸引作用，还存在静电斥力，故a错误；离子晶体的熔点与离子所带电荷、离子半径有关，离子半径越小，离子晶体的熔点越高，所以CaF2的熔点高于CaCl2，故b正确；晶体的结构与电荷比、半径比有关，阴阳离子比为2∶1的物质，与CaF2晶体的电荷比相同，若半径比相差较大，则晶体构型不相同，故c错误；CaF2中的化学键为离子键，离子化合物在熔融时能发生电离，存在自由移动的离子，能导电，因此CaF2在熔融状态下能导电，故d正确。

(2)二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与晶格能成正比，晶格能与离子半径成反比，镁离子半径小于钡离子半径，所以MgO晶格能较大，则MgO熔点较高。

(3)单质硫为非金属单质，其熔、沸点都较低，则其晶体为分子晶体；单质硼为非金属单质，其熔、沸点都很高且硬度较大，则其晶体为共价晶体；氯化铝为化合物，其熔、沸点都较低，并能在较低温度下升华，则其晶体为分子晶体；苛性钾为化合物，其熔点较高，沸点很高，晶体不导电，熔融态导电，则其晶体为离子晶体。

答案：(1)bd　(2)高

(3)分子　共价　分子　离子

8．(2021年福建适应性测试)ZnGeP2和KTiOPO4都是非线性光学晶体材料，在激光技术方面有广泛用途。

回答下列问题：

(1)基态Ge原子的价电子排布式为__________。

(2)O、P、K、Zn按电负性由大到小的顺序排列为________________________。

(3)H2O、PH3、KH按熔点由高到低的顺序排列为__________，熔点差异的原因：_____________________________________________________________。

(4)以Zn为顶点的ZnGeP2晶胞结构如图所示。

①Zn的配位数为________。

②以Ge为顶点的晶胞中，Zn原子位于______________。

【解析】(1)基态Ge原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2)，其价电子排布式为4s24p2；(2)非金属性越强电负性越大，非金属性O>P>Zn>K，则电负性O>P>Zn>K；(3)KH为离子晶体，H2O、PH3均为分子晶体，离子晶体熔点一般高于分子晶体，所以KH的熔点最高，而H2O分子间存在氢键，所以熔点高于PH3，则熔点由高到低的顺序排列为KH>H2O>PH3；(4)①以体心的Zn为例，距离其最近且距离相等的原子有4个，所以配位数为4；②结合晶胞结构示意图可知，以Ge为顶点的晶胞中，Zn原子位于棱心、面心。

答案：(1)4s24p2　(2)O、P、Zn、K　(3)KH、H2O、PH3　KH是离子晶体，H2O、PH3都是分子晶体，H2O分子间存在氢键　(4)①4　②面心、棱心

9．(2021·菏泽模拟)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，但CaC2晶体中含有哑铃形的C，使晶胞沿一个方向拉长，下列关于CaC2晶体的说法正确的是                                                                                                                                                                                                                  (　　)

A．每个Ca2＋周围距离最近且相等的C的数目为6

B．CaC2晶体，每个晶胞中含有4个Ca2＋和4个C

C．64 g CaC2晶体中含有0.2 mol阴离子

D．每个Ca2＋周围距离最近且相等的Ca2＋有12个

【解析】选B。依据晶胞示意图可以看出，晶胞的一个平面的长与宽不相等，再由图中体心可知1个Ca2＋周围距离最近的C有4个，而不是6个，故A错误；CaC2晶体，每个晶胞中含有Ca2＋的数目为12×＋1＝4个，含有C的数目为8×＋6×＝4个，故B正确；6.4克CaC2为0.1 mol，CaC2晶体中含阴离子为C，则含阴离子0.1 mol，故C错误；晶胞的一个平面的长与宽不相等，与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋应为4个，故D错误。

10．(2021·合肥模拟)如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞，下列说法正确的是                                                                                                                                                                                                                                                               (　　)

