2024届高三化学一轮专题练习---晶体结构与性质

这是一份2024届高三化学一轮专题练习---晶体结构与性质，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

2024届高三新高考化学大一轮专题练习---晶体结构与性质
一、单选题
1．（2023·辽宁·校联考模拟预测）钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：

已知：晶胞参数，。下列说法错误的是
A．该超导材料的最简化学式为
B．Fe原子的配位数为4
C．阿伏加德罗常数的值为，该晶体的密度的计算式为
D．基态钾离子的电子占据的最高能级共有7个原子轨道
2．（2023·湖南长沙·湖南师大附中校考二模）物质A因其受热分解(反应如下图所示)产生而受到新能源汽车行业的关注。已知元素X、Y形成的一种晶体的晶胞结构如图M所示，元素X基态原子的价电子排布式为，X、Y同周期，且Y的基态原子是同周期中单电子数目最多的。下列有关说法正确的是
  
A．A分子中含有配位键
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：X>Y
C．T分子不可能所有原子共平面
D．晶体M中，X的配位数为12
3．（2023春·湖北恩施·高三校联考阶段练习）某纳米钛铝合金晶胞结构如图甲(Al、Ti各有1个原子在晶胞内部)，金属铬的晶胞如图乙所示，已知铬的密度为ρg•cm-3，阿伏加德罗常数为NA。下列说法中正确的是
  
A．甲中Al与Ti原子个数比为11∶5
B．1个基态Ti原子中含有4个未成对电子
C．乙中与铬原子距离最近的铬原子共有12个
D．铬原子的半径r=××1010pm
4．（2023·福建龙岩·统考模拟预测）某补血剂有效成分M的结构如图所示，X、Y、Z、W为原子序数依次增大的前四周期元素，X为原子半径最小的元素，Y和Z同主族，X、Y、Z原子序数之和为25，W为金属且W3+的价层电子为半充满结构。下列说法正确的是

A．M具有氧化性，能与KI发生反应
B．Z的氧化物的水化物可能有还原性
C．M中W的轨道杂化方式为sp3
D．该晶体熔化时，只需克服离子键的作用
5．（2023·辽宁·高三统考专题练习）据文献报道：CeO2的氧缺陷可以有效促进氢气在催化加氢过程中的活化。图1为CeO2理想晶胞，图2为CeO2缺陷晶胞，若晶胞参数为anm，下列说法错误的是
  
A．图1晶胞面对角线切面上的离子数目有8个
B．图2中Ce4+与O2-的数目之比为4∶7
C．理想晶胞中O2-的配位数为4
D．Ce4+与O2-的最近距离为anm
6．（2023春·河南·高三统考期中）如图是金刚石晶体结构模型，下列关于金刚石的说法正确的是
  
A．金刚石晶体中碳碳键之间的夹角为120°
B．金刚石晶胞中六元环中的碳原子在同一平面内
C．每个碳原子与其他4个碳原子相连形成正四面体结构
D．金刚石晶体中碳原子与碳碳键数目之比为1:4
7．（2023·全国·高三专题练习）金的晶胞结构如图所示(假设晶胞参数为anm)，下列说法错误的是

A．金原子在晶胞中的空间利用率约为74%
B．c原子的坐标为 (，0，)
C．该晶体的密度为
D．金晶胞沿z轴方向的投影图为
8．（2023·江苏南通·统考三模）黄铁矿是自然界中常见的金属矿物，主要成分为。工业上常煅烧其生成含铁矿渣和含硫气体。含硫气体可用来提取硫和制造硫酸，制硫酸时的尾气常用氨水吸收；含铁矿渣与硫酸反应后再加入溶液，可制备。常温下可用铁质容器贮存浓硫酸。的晶胞如下图所示。

