2024届高考化学一轮复习 课时分层作业28　晶体结构与性质（含答案）

课时分层作业(二十八)　晶体结构与性质

一、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)

1．(2021·辽宁选择性考试，T7)单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞如图。下列说法错误的是(　　)

A．S位于元素周期表p区

B．该物质的化学式为H3S

C．S位于H构成的八面体空隙中

D．该晶体属于分子晶体

2．(2022·襄阳模拟)由Mn、Sn、C元素构成的一种磁性材料，它的晶胞结构及部分原子的坐标参数如图所示。

下列说法错误的是(　　)

A．该晶胞中碳原子的坐标参数为(，，)

B．该晶体的化学式为SnMn3C

C．Mn基态原子的价电子排布式为3d54s2

D．离锡原子最近且等距的锰原子有8个

3．(2022·泰安模拟)F2和Xe在一定条件下生成的一种氟化物是强氧化剂。其晶体的晶胞结构如图所示，则下列说法正确的是(　　)

A．F元素位于元素周期表s区

B．该氟化物的化学式为XeF2

C．晶胞中F位于Xe构成的八面体中心

D．晶胞中每个Xe原子周围距离最近且相等的F原子共有2个

4．(2022·石家庄模拟)有资料显示，将石墨烯与氮化镓应用在手机端可以让5G信号更好，下列有关说法正确的是(　　)

A．12 g石墨烯中含有的六元环的物质的量为0.25 mol

B．若氮化镓的晶胞参数为a，则N—Ga键的键长为a

C．1个氮化镓晶胞含有4个Ga原子和14个N原子

D．晶体中Ga原子处于N原子形成的正四面体空隙中

5．(2022·大连模拟)已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间以单键结合。下列有关C3N4晶体的说法中错误的是(　　)

A．C3N4晶体与金刚石都属于共价晶体

B．C3N4晶体中C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长长

C．C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子

D．C3N4晶体中只含有C—N极性共价键，不含非极性共价键

6．金刚石和石墨是碳元素形成的两种单质，下列说法正确的是(　　)

A．金刚石和石墨晶体中最小的环均含有6个碳原子

B．在金刚石中每个C原子连接4个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环

C．金刚石与石墨中碳原子的杂化方式均为sp2

D．金刚石中碳原子数与C—C键数之比为1∶4，而石墨中碳原子数与C—C键数之比为1∶3

7．锌与硫所形成的化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断正确的是(　　)

A．该晶体属于分子晶体

B．该晶胞中Zn2+和S2-数目不相等

C．阳离子的配位数为6

D．氧化锌的熔点高于硫化锌

二、非选择题

8．(1)氯化铯晶体的晶胞如图1，则Cs＋位于该晶胞的________，而Cl－位于该晶胞的________，Cs＋的配位数是________。

图1　　　 图2　　　　图3　　　图4

(2)铜的氢化物的晶体结构如图2所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式：_________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

(3)图3为F－与Mg2+、K＋形成的某种离子晶体的晶胞，其中“”表示的离子是________(填离子符号)。

(4)晶格能是气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量，单位：kJ·mol-1。实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图4所示)，已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：

则这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是______________。其中MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有________个。

(5)用X射线衍射实验测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图5所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为________。每个晶胞B中含Fe原子数为________。

图5

9．(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。

10．LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有________个。

(a)LiFePO4　　　(b)Li1－xFePO4　　　　(c)FePO4

电池充电时，LiFePO4脱出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，结构示意图如(b)所示，则x＝________，n(Fe2+)∶n(Fe3+)＝________。

11．(2022·武汉模拟)ZnO存在多种晶体结构，其中纤锌矿