A．甲晶体化学式(X为阳离子)为XY

B．乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是1∶2∶1

C．丙晶体中每个D周围结合E的个数是4

D．乙晶体中每个A周围结合B的个数为12

【解析】选D。1个甲晶胞中含有X的数目为1，含有Y的数目为4×＝，所以化学式为X2Y，故A错误；乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是8×∶6×∶1＝1∶3∶1，故B错误；以右下角的D为观察点，D为8个晶胞所有，每个晶胞内有一个E与之结合，所以丙晶体中每个D周围结合E的个数是8，故C错误；以乙中的A分析，A处于空间中三面的交点处，每个面上与之结合的B有4个，所以乙晶体中每个A周围结合B的个数为12，故D正确。

11．(2021·大连模拟)某FexNy的晶胞如图甲所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图乙所示，下列说法不正确的是                                                                      (　　)

A．晶胞中Fe属于面心立方最密堆积

B．Cu替代a位置Fe型产物更稳定

C．Cu替代b位置Fe型产物化学式为FeCu3N

D．Cu替代a位置Fe型产物，距离N最近的Cu形成正八面体

【解析】选D。Fe处于晶胞的顶角与面心位置，属于面心立方最密堆积，故A正确；能量越低越稳定，故Cu替代a位置Fe型产物更稳定，故B正确；形成晶胞中N原子处于体心、Fe原子处于顶点、Cu原子处于面心，晶胞中N原子数目＝1，N(Cu)＝6×＝3，N(Fe)＝8×＝1，故化学式为FeCu3N，故C正确；Cu替代a位置Fe型产物，距离N最近的Cu形成立方体，距离N最近的Fe形成正八面体，故D错误。

12．2017年中外科学家团队共同合成了T­碳。T­碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用1个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代，形成的一种碳的新型三维立方晶体结构，如图所示(图中的○表示碳形成的正四面体结构单元)，已知T­碳晶胞参数为a pm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是                                                                                                                                                                                                                                              (　　)

A.每个T­碳晶胞中含32个碳原子

B．T­碳中C—C键之间的最小夹角约为109°28′

C．T­碳属于共价晶体

D．T­碳的密度为 g·cm－3

【解析】选B。1个金刚石晶胞中C原子个数＝4＋8×＋6×＝8，T­碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代，据此计算每个T­碳晶胞中C原子个数＝8×4＝32，故A正确；T­碳中距离最近的4个C原子形成正四面体结构，4个C原子位于4个顶点上，其C—C的最小夹角为60°，故B错误；由原子构成的晶体为共价晶体，该结构由原子构成，为共价晶体，故C正确；T­碳晶胞中含有碳原子数目为32个，不妨取1 mol这样的晶胞，则有NA个这样的晶胞，则1 mol晶胞的质量为m＝12×32 g，1个晶胞的体积为V＝a3 pm3＝(a×10－10)3 cm3，所以晶体的密度为ρ＝＝ g·cm－3，故D正确。

【加固训练—拔高】

(2021·威海模拟)下列晶体的分类正确的一组是      (　　)

【解析】选C。石墨的层与层之间是分子间作用力，而碳原子间是共价键，石墨之中也会有自由电子在层与层间移动，石墨属于混合晶体，故A不选；玻璃是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅的混合物，不是纯净物，不属于离子晶体，故B不选；CH3COONa是由醋酸根离子和钠离子组成的离子晶体，碳化硅是由碳原子和硅原子组成的共价晶体，属于有机物，属于分子晶体，镁是由金属阳离子和自由电子组成的金属晶体，故C选；NaH是Na＋和H－形成的离子晶体，不属于金属晶体，故D不选。

13．(2021·潍坊模拟)硫化锂是目前正在开发的锂离子电池的新型固体电解质，为立方晶系晶体。离子位置按图示坐标系为Li＋(0.25，0.25，0.25)；(0.25，0.75，0.25)；(0.75，0.25，0.25)；(0.75，0.75，0.25)；…S2－(0，0，0)；(0.5，0.5，0)；(0.5，0，0.5)；(0，0.5，0.5)；…则硫化锂晶胞沿z轴投影的俯视图(其中“○”表示Li＋，“●”表示S2－)为                                                                                                                                                          (　　)

【解析】选A。硫化锂为立方晶系晶体，由离子坐标可知，S2－处于晶胞顶点与面心，Li＋处于晶胞的体心，沿z轴投影的俯视图，S2－处于正方形中心、顶角与边中心，Li＋处于正方形内部对角线上且关于中心对称，“○”表示Li＋，“●”表示S2－，则俯视图为，故选A。

