2022届高考化学一轮复习课后限时集训练习35晶体结构与性质含答案

课后限时集训(三十五)

(建议用时：40分钟)

1．下列有关说法不正确的是(　　)

图1　　　图2　　　　图3　　　图4

A．四水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键

B．CaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋

C．H原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动

D．金属Cu中Cu原子堆积模型如图4所示，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12

C　[A项，四水合铜离子中铜离子的配位数为4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，正确；B项，根据均摊法可知，在CaF2晶体的晶胞中，每个CaF2晶胞平均占有Ca2＋个数为8×＋6×＝4，正确；C项，电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多，错误；D项，在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，其周围的原子有同一层上的六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，正确。]

2.CaC2晶体的晶胞结构(如图所示)与NaCl晶体的晶胞结构相似，但CaC2晶体中由于C的存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的描述错误的是 (　　)

A．CaC2晶体的熔点较高、硬度也较大

B．和Ca2＋距离相等且最近的C构成的多面体是正六面体

C．和Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋有4个

D．如图所示的结构中共含有4个Ca2＋和4个C

B　[据CaC2晶体的晶胞结构可知其属于离子晶体，故熔点较高、硬度较大，A项正确；由于晶胞沿一个方向拉长，故和Ca2＋距离相等且最近的C只有4个，且在同一平面上(与拉长方向垂直的面)，构成的是正方形，B项错误；和Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋只有4个，且也在同一平面上(与拉长方向垂直的面)，C项正确；根据“均摊法”可知，该晶胞Ca2＋的个数为12×＋1＝4，C的个数为8×＋6×＝4，D项正确。]

3．有关晶体的晶胞结构如图所示，下列说法中错误的是(　　)

由E和F构成的气态团簇分子模型　　As4晶胞

A．在NaCl晶胞中，距离Na＋最近且距离相等的Cl－形成正八面体

B．在CaF2晶胞中有4个F－

C．该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4

D．As4分子中成键电子对与孤电子对的数目之比为3∶2

B　[位于面心处的Na＋与其所在面上的4个Cl－、体心处的Cl－距离最近且相等，相邻晶胞中的体心处也有1个距离Na＋最近且相等的Cl－，该6个Cl－形成正八面体，A正确；CaF2晶胞中，有8个F－位于晶胞内部，完全属于该晶胞，B错误；每个晶胞中含有4个E和4个F，所以该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4，C正确；由题图可知，As4分子中有6个共价键，而每个As有1对孤电子对，则成键电子对与孤电子对的数目之比为6∶4＝3∶2，D正确。]

4．下表中是几种物质的熔点：

据此做出的下列判断中错误的是    (　　)

A．铝的化合物的晶体中有的是离子晶体

B．表中只有BCl3、干冰是分子晶体

C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体

D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体

B　[AlCl3、BCl3、干冰均为分子晶体，B错误。]

5．(2020·福州模拟)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－

A　[从“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”可以看出，Xn＋共有28个电子，A项错误；图中Xn＋位于每条棱的中点，一个晶胞拥有的Xn＋个数为12×＝3，N3－位于顶点，一个晶胞拥有N3－的个数为8×＝1，B项正确；由于该物质的化学式为X3N，故X显＋1价，C项正确；D项正确。]

6．(2020·模拟精选)(1)MnO的熔点(1 650 ℃)比MnS的熔点(1 610 ℃)高，它们都属于        晶体。前者熔点较高的原因是              

                                                     。

(2)SiCl4和SnCl4通常均为液体。

①Si、Sn、Cl三种元素电负性由小到大的顺序为        (用元素符号表示)。

②SiCl4的立体构型为        。

③SiCl4的熔点低于SnCl4的原因为                       

                                                     。

(3)晶格能不可以用实验的方法直接测得，但是可以根据“盖斯定律”间接计算。NaCl是离子晶体，其形成过程中的能量变化如图所示：

由图可知，Na原子的第一电离能为        kJ·mol－1，NaCl的晶格能为         kJ·mol－1。

(4)中C原子的杂化方式为        ，其熔点比NaF

        (填“高”或“低”)。

(5)铜、银、金的晶体结构均为面心立方最密堆积。

①下列不属于晶体的共同性质的是        (填选项字母)，判断晶体和非晶体最可靠的方法是        。

A．自范性　　 B．透明

C．固定的熔点   D．各向异性

E．热塑性

②已知金的相对原子质量为197，常温常压下密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则金原子的半径为         cm(用含ρ、NA的代数式表示)。