下列化学反应表示正确的是
A．煅烧黄铁矿：
B．气体与气体混合：
C．氨水吸收过量：
D．溶液与溶液混合的离子方程式：
9．（2023春·广东广州·高三广东实验中学校考期中）1—乙基—3—甲基咪唑四氟硼酸盐被广泛应用于有机合成和聚合反应、分离提纯以及电化学研究中，下列关于1—乙基—3—甲基咪唑四氟硼酸盐说法错误的是
A．熔点比低
B．五元环处于同一平面，则两个氮原子的杂化方式分别为
C．所含元素的电负性：
D．阳离子中含有σ键数目为
10．（2023春·河北唐山·高三校联考期中）英国化学家巴特列用PtCl6与等物质的量的氧气在室温下制得了一种深红色的固体O2PtCl6，这是人类第一次制得的盐。巴特列经过类比和推理，断定XePtCl6也应存在。巴特列立即动手实验，结果在室温下轻而易举的制得了黄色晶体。下列说法错误的是
A． PtCl6具有强氧化性
B． XePtCl6中Pt元素的化合价为
C． O2PtCl6晶体类型为离子晶体
D．巴特列类比和推理的依据是O2和Xe的第一电离能接近
11．（2023·湖北武汉·统考模拟预测）某储氢材料镧镍合金的晶胞结构如图所示。下列说法中错误的是
  
A．该物质的化学式为
B．距离La最近且相等的Ni的数目为6
C．利用原子光谱可鉴定储氢材料中的La元素
D．晶体密度：
12．（2023春·浙江·高三期中）磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料，其立方晶胞如图所示，已如其晶体密度为，表示阿伏加德罗常数。下列有关说法不正确的是

A．磷化硼(BP)的晶体类型为共价晶体
B．磷化硼(BP)晶体的熔点比金刚石高
C．该晶胞中所含的硼原子和磷原子个数均为4
D．经计算，B—P键的键长为
13．（2023春·河北沧州·高三统考期中）如图是金刚石的晶胞结构，下列有关说法错误的是

A．金刚石属于共价晶体
B．该晶胞中含有4个碳原子
C．该晶胞中碳原子采用杂化
D．金刚石的熔点很高，其熔化时克服的作用力是共价键

二、多选题
14．（2023·辽宁大连·育明高中校考一模）向溶液中滴加黄血盐可制得普鲁士蓝，向溶液中滴加赤血盐可制得滕氏蓝。普鲁士蓝和滕氏兰很久以来都被视为两种物质，但科学家研究发现，两者都是如图所示结构(未标出)。下列关于普鲁士蓝和滕氏蓝说法不正确的是
  
A．根据如图的晶体结构，应位于晶胞体心 B．普鲁士蓝和滕氏蓝都是离子晶体
C．该图不能表示普鲁士蓝晶体的晶胞 D．测定晶体的结构常采用X射线衍射法

三、非选择题
15．（2023春·福建·高三校联考期中）按要求填空。
(1)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为___________，原子之间的作用力为___________。
(2)铁有、、三种同素异形体，晶体原子堆积方式为___________；晶胞参数为acm，则铁原子半径为___________(假设原子为刚性球体)；、两种晶胞中铁原子的配位数之比为___________。晶体的空间利用率___________。(写出计算式即可)

(3)奥氏体是碳溶解在中形成的一种间隙固溶体，无磁性，其晶胞如图所示，则该物质的化学式为___________，若晶体密度为，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表示，写出计算式即可)。

16．（2023春·广东梅州·高三丰顺县丰顺中学校联考期中）2019年8月13日中国科学家合成了首例缺陷诱导的晶态无机硼酸盐单一组分白光材料Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2并获得了该化合物的LED器件，该研究结果有望为白光发射的设计和应用提供一个新的有效策略。
(1)已知Sn和Si同族，基态Sn原子价层电子的空间运动状态有___________种，基态氧原子的价层电子排布式不能表示为，因为这违背___________(填选项)。
A．泡利原理      B．洪特规则             C．能量最低原理
(2)[B(OH)4]-中氧原子的杂化轨道类型为___________，[B(OH)4]-的配体为___________。[Sn(OH)6]2-中，Sn与O之间的化学键不可能是___________(填选项)。
a．配位键  b．σ键  c．键    d．极性键
(3)超高热导率半导体材料-砷化硼(BAs)的晶胞结构如图所示，则1号砷原子的坐标为___________。已知阿伏加德罗常数的值为NA，若晶胞的密度为ag·cm-3，则晶胞中最近的两个砷原子之间的距离为___________cm(列出含a、NA的计算式即可)。

