专题二 物质结构与性质 选择题专攻 3.晶体结构(含解析)-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义
展开1.常见共价晶体结构分析
(1)金刚石
①每个C与相邻4个C以共价键结合,形成正四面体结构;
②键角均为109°28′;
③最小碳环由6个C组成且6个C不在同一平面内;
④每个C参与4个C—C的形成,C原子数与C—C数之比为1∶2。
(2)SiO2
①每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构;
②每个正四面体占有1个Si,4个“eq \f(1,2)O”,因此二氧化硅晶体中Si与O的个数之比为1∶2;
③最小环上有12个原子,即6个O、6个Si。
(3)SiC、BP、AlN
每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构。
2.常见分子晶体结构分析
(1)干冰
①8个CO2位于立方体的顶角且在6个面的面心各有1个CO2;
②每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个。
(2)白磷
面心立方最密堆积。
3.常见离子晶体结构分析
典型离子晶体模型的配位数
[知识拓展] 晶格能
(1)定义:气态离子形成1摩离子晶体释放的能量。晶格能是反映离子晶体稳定性的数据,可以用来衡量离子键的强弱,晶格能越大,离子键越强。
(2)影响因素:晶格能的大小与阴阳离子所带电荷数、阴阳离子间的距离、离子晶体的结构类型有关。离子所带电荷数越多,半径越小,晶格能越大。
(3)对离子晶体性质的影响:晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,而且熔点越高,硬度越大。
1.(2023·新课标卷,9)一种可吸附甲醇的材料,其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl,部分晶体结构如下图所示,其中[C(NH2)3]+为平面结构。
下列说法正确的是( )
A.该晶体中存在N—H…O氢键
B.基态原子的第一电离能:C
2.(2023·北京,1)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔,是碳材料科学的一大进步。
下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是( )
A.三种物质中均有碳碳原子间的σ键
B.三种物质中的碳原子都是sp3杂化
C.三种物质的晶体类型相同
D.三种物质均能导电
3.(2023·湖南,11)科学家合成了一种高温超导材料,其晶胞结构如图所示,该立方晶胞参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是( )
A.晶体最简化学式为KCaB6C6
B.晶体中与K+最近且距离相等的Ca2+有8个
C.晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
D.晶体的密度为eq \f(2.17×1032,a3·NA) g·cm-3
4.(2023·山东,5)石墨与F2在450 ℃反应,石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x,该物质仍具润滑性,其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是( )
A.与石墨相比,(CF)x导电性增强
B.与石墨相比,(CF)x抗氧化性增强
C.(CF)x中C—C的键长比C—F短
D.1 ml (CF)x中含有2x ml共价单键
5.(2022·湖北,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
1.根据量子力学计算,氮化碳结构有五种,其中一种氮化碳硬度超过金刚石晶体,成为首屈一指的超硬新材料,已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示,下列有关氮化碳的说法不正确的是( )
A.氮化碳属于共价晶体
B.氮化碳的化学式为C3N4
C.该晶体的熔点比金刚石的熔点低
D.每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子与三个碳原子相连