[解析]　(3)由图可知，Na(g)失去一个电子得到Na＋(g)所需的能量为496 kJ·mol－1，因此Na原子的第一电离能为496 kJ·mol－1。根据盖斯定律可知， NaCl的晶格能为411 kJ·mol－1＋108 kJ·mol－1＋121 kJ·mol－1＋496 kJ·mol－1－349 kJ·mol－1＝787 kJ·mol－1。

(4)离子半径越大，晶格能越小，熔点越低，的半径比F－的半径大，因此其熔点低于NaF。

(5)②金的晶胞为面心立方最密堆积，一个晶胞中含有4个金原子，所以晶胞的体积为 cm3，边长为 cm；面对角线长度等于4倍的原子半径，所以原子半径为 cm。

[答案]　(1)离子　O2－半径小于S2－半径，MnO的晶格能较大

(2)①Sn<Si<Cl　②正四面体形　③二者均为分子晶体，组成与结构相似，SiCl4的相对分子质量小于SnCl4，分子间作用力弱于SnCl4，熔点低于SnCl4

(3)496　787

(4)sp2　低　(5)①BE　X射线衍射实验　

②

7.(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为        nm，与K紧邻的O个数为        。

(2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于        位置，O处于        位置。

[解析]　(1)K与O间的最短距离为a＝×0.446 nm≈0.315 nm；由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心，所以与K紧邻的O原子为12个。

(2)根据KIO3的化学式及晶胞结构可画出KIO3的另一种晶胞结构，如右图，可看出K处于体心，O处于棱心。

[答案]　(1)0.315　12　(2)体心　棱心

8．(1)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO        FeO(填“<”或“>”)，判断依据是                                 

                                                     。

(2)某氮化铁的晶胞结构如图所示：

①原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中，原子坐标参数A为(0,0,0)；B为(，，)；C为(0,1,1)。则D原子的坐标参数为        。

②若该晶体的密度是ρ g·cm－3，则晶胞中两个最近的Fe的核间距为        cm(用含ρ的代数式表示，不必化简)。

[解析]　(1)NiO、FeO都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni2＋半径比Fe2＋小，半径越小离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高，故熔点：NiO>FeO。(2)①D位于该晶胞侧面的面心，可知其坐标参数为(1，，)。②该晶胞中Fe的个数为8×＋6×＝4，N的个数为1。  设两个最近的Fe核间距为x cm，晶胞的边长为a cm，则a＝2x，故a＝x。则ρ g·cm－3×(x cm)3＝ g，x＝。

[答案]　(1)>　NiO、FeO都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni2＋半径比Fe2＋小，半径越小离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高

(2)①(1，，)　②

9．萤石(CaF2)的晶胞如图所示。

(1)白球的代表粒子为        。

(2)Ca2＋和F－的配位数分别为        、        。

(3)晶胞中与F－等距且最近的Ca2＋形成的空间构型为        形；Ca2＋配位的F－形成的空间结构为        形。

(4)已知晶胞参数为0.545 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则萤石的密度为

        g·cm－3(列出计算式，不必计算)。

[解析]　萤石的化学式为CaF2，即晶胞中钙离子与氟离子个数比为1∶2，从晶胞示意图看，每个晶胞中实际占有黑球的个数＝8×1/8＋6×1/2＝4，晶胞中实际占有白球的个数为8，据此可知黑球代表Ca2＋，白球代表F－。将该面心立方晶胞分割成8个小立方，每个小立方的4个顶点上是Ca2＋，体心是F－，先选取1个顶点(Ca2＋)作为考查对象，经过该顶点的小立方体有8个，即与该顶点的Ca2＋距离相等且最近的F－共有8个，所以Ca2＋的配位数为8。萤石的一个晶胞中实际占有4个Ca2＋和8个F－，即4个CaF2组成。根据(0.545×10－7 cm)3ρNA＝4×78 g，可得ρ。

[答案]　(1)F－　(2)8　4　(3)正四面体　立方体　(4)