14．(2021·济南模拟)观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法错误的是                                                                                                                                                                                                                                                               (　　)

A.晶体硼属于共价晶体，结构单元中含有30个B—B键

B．CsCl晶体中每个Cs＋周围距离最近且相等的Cs＋有6个

C．S8分子中的共价键为非极性键，形成的晶体为共价晶体

D．ZnS晶体中，Zn2＋占据S2－构成的四面体空隙中，填充率为50%

【解析】选C。晶体硼中为B—B键，为共价键，且熔点达到2 573 K，较高，属于共价晶体，每个结构单元中有12个B原子，为正二十面体，则棱数＝12＋20－2＝30，所以含有30个B—B键，故A正确；根据氯化铯晶体晶胞结构，沿X、Y、Z三轴切割的方法知，每个Cs＋周围最近的Cs＋个数是6，故B正确；S8分子中只含S—S键，为非极性共价键，形成的晶体为分子晶体，不属于共价晶体，故C错误；ZnS晶体中，把白球看成S2－，S2－为面心立方最密堆积，球数∶四面体空隙数目＝1∶2，四面体空隙用三角形表示：，所以Zn2＋的四面体填充率为50%，故D正确。

15．(2021·成都模拟)铁和钴是两种重要的过渡元素。

(1)钴位于元素周期表的第________族，其基态原子中未成对电子个数为________。

(2)[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名称是三硝酸六尿素合铁(Ⅲ)，是一种重要的配合物。该化合物中Fe3＋的核外电子排布式为__________________________，所含非金属元素的电负性由大到小的顺序是________________。

(3)尿素分子中，碳原子为__________杂化，分子中σ键与π键的数目之比为__________。

(4)FeO晶体与NaCl晶体结构相似，比较FeO与NaCl的晶格能大小，还需知道的数据是____________________。

(5)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物，结构分别为[Co(NH3 )5Br]SO4和[Co(SO4)(NH3)5]Br。已知Co3＋的配位数为6，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行如下实验：在第一种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生白色沉淀，在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀。则第二种配合物的配体为______________。

(6)奥氏体是碳溶解在γ­Fe中形成的一种间隙固溶体，无磁性，其晶胞为面心立方结构，如图所示，则该物质的化学式为________。若晶体密度为d g·cm－3，则晶胞中最近的两个碳原子的距离为____________pm(阿伏加德罗常数的值用NA表示，写出简化后的计算式即可)。

【解析】(1)Co处于周期表中第四周期第Ⅷ族，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，3d轨道有3个未成对电子。(2)Fe是26号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，先失去4s能级2个电子，再失去3d能级1个电子，形成Fe3＋，Fe3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5；同周期主族元素随原子序数增大，电负性增大，C、N、O与H形成化合物中H元素表现正化合价，电负性越大对键合电子吸引越大，化合时表现负化合价，故电负性：O＞N＞C＞H。(3)尿素中C原子形成3个σ键、没有孤电子对，杂化轨道数目为3，故C原子采取sp2杂化；尿素分子中有1个C===O双键、2个C—N键、4个N—H键，单键为σ键，双键中含有1个σ键、1个π键，故分子中σ键与π键的数目之比为7∶1。(4)二者均是离子晶体，离子电荷已经确定，要比较晶格能大小，还需要知道离子半径大小，因为离子半径越小，晶格能越大。(5)在第一种配合物溶液中加硝酸银溶液产生白色沉淀，说明外界为SO，Br－为配体，在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀，说明Br－为外界，而SO为配体，还有5个NH3为配体。(6)Fe原子处于顶点、面心，碳原子处于体心、棱中心，晶胞中Fe原子数目＝6×＋8×＝4、C原子数目＝1＋12×＝4，Fe、C原子数目之比为1∶1，故化学式为FeC。晶胞中最近的两个碳原子的距离为同一顶点的2条棱中心2个碳原子的距离，设晶胞中最近的

两个碳原子的距离为r pm，则晶胞棱长＝r pm，晶胞质量＝d g·cm－3×(r×10－10 cm)3＝4×g，解得r＝××1010。

答案：(1)Ⅷ　3

(2)1s22s22p63s23p63d5　O＞N＞C＞H

(3)sp2　7∶1　(4)离子半径大小

(5)SO、NH3

(6)FeC　××1010