2.高温下,超氧化钾晶体呈立方体结构,晶体中氧的化合价部分为0价,部分为-2价。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞,则下列说法正确的是( )
A.超氧化钾的化学式为KO2,每个晶胞含有4个K+和4个Oeq \\al(-,2)
B.晶体中每个K+周围有8个Oeq \\al(-,2),每个Oeq \\al(-,2)周围有8个K+
C.晶体中与每个K+距离最近的K+有8个
D.晶体中与每个K+距离最近的K+有6个
3.砷化镓(GaAs)作为第二代半导体材料的代表,是目前研究最成熟、生产量最大的半导体材料。GaAs晶胞结构如图所示,晶胞边长为a pm,下列说法正确的是( )
A.GaAs属于离子晶体
B.基态砷原子价层电子轨道表示式为
C.As的配位数为4
D.该晶体密度为eq \f(5.8×1036,NA×a3)g·cm-3
4.作为储氢材料的镧镍合金被广泛应用于电动车辆,某种镧镍合金储氢后所得晶体的化学式为LaNi5H6,晶胞结构如图,晶胞参数为a,下列有关表述不正确的是( )
A.Z表示的微粒为H2
B.每个X周围最近且等距离的X有6个
C.若A的原子分数坐标为(0,0.5,0.5),B的原子分数坐标为(0.75,0.75,0),则C的原子分数坐标为(1,0.5,1)
D.若四条竖直棱的棱心位置均插入Z,则晶体的化学式为LaNi5H7
5.几种常见的晶胞或结构(CaF2、NH4Cl、AlCl3)如图,下列说法错误的是( )
A.图1所示晶胞中阳、阴离子的配位数分别为8和4
B.熔点:图2所示物质<图1所示物质
C.图3所示晶胞中与体心原子等距离且最近的顶点原子有8个
D.NH4Cl可与H-反应生成NH4H,NH4Cl和NH4H均是共价化合物
6.有关晶体的结构如图所示,下列说法不正确的是( )
A.在NaCl晶体(图甲)中,距Na+最近的Cl-围成正八面体
B.该气态团簇分子(图乙)的分子式为EF或FE
C.在CO2晶体(图丙)中,一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻
D.在碘晶体(图丁)中,存在的作用力有非极性键和范德华力
选择题专攻3 晶体结构
真题演练
1.A [由晶体结构图可知,[C(NH2)3]+中的—NH2的H与[B(OCH3)4]-中的O形成氢键,因此,该晶体中存在N—H…O氢键,A正确;同一周期元素原子的第一电离能从左到右呈递增趋势,但是第ⅡA、ⅤA族元素的原子结构比较稳定,其第一电离能高于同周期的相邻元素的原子,因此,基态原子的第一电离能从小到大的顺序为C
3.C [根据晶胞结构可知,其中K个数:8×eq \f(1,8)=1,Ca个数:1,B个数:12×eq \f(1,2)=6,C个数:12×eq \f(1,2)=6,故其最简化学式为KCaB6C6,A正确;K+位于晶胞顶角,Ca2+位于体心,则晶体中与K+最近且距离相等的Ca2+有8个,B正确;根据晶胞结构可知,晶胞中B和C原子构成的多面体有14个面,C错误;该晶胞含1个KCaB6C6,则晶胞质量为eq \f(217,NA) g,晶胞体积为a3×10-30 cm3,则其密度为eq \f(2.17×1032,a3·NA)g·cm-3,D正确。]
4.B [石墨晶体中每个碳原子上未参与杂化的1个2p轨道上电子在层内离域运动,故石墨晶体能导电,而(CF)x中没有未参与杂化的2p轨道上的电子,故与石墨相比,(CF)x导电性减弱,A错误;石墨层间插入F后形成的C—F键长短,键能极大,分子结构稳定性增强,抗氧化性增强,B正确;已知C的原子半径比F的大,故可知(CF)x中C—C的键长比C—F的长,C错误;由题干结构示意图可知,在(CF)x中每个C与周围的3个碳原子、1个F原子形成共价键,每个C—C被2个碳原子共用,即1 ml (CF)x中含有2.5x ml共价单键,D错误。]
5.B [Ca2+的配位数为与其距离最近且等距离的F-的个数,如图所示,Ca2+位于体心,F-位于面心,所以Ca2+的配位数为6,A正确;F-与K+的最近距离为棱长的eq \f(\r(2),2),F-与Ca2+的最近距离为棱长的eq \f(1,2),所以与F-距离最近的是Ca2+,B错误;K+位于顶角,个数为eq \f(1,8)×8=1,F-位于面心,个数为eq \f(1,2)×6=3,Ca2+位于体心,个数为1,综上,该物质的化学式为KCaF3,C正确;F-与Cl-半径不同,替换后晶胞棱长将改变,D正确。]
考向预测