17．（2023春·四川·高三遂宁中学校考期中）、等含铜化合物可以催化合成。回答下列问题：
(1)基态铜原子的价电子排布式为_______。
(2)中，元素电负性从大到小的顺序为_______；催化过程中可能产生，的空间构型为_______，碳氧键的平均键长比要_______(填“长”或“短”)；在有机溶剂中，的电离平衡常数比的电离平衡常数大，除S的非金属性比C强外，在分子结构上还存在的原因是_______。
(3)已知晶胞与晶胞相似，晶胞中的位置如图所示，位于所构成的正四面体中心。配位数为_______；已知图中A处的原子分数坐标为，则晶胞中与A距离最近的的原子分数坐标为_______；若晶胞参数，晶体的密度为，则阿伏加德罗常数的值为_______(用含a和d的式子表示)。

18．（2023春·安徽池州·高三池州市第一中学校联考期中）第二周期元素与日常生活密切相关，许多科学家因研究这些元素的相关生化内容而荣获诺贝尔奖。请回答下列问题：
(1)下列硼原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_______、_______(填选项字母)。
A． B．
C． D．
(2)硼酸(H3BO3)为一元弱酸，靠结合水中的OH－使水电离而显酸性，写出硼酸电离方程式：_______。
(3)氮化铝为一种新型无机非金属材料，因耐磨、耐热、硬度大等优点而被广泛应用。它所属晶体类型为_______。
(4)①C、N、O的第一电离能由小到大的顺序是_______；
②N2F2 (二氟氮烯)分子中的氮原子采用sp2杂化，则N2F2的结构式为_______；
③氟和氧可形成O3F2，试写出O3F2的电子式：_______。

