考点17 晶体，晶胞及相关性质—五年（2020—2024）高考化学真题专项分类汇编(含答案)

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一、单选题
1．下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是( )
A.金刚石（C）B.单晶硅（）
C.金刚砂（）D.氮化硼（，立方相）
2．是一种高活性的人工固氮产物，其合成反应为，晶胞如图所示，下列说法错误的是( )
A.合成反应中，还原剂是LiH和C
B.晶胞中含有的个数为4
C.每个周围与它最近且距离相等的有8个
D.为V型结构
3．研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物（），其立方晶胞和导电时迁移过程如图所示。已知该氧化物中为+4价，为+3价。下列说法错误的是( )
A.导电时，和的价态不变
B.若，与空位的数目相等
C.与体心最邻近的O原子数为12
D.导电时、空位移动方向与电流方向相反
4．晶体中，多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示，其中部分结构显示为图乙，下列说法错误的是( )
A.电负性：
B.单质是金属晶体
C.晶体中存在范德华力
D.离子的配位数为3
5．我国科学家首次合成了化合物[K（2，2，2-crypt）]。其阴离子为全金属富勒烯（结构如图），具有与富勒烯相似的高对称性。下列说法错误的是( )
A.富勒烯是分子晶体
B.图示中的位于Au形成的二十面体笼内
C.全金属富勒烯和富勒烯互为同素异形体
D.锑（Sb）位于第五周期第ⅤA族，则其基态原子价层电子排布式是
6．金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中M、N、P、Q点的截面图，晶胞的边长为，为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.该铋氟化物的化学式为
B.粒子S、T之间的距离为
C.该晶体的密度为
D.晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个
7．黄金按质量分数分级，纯金为24K。合金的三种晶胞结构如图，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是( )
A.Ⅰ为18K金
B.Ⅱ中Au的配位数是12
C.Ⅲ中最小核间距
D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Au与Cu原子个数比依次为1:1、1:3、3:1
8．在超高压下转化为平行六面体的分子（如图）。下列说法错误的是( )
A.和互为同素异形体B.中存在不同的氧氧键
C.转化为是熵减反应D.常压低温下能稳定存在
9．配合物的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示，下列说法错误的是( )
A.中心原子的配位数是4B.晶胞中配合物分子的数目为2
C.晶体中相邻分子间存在范德华力D.该晶体属于混合型晶体
10．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。阿伏伽德罗常数的值为。下列说法错误的是( )
A.晶体最简化学式为
B.晶体中与最近且距离相等的有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
11．晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体（图1），进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料（图2）。下列说法错误的是( )
A.图1晶体密度为
B.图1中O原子的配位数为6
C.图2表示的化学式为
D.取代产生的空位有利于传导
12．镧La和H可以形成一系列晶体材料，在储氢和超导等领域具有重要应用。属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，中的每个H结合4个H形成类似的结构，即得到晶体。下列说法错误的是( )
A.晶体中La的配位数为8
B.晶体中H和H的最短距离：
C.在晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
D.单位体积中含氢质量的计算式为
13．锆（Zr）是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。如图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.该氧化物的化学式为
B.该氧化物的密度为
C.Zr原子之间的最短距离为
D.若坐标取向不变，将p点Zr原子平移至原点，则q点Zr原子位于晶胞xy面的面心
14．、属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在键、键。下列说法错误的是( )
A.的熔点高于B.晶体中所有化学键均为极性键
C.晶体中所有原子均采取杂化D.晶体中所有原子的配位数均相同
15．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.的配位数为6B.与距离最近的是
C.该物质的化学式为D.若换为，则晶胞棱长将改变
16．下列各组物质的晶体类型相同的是（ ）
A.和 B.和 C.和 D.和
参考答案
1．答案：B
解析：金刚石（C）、单晶硅（Si）、金刚砂（SiC）、立方氮化硼（BN），都为共价晶体，结构相似，则原子半径越大，键长越长，键能越小，熔沸点越低，在这几种晶体中，键长Si-Si>Si-C>B-N>C-C，所以熔点最低的为单晶硅。
故选B。
2．答案：D
解析：A.LiH中H元素为-1价，由图中化合价可知，N元素为-3价，C元素为+4价，根据反应可知，H元素由-1价升高到0价，C元素由0价升高到+4价，N元素由0价降低到-3价，由此可知还原剂是和C，故A正确；
B.根据均摊法可知，位于晶胞中的面上，则含有的个数为，故B正确；C.观察位于体心的可知，与它最近且距离相等的有8个，故C正确；D.的中心原子C原子的价层电子对数为，且与互为等电子体，可知为直线型分子，故D错误；故答案选D。