1.C [根据晶体硬度超过金刚石,具有网状结构这些特点确定该物质为共价晶体,A项正确;晶体中每个C与4个N相连而一个N被3个碳原子共用则每个碳原子均摊的氮原子个数为eq \f(1,3)×4=eq \f(4,3),则化学式为C3N4,B、D项正确;该晶体与金刚石晶体均为共价晶体,r(N)
3.C [由GaAs晶胞结构图可知,该晶胞含有Ga原子和As原子,微粒间的作用力是共价键,属于共价晶体,A错误;基态砷原子价层电子轨道表示式为,B错误;与砷原子距离最近的镓原子的个数为4,则As的配位数为4,C正确;根据均摊法,砷原子的个数为4,镓原子的个数为8×eq \f(1,8)+6×eq \f(1,2)=4,则该晶体的密度为eq \f(\f(4×145,NA),10-30a3) g·cm-3=eq \f(5.8×1032,NA×a3) g·cm-3,D错误。]
4.D [晶胞含X个数为8×eq \f(1,8)=1,含Y个数为8×eq \f(1,2)+1=5,含Z个数为8×eq \f(1,4)+2×eq \f(1,2)=3,对照晶体的化学式LaNi5H6,可得出Z表示的微粒为H2,A正确;从图中可以看出,每个X周围最近且等距离的X在顶角,数目为6,B正确;若A的原子分数坐标为(0,0.5,0.5),B的原子分数坐标为(0.75,0.75,0),则坐标原点为底面左下角的X,晶胞参数为1,所以C的原子分数坐标为(1,0.5,1),C正确;若四条竖直棱的棱心位置均插入Z,则与原晶胞比,增加Z的个数为4×eq \f(1,4)=1,而Z为H2,所以晶体的化学式为LaNi5H8,D不正确。]
5.D [由题意判断图1为CaF2的晶胞,图2为AlCl3的结构,图3为NH4Cl的晶胞。图1中顶角和面心是Ca2+,体内较大的小球表示F-,距离Ca2+最近且等距离的F-有8个,则Ca2+的配位数为8,距离F-最近且等距离的Ca2+有4个,则F-的配位数为4,故A正确;图1为CaF2的晶胞,CaF2是离子化合物,图2为AlCl3的结构,AlCl3是共价化合物,离子化合物的熔点一般高于共价化合物,则CaF2的熔点高于AlCl3,故B正确;由图3可看出,与体心原子等距离且最近的顶点原子有8个,故C正确;NH4H、NH4Cl均为离子化合物,故D错误。]
6.B [在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-有6个,分别位于Na+的上、下、左、右、前、后,围成正八面体,A正确;乙是一个分子,不是晶胞,所以分子式为E4F4或F4E4,B错误;碘晶体中,有碘分子内部的碘原子间的非极性共价键,还有碘分子间的范德华力,D正确。]
晶体
晶胞
配位数
NaCl
Na+、Cl-的配位数均为6
CsCl
Cs+、Cl-的配位数均为8
ZnS
Zn2+、S2-的配位数均为4
CaF2
Ca2+()的配位数为8;F-()的配位数为4
专题八 有机化学 选择题专攻 3.同分异构体的判断(含解析)-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义: 这是一份专题八 有机化学 选择题专攻 3.同分异构体的判断(含解析)-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义,共9页。试卷主要包含了概念,特点,构造异构的类别等内容,欢迎下载使用。
专题七 化学实验 选择题专攻 3.实验组合装置图的分析评价(含解析)-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义: 这是一份专题七 化学实验 选择题专攻 3.实验组合装置图的分析评价(含解析)-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义,共13页。试卷主要包含了下列装置可以用于相应实验的是,下列说法正确的是等内容,欢迎下载使用。
专题四 电化学 选择题专攻 3.电解原理的多方面应用(含解析)-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义: 这是一份专题四 电化学 选择题专攻 3.电解原理的多方面应用(含解析)-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义,共11页。试卷主要包含了图解电解池工作原理,对比掌握电解规律,金属的电化学腐蚀与防护,陌生电解池装置图的知识迁移等内容,欢迎下载使用。