参考答案：
1．D
【分析】由平面投影图可知，钾原子8个位于顶点，1个位于体心，其个数为：8×+1=2，硒原子8个位于棱上，2个位于晶胞内部，其个数为8×+2=4，铁原子8个位于面心，其个数为8×=4，由此分析解题。
【详解】A．由平面投影图可知，晶胞中位于顶点和体心的钾原子个数为2，位于面上的铁原子个数为4，位于棱上和体内的硒原子的个数为4，则超导材料最简化学式为，A正确；
B．由平面投影图可知，位于面心上的铁原子与位于棱上和体内的硒原子的距离最近，所以铁原子的配位数为4，B正确；
C．设晶体的密度为，由晶胞的质量公式可得：，，C正确；
D．已知K为19号元素，故基态钾离子的电子占据的最高能级即3p能级，共有3个原子轨道，D错误；
故答案为：D。
2．A
【分析】元素X基态原子的价电子排布式为，则n=2，元素X基态原子的价电子排布式为2s22p1，X为B，X、Y同周期，都为第二周期元素，且Y的基态原子是第二周期中单电子数目最多的，Y为N，W只连接1个共价键，且A受热分解产生，W为H元素，以此解答。
【详解】A．A分子中B原子含有空轨道，N原子含有1个孤电子对，B原子和N原子之间形成了1个配位键，故A正确；
B．非金属性：N>B，元素非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则酸性：HNO3>H3BO3，故B错误；
C．T分子中B原子和N原子都形成双键，二者都是sp2杂化，T分子是平面的结构，所有原子共平面，故C错误；
D．由晶胞结构可知，以晶胞内一个B原子为中心，周围有4个N原子，则B的配位数为4，故D错误；
故选A。
3．D
【详解】A．由均摊法可知，甲中Al原子个数为4+1=，Ti原子个数为，Al与Ti原子个数比为5∶11，故A错误；
B．Ti是22号元素，基态Ti原子价电子排布式为3d24s2，含有2个未成对电子，故B错误；
C．铬原子相当于体心立方堆积，则与铬原子距离最近的铬原子共有8个，故C错误；
D．由图乙可知，该晶胞含有个=2个Cr原子，且晶胞中体对角线上的3个原子紧密相邻，已知铬的密度为g·cm-3，阿伏加德罗常数为NA，设Cr原子半径为rpm，晶胞的体积为，晶胞棱长为，则铬原子的半径，故D正确；
故选D。
4．B
【分析】X为原子半径最小的元素，X为H。W为金属且W3+的价层电子为半充满结构，则W为Fe。Y和Z同主族，X、Y、Z原子序数之和为25，再结合其结构，Y为O，Z为S。
【详解】A．结合图看，M的化学式为[Fe(H2O)6]SO4·H2O，Fe的化合价为+2，+2的铁弱氧化性不能KI反应，A项错误；
B．Z的氧化物的水化物可能H2SO3，其中S为+4价均有强还原性，B项正确；
C．M中W的杂化为d2sp3，C项错误；
D．该分子中存在分子间氢键，所以晶体熔化克服离子键和氢键，D项错误；
故选B。
5．A
【详解】A．如图勾选粒子在面对角线切面上  ，共有10个，A项错误；
B．从晶胞看O2-位于小立方体体心共7个，Ce4+位于晶胞的顶点和面心共，Ce4+与O2-的数目之比为4∶7，B项正确；
C．从图看O2-最近的Ce4+有4个，其配位数为4，C项正确；
D．Ce4+与O2-最短距离为八分之一小立方体的体对角线的一半即，D项正确；
故选A。
6．C
【详解】A．金刚石晶体中每个碳和周围四个碳原子形成共价键，形成立体网状结构，碳碳键之间的夹角为109°28，A错误；
B．金刚石晶胞中最小的环为六元环，每个环中有4个碳原子在同一平面内，B错误；
C．每个碳原子与其他4个碳原子相连，形成正四面体结构，C正确；
D．金刚石晶体中每个碳原子和周围4个碳形成碳碳键，碳与碳碳键数目之比为1:(4)=1:2，D错误；
故答案选C。
7．C
【详解】A．设金原子半径为r，则结合晶胞结构可知4r=，r=，晶胞中含金原子个数为，金原子的体积为：4×=，晶胞体积为a3，金原子在晶胞中的空间利用率=≈74%，故A正确；
B．a为坐标原点，c处于面心，结合晶胞结构可知c原子的坐标为 (，0，)，故B正确；
