备考2024届高考化学一轮复习强化训练第五章物质结构与性质元素周期律第6讲晶体结构与性质

这是一份备考2024届高考化学一轮复习强化训练第五章物质结构与性质元素周期律第6讲晶体结构与性质，共4页。试卷主要包含了420 nm，则r为　0等内容，欢迎下载使用。

解析 正戊烷中不含支链，新戊烷中含支链，分子间作用力：正戊烷＞新戊烷，所以正戊烷沸点高于新戊烷，A正确。AlF3为离子晶体，AlCl3为分子晶体，离子晶体的熔点一般高于分子晶体，B正确。F的电负性大于H，—CF3为吸电子基团，导致CF3COOH中羟基极性比CH3COOH中羟基极性大，更易电离出H＋，C正确。NaHCO3溶解度小于Na2CO3，是因为NaHCO3中的HCO3－间存在氢键，导致其不易溶于水，D错误。
2.[2023北京]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 ）
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
解析 三种物质中碳碳原子间均形成了共价键，共价键中一定含σ键，A正确；金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化，石墨中所有碳原子均采用sp2杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化，形成碳碳三键的碳原子采用sp杂化，B错误；金刚石为共价晶体，石墨为混合型晶体，C错误；金刚石中没有自由移动的电子，不能导电，D错误。
3.[2023山东]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（ B ）
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
解析 石墨导电的原因是石墨层间有自由移动的电子，石墨层间插入F得到层状结构化合物（CF）x后，可自由移动的电子减少，导电性减弱，A错误；石墨层间插入F后形成的C—F键极短，键能极大，分子结构稳定性增强，抗氧化性增强，B正确；随原子序数递增，同周期主族元素的原子半径逐渐减小，因此（CF）x中C—C的键长比C—F长，C错误；由题图知，（CF）x中每个碳原子形成3个C—C键、1个C—F键，其中每个C—C键被2个碳原子共用，则1 ml （CF）x中含有2.5x ml共价单键，D错误。
4.[2023湖北]镧La和H可以形成一系列晶体材料LaHn，在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构，即得到晶体LaHx。下列说法错误的是（ C ）
A.LaH2晶体中La的配位数为8
B.晶体中H和H的最短距离：LaH2＞LaHx
C.在LaHx晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
D.LaHx单位体积中含氢质量的计算式为40（4.84×10－8）3×6.02×1023 g·cm－3
解析 以上底面的La为研究对象，晶体中距离该La最近且相等的H原子分别位于其上方和下方，共8个，故La的配位数为8，A正确。由LaH2和LaHx的晶胞结构及题干知，H与H的最短距离：LaH2大于LaHx，B正确。在LaHx晶胞中，共有5×8＝40个H原子，将LaHx分成8个小立方体，在每个小立方体内，有5个H形成正四面体结构，则整个晶胞中40个H原子不全在闭合多面体曲面上，C错误。每个LaHx晶胞中含40个H原子，H原子密度为40（4.84×10－8）3×6.02×1023 g·cm－3，D正确。
5.[2021全国甲]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＋离子在晶胞中的配位数是 8 ，晶胞参数为a pm、a pm、c pm，NA为阿伏加德罗常数的值，该晶体密度为 91×4+16×8a2c×NA×10－30 g·cm－3（写出表达式）。在ZrO2中掺杂少量ZnO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr1－xOy，则y＝ 2－x （用x表达）。
解析 以面心上的Zr为研究对象，根据晶胞图知，Zr4＋离子在晶胞中的配位数是8。一个晶胞中含有O的个数为8，含有Zr的个数为8×18＋6×12＝4，晶胞质量为（8×16＋4×91）/NA g，晶胞体积为a2c×10－30 cm3，故该晶体的密度为91×4+16×8a2c×NA×10－30 g·cm－3。该化合物中Zn显＋2价，Zr显＋4价，O显－2价，根据化合物中各元素化合价代数和为0知，2x＋4（1－x）＝2y，解得y＝2－x。
6.（1）[全国 Ⅱ 高考]FeS2晶体的晶胞如图1所示。晶胞边长为a nm，FeS2相对分子质量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为 4MNAa3×1021 g·cm－3；晶胞中Fe2＋位于S22－所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为 22a nm。
图1 图2
（2）[全国Ⅲ高考]MgO具有NaCl型结构（如图2所示），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420 nm，则r（O2－）为 0.148 nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a'＝0.448 nm，则r（Mn2＋）为 0.076 nm。
解析 （1）该晶胞中Fe2＋位于棱上和体心，个数为12×14＋1＝4，S22－位于顶点和面心，个数为8×18＋6×12＝4，故晶体密度为MNA×4g（a×10－7cm）3＝4MNAa3×1021g·cm－3。根据晶胞结构，S22－所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为晶胞边长的22，故该正八面体的边长为22a nm。（2）因为O2－采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是O2－半径的4倍，则有[4r（O2－）]2＝2a2，解得r（O2－）＝24×0.420 nm≈0.148 nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构可得2r（Mn2＋）＋2r（O2－）＝a'，代入数据解得r（Mn2＋）＝0.076 nm。
7.[全国Ⅲ高考]GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示。Ga和As的摩尔质量分别为MGag·ml－1和MAsg·ml－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率 4π×10－30NAρ（rGa3＋rAs3）3（MGa＋MAs）×100％ 。
解析 首先用均摊法计算出1个晶胞中含有As原子的个数：8×18＋6×12＝4，再通过观察可知1个晶胞中含有4个Ga原子。4个As原子和4个Ga原子的总体积V1＝4×（43π×10－30×rAs3＋43π×10－30×rGa3） cm3；1个晶胞的质量为4个As原子和4个Ga原子的质量之和，即4（MAs＋MGa）NAg，所以1个晶胞的体积V2＝4ρNA（MAs＋MGa） cm3。最后由V1V2即得结果。性质差异
结构因素
A.
沸点：正戊烷（36.1 ℃）高于新戊烷（9.5 ℃）
分子间作用力
B.
熔点：AlF3（1 040 ℃）远高于AlCl3（178 ℃升华）
晶体类型
C.
酸性：CF3COOH（pKa＝0.23）远强于CH3COOH（pKa＝4.76）
羟基极性
D.
溶解度（20 ℃）：Na2CO3（29 g）大于NaHCO3（8 g）
阴离子电荷