3．答案：B
解析：由题可知导电时发生迁移，没有发生化学变化，Ti和La的化合价不变，A项正确；由晶胞图可知，中和空位均位于晶胞体心，则空位数目，根据化合物中正负化合价代数和为0可得，若，则，空位数目为与空位的数目不相等，B项错误；与体心最邻近的O原子位于12条棱的棱心，共12个，C项正确；内电路中电流从负极流向正极，阳离子（）也移向正极，空位移动方向与移动方向相反，故空位移动方向与电流方向相反，D项正确。
4．答案：D
解析：A.电负性越大的元素吸引电子的能力越强，活泼金属的电负性小于活泼非金属，因此，Mg的电负性小于Cl，A正确；B.金属晶体包括金属单质及合金，单质Mg是金属晶体，B正确；C.由晶体结构可知，该结构中存在层状结构，层与层之间存在范德华力，C正确；D.由图乙中结构可知，每个与周围有6个最近且距离相等，因此，的配位数为6，D错误；综上所述，本题选D。
5．答案：C
解析：A.富勒烯是由分子通过范德华力结合形成的分子晶体，A正确；
B.由题图可知，中心周围有12个Au形成二十面体笼（每个面为三角形，上、中、下层分别有5、10、5个面），B正确；
C.全金属富勒烯不是碳元素的单质，因此其与富勒烯C60不能互为同素异形体，C错误；
D.锑（Sb）位于第五周期第ⅤA族，则根据元素位置与原子结构关系可知：其基态原子价层电子排布式是，D正确；
故合理选项是C。
6．答案：D
解析：根据均摊法可知，该晶胞中Bi的个数为，F的个数为，故该铋氟化物的化学式为，A正确；如图所示，根据勾股定理可知，，则为直角，，ST与AG平行且相等，则粒子S、T之间的距离为，B正确；该晶体密度为，C正确；以题给晶胞体心处铋离子为研究对象，距离其最近的氟离子为位于该晶胞体内的8个氟离子，D错误。
7．答案：C
解析：纯金为24K，则18K金中金的质量分数为75%，Ⅰ中Au位于体心，个数为1，Cu位于顶点，个数为，则Au的质量分数为，为18K金，A正确；Ⅱ中Au位于顶点，个数为，Cu位于面心，个数为，晶体化学式为，1个Cu周围有4个Au，则1个Au周围有12个Cu，Au的配位数是12，B正确；Ⅲ中和的最小核间距均为面对角线长度的，故最小核间距，C错误；结合上述分析可知，Ⅰ中Au、Cu原子个数比为1:1，Ⅱ中Au、Cu原子个数比为1:3，Ⅲ中Au位于面心，个数为，Cu位于顶点，个数为，Au、Cu原子个数比为3:1，D正确。
8．答案：D
解析：、均为由O元素形成的不同单质，二者互为同素异形体，A正确；分子中存在不同键长的氧氧键，B正确；，该反应为气体分子数减少的反应，是熵减反应，C正确；超高压下有利于平衡正向移动，则常压下平衡逆向移动，不能稳定存在，D错误。
9．答案：D
解析：由配合物的分子结构可知，中心原子M形成了4个配位键，故中心原子M的配位数是4，A正确；由晶胞结构可知，晶胞中配合物分子位于晶胞顶点和上下底面面心，数目为，B正确；该晶体为配合物分子组成的分子晶体，晶体中相邻分子间存在范德华力，C正确，D错误。
10．答案：C
解析：A.根据晶胞结构可知，其中K个数：8×=1，其中Ca个数：1，其中B个数：12×=6，其中C个数：12×=6，故其最简化学式为，A正确；B.根据晶胞结构可知，位于晶胞体心，Ca位于定点，则晶体中与最近且距离相等的有8个，B正确；C.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；D.根据选项A分析可知，该晶胞最简化学式为，则1个晶胞质量为：，晶胞体积为，则其密度为，D正确。
11．答案：C
解析：A.根据均摊法，图1的晶胞中含Li：8×+1=3，O：2×=1，Cl：4×=1，1个晶胞的质量为g=g，晶胞的体积为，则晶体的密度为，A项正确；
B.图1晶胞中，O位于面心，与O等距离最近的Li有6个，O原子的配位数为6，B项正确；
C.根据均摊法，图2中Li：1，Mg或空位为8×=2。O：2×=1，Cl或Br：4×=1，Mg的个数小于2，根据正负化合价的代数和为0，图2的化学式为，C项错误；
D.进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料，说明取代产生的空位有利于的传导，D项正确；
答案选C。
12．答案：C
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；由和的晶胞结构知，中H与H的最短距离为晶胞边长的一半，则H与H的最短距离：大于，B正确；在晶胞中，共有5×8=40个H原子，将分成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；每个晶胞中含40个原子，H原子密度为，D正确。
13．答案：B
解析：由题给晶胞可知，晶胞中Zr原子均位于晶胞内部，Zr原子个数为4，O原子位于顶点、面心、棱心、体心，由均摊法可知，O原子个数为，则该氧化物的化学式为，A项正确；该晶胞的质量为，晶胞的体积为，晶体的密度为，B项错误；由图可知将晶胞中p、q两点的Zr原子连线可得Zr原子之间的最短距离，该线段平行于面，将该线段投影至面上（如图），p、q之间的距离为晶胞底面对角线长度的一半，即，C项正确；根据图中所示坐标系，p点坐标为（，，），q点坐标为（，，），若将p点Zr原子平移至原点，晶胞中各点坐标均由变为（），因此q点坐标变为（，，0），即位于晶胞面的面心，D项正确。
14．答案：A
解析：GaN和AlN均为共价晶体，N—Ga键比N—Al键的键长长，键能小，因此GaN的熔点低于AlN，A项错误；晶体中只存在N—Ga键、N—Al键，均为极性键，B项正确；二者成键结构与金刚石相似，则1个Al（或Ga）周围有4个N，1个N周围有4个Al（或Ga），N、Al、Ca均无孤电子对，杂化轨道数均为4，杂化类型均为，C项正确，D项正确。
15．答案：B
解析：在晶胞体心，与其距离相等且最近的为在面心处的，故A项正确；与的最近距离是棱长的一半，与的最近距离是面对角线长度的一半，则与距离最近的是，B项错误；在体心，个数为1，在面心，个数为，在顶角，个数为，故C项正确；若换为半径大，故晶胞棱长将改变，D项正确。
16．答案：C
解析：A二氧化硅为共价晶体，二氧化硫为分子晶体，故A不选；B.碘为分子晶体，氯化钠为离子晶体，故B不选；C铜和银都是金属晶体，故C选；D.碳化硅为共价晶体，氧化镁为离子晶体，故D不选；故选：C