C．晶胞质量为：，晶胞体积为：nm3，则晶胞密度为，C项错误；
D．金晶胞沿z轴方向投影，顶点原子均投影在正方形顶点，面心分别投影在棱心和面心，投影图正确，故D正确；
故选：C。
8．B
【详解】A．黄铁矿“煅烧”时反应的化学方程式为，不是生成三氧化硫，故A错误；
B．气体与气体混合发生的反应为，故B正确；
C．用氨水吸收少量SO2生成亚硫酸铵，离子方程式为：2NH3·H2O+SO2=2NH+SO+H2O，亚硫酸铵要拆开，故C错误；
D．属于弱酸的酸式酸根离子，部分发生电离，不能将其拆开，故D错误；
故答案选B。
9．B
【详解】A．1—乙基—3—甲基咪唑四氟硼酸盐是离子液体，常温下为液体，而四氟硼酸钠是离子晶体，常温下为固态，则1—乙基—3—甲基咪唑四氟硼酸盐的熔点低于四氟硼酸钠，故A正确；
B．五元环处于同一平面说明环中存在大π键，碳原子和氮原子的杂化方式都为sp2杂化，故B错误；
C．元素的非金属性越强，电负性越大，离子液体中所含元素的非金属性强弱顺序为F>N>C>H，则电负性的大小顺序为F>N>C>H，故C正确；
D．由化学式可知，阳离子的σ键数目为19，则1mol阳离子中含有σ键数目为19NA，故D正确；
故选B。
10．B
【详解】A．由题干信息可知，O2与PtCl6发生反应生成O2PtCl6，且得到，O2本身具有强氧化性，但该反应中O2被PtCl6氧化成了，即可说明PtCl6具有强氧化性，A正确；
B．由题干信息可知，O2PtCl6中阳离子为，则阴离子为：，故可知XePtCl6中Pt元素的化合价为+5价，B错误；
C．由题干信息可知，O2PtCl6中阳离子为，则阴离子为：，故O2PtCl6晶体类型为离子晶体，C正确；
D．由题干信息可知，O2PtCl6中阳离子为，故巴特列类比和推理的依据是O2和Xe的第一电离能接近，D正确；
故答案为：B。
11．D
【详解】A．该晶胞中La原子个数为12×+2×=3，Ni原子个数为18×+6=15，则La、Ni原子个数之比为3：15=1：5，化学式为LaNi5，A正确；
B．根据图知，以底面中心La原子为例，与其距离最近且相对的Ni原子个数是6，B正确；
C．原子光谱可以鉴定金属元素，所以利用原子光谱可鉴定储氢材料中的La元素，C正确；
D．该晶胞的体积为×（a×10-10cm）2×sin60°×6×（b×10-10cm）=a2b×10-30cm3，晶体密度ρ===g/cm3=g/cm3，D错误；
故答案为：D。
12．B
【详解】A．磷化硼(BP)是通过共价键形成的晶体，晶体类型为共价晶体，A正确；
B．磷、硼原子半径大于碳，则B-P键键长大于C-C键键长，B-P键键能小于C-C键键能，故金刚石的熔点更高，B错误；
C．根据“均摊法”，晶胞中含个P、4个B，该晶胞中所含的硼原子和磷原子个数均为4，C正确；
D．设晶胞边长为acm，结合C分析可知，晶体密度为，，B—P键的键长为体对角线的四分之一，故为，D正确；
故选B。
13．B
【详解】A．金刚石中碳原子间均以共价键相连，形成空间立体网状结构，则金刚石属于共价晶体，A正确；
B．该晶胞中，碳原子位于8个顶点、6个面心，另外晶胞内还含有4个碳原子，则含有碳原子的个数为=8，B错误；
C．该晶胞中，每个碳原子均与其它4个碳原子以单键相连，则碳原子采用杂化，C正确；
D．金刚石属于共价晶体，其熔化时克服的作用力是共价键，所以熔点很高，D正确；
故选B。
14．AC
【详解】A．根据反应原理和晶胞结构分析，在1个晶胞中，CN-在棱上，为12×=3，Fe2+为4×=，Fe3+为4×=，普鲁士蓝和滕氏蓝化学式为KFe[Fe(CN)6]，根据比例，在晶胞中K+为，若K+位于晶胞体心，其个数为1，A错误；
B．普鲁士蓝和滕氏蓝化学式为KFe[Fe(CN)6]，都含有K+，所以两者都是离子化合物，B正确；
C．该图能同时表示普鲁士蓝和滕氏蓝晶体的晶胞，C错误；
D．测定晶体的结构的方法，常采用X射线衍射法，D正确；
故选：AC。
15．(1) 3：1 金属键
(2) 体心立方堆积 2：1
(3) FeC