10．NiO的立方晶体结构如图所示，则O2－填入Ni2＋构成的        空隙(填“正四面体”“正八面体”“立方体”或“压扁八面体”)。NiO晶体的密度为ρ g·cm－3，Ni2＋和O2－的半径分别为r1 pm和r2 pm，阿伏加德罗常数值为NA，则该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为        。

[解析]　根据NiO的立方晶体结构知，O2－周围等距离最近的Ni2＋有6个，6个Ni2＋构成正八面体，O2－填入Ni2＋构成的正八面体空隙。用“均摊法”，晶胞中含Ni2＋：8×＋6×＝4，含O2－：12×＋1＝4；晶胞中原子的体积为4×π(r1×10－10 cm)3＋4×π(r2×10－10 cm)3＝4×π(r＋r)×10－30 cm3；1 mol晶体的质量为75 g，1 mol 晶体的体积为 cm3，晶胞的体积为4× cm3；该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为4×π(r＋r)×10－30 cm3÷(4× cm3)×100%＝×100%。

[答案]　正八面体　×100%

11．(1)硫氰酸钴可用于毒品检验。其水合物晶体的晶胞结构如图1所示(所有原子都不在晶胞的顶点或棱上)。

图1

①晶体中微粒间作用力有        (填标号)。

A．金属键　B．氢键　C．非极性键　D．极性键

E．配位键

②晶体的化学式为        。

③硫氰酸钴晶体属于正交晶系，晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm，α＝β＝γ＝90°。晶体的摩尔质量为M g·mol－1。则晶体密度＝         g·cm－3(列计算式)。

(2)砷化镍激光在医学上用于治疗皮肤及粘膜创面的感染、溃疡等，砷化镍晶胞如图2所示，该晶胞密度ρ为        g·cm－3(列式即可，不必化简)。

图2

[解析]　(1)①从晶胞结构可以看出，硫氰酸钴晶体是一种带有结晶水的配合物，中心原子是Co2＋，SCN－和H2O是配体；H2O除了与Co2＋形成配位键以外，还有一部分H2O不做配体，只与作为配体的H2O之间以氢键结合；配体H2O、SCN－中都含有极性键，不含非极性键；金属键通常只存在于金属晶体中；

②每个晶胞含有的Co2＋个数为2＋4×＝4；SCN－全在晶胞内，共8个，配体H2O全在晶胞内的有8个，未做配体的H2O,2个在晶胞内，4个在面上，平均每个晶胞含有这样的水分子个数为4。由此得出Co2＋、SCN－、配体H2O、非配体H2O的个数比为1∶2∶2∶1，则化学式为Co(H2O)2(SCN)2·H2O或Co(SCN)2(H2O)2·H2O或Co(SCN)2·3H2O；

③由上题分析可知，每个晶胞中含有4个Co(SCN)2·3H2O粒子集合体，每个粒子集合体的质量为 g，则晶胞的质量为 g，晶胞的体积为abc×10－21 cm3，晶胞的密度为×1021 g·cm－3。

(2)该晶胞中Ni原子个数＝4×＋4×＋2×＋2×＝2，As原子个数为2，Ni和As原子个数之比为2∶2＝1∶1，晶胞体积＝(a×10－10cm)2×sin 60°×b×10－10 cm＝a2b×10－30 cm3，晶胞密度＝＝ g·cm－3。

[答案]　(1)①BDE　

②Co(H2O)2(SCN)2·H2O或Co(SCN)2(H2O)2·H2O或Co(SCN)2·3H2O

③×1021　

(2)

12．某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B方块组成。则该氧化物中Fe2＋、Fe3＋、O2－的个数比为        (填最简整数比)；已知该晶体的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞参数a为        nm(用含d和NA的代数式表示)。

[解析]　A含有1.5个亚铁离子、4个氧离子，B含有0.5个亚铁离子、4个氧离子、4个铁离子，则该氧化物中Fe2＋、Fe3＋、O2－的个数比为1∶2∶4。

晶胞含有Fe2＋、Fe3＋、O2－的个数分别是为8、16、32，它们的相对原子质量之和是8×232，根据m＝ρV可得8×232 g＝d g·cm－3×a3×NA，a＝×107 nm。

[答案]　1∶2∶4　×107