【详解】（1）Cu处于面心，则Cu原子共6×=3个，Au处于顶点，则Au原子共8×=1个，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为3：1；原子之间的作用力为金属键。
（2）根据图可知，晶体原子堆积方式为体心立方堆积；晶胞中体对角线为铁原子半径的4倍，即(4r)2=3a2，铁原子的半径为；晶胞中铁原子配位数为12，-Fe晶胞中铁原子的配位数为6，则、两种晶胞中铁原子的配位数之比为2：1；晶胞中共有铁原子6×+8×=4个，晶胞的面对角线是铁原子半径的4倍，即(4r)2=2a2，a=r，空间利用率为。
（3）根据晶胞图可知，C原子有12×+1=4个，Fe原子有6×+8×=4个，故其化学式为FeC；设晶胞边长为a，由图可知最近的碳原子的距离为面对角线的一半，即，根据，可得，则最近的碳原子的距离为pm。
16．(1) 3 B
(2) sp3 OH- c
(3) (，，)

【详解】（1）Sn元素与Si元素为同主族元素，位于第五周期，所以其价层电子为5s25p2，5s能级的s轨道为一种空间运动状态，5p能级占据两个p轨道有两种空间运动状态，共有3种空间运动状态；根据洪特规则，同一能级电子要优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，所以该排布式违反了洪特规则；故答案为：3；B；
（2）[B(OH)4] －中B原子与每个氧原子之间均形成一个σ键(其中一个为配位键)，价层电子对数为4，为sp3杂化，且不含孤电子对，配体为OH-；[Sn(OH)6] 2－中，O原子和氢原子之间为σ键，也为极性共价键，Sn原子和O原子之间有σ键和配位键，所以该物质中不含π键，所以选c；
（3）根据晶胞结构可知1号砷原子距离坐标原点的距离为晶胞体对角线的，所以坐标为(，，)；晶胞中砷原子位于体心对角线的处，晶胞中最近的两个砷原子之间的距离为xpm，则晶胞的边长为xpm，则晶胞的体积V=pm3=×10-30cm3；根据均摊法该晶胞中As原子个数为4，B原子个数为,所以晶胞的质量m=，则密度a=g/cm3，解得x=。
17．(1)
(2) 平面(正)三角形 短 有2个非羟基氧而只有1个，中心原子的非羟基氧越多，其酸性越强
(3) 8

【详解】（1）基态铜为29号元素，原子的价电子排布式为。
（2）中含有碳、氢、氧三种元素，元素非金属性越强，电负性越大，故元素电负性从大到小的顺序为； 中心原子为碳，价层电子对数为，，故碳酸根离子的空间构型为平面三角形，碳酸根离子中还存在大π键，所以碳氧键介于单键和双键之间，而甲醇分子中的碳原子采用sp3杂化，碳氧键为单键，故碳氧键的平均键长比要短；在有机溶剂中，硫酸中有两个非羟基氧与阿尼，碳酸中只有一个非羟基氧原子，非羟基氧原子具有吸电子效应，可以使氧氢键极性增强，故硫酸中的氢离子更容易电离。
（3）晶胞中硫离子的个数为，根据晶胞的化学式分析，微粒配位数之比等于微粒数反比，故硫离子的配位数为8；已知图中A处与相邻的三个面心原子形成一个正四面体，棱长为对角线长的一般，即为， A的原子分数坐标为，则晶胞中与A距离最近的的原子分数坐标为；若晶胞参数，晶体的密度为，一个晶胞的质量为g，晶胞的密度为则阿伏加德罗常数的值为。
18．(1) B D
(2)H3BO3+H2OB(OH)+H+
(3)共价(或原子)晶体
(4) C
【详解】（1）电子能量1s＜2s＜2p，则2p轨道上电子越多、1s轨道上电子越少，其能量越高，则能量由高到低的顺序是D＞C＞A＞B，即能量最低为B，最高为D；
（2）根据题意可知硼酸的电离方程式为H3BO3+H2OB(OH)+H+；
（3）耐磨、耐热、硬度大等特点符合共价(或原子)晶体的特性；
（4）①同周期自左至右第一电离能呈增大趋势，但N原子的2p轨道半满，更稳定，第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能由小到大的顺序是C ②氮原子采用sp2杂化，说明N2F2分子中两个N原子形成双键，结构式为F-N=N-F；
③O原子一般形成两对共用电子对，F原子一般形成一对共用电子对，所以O3F2的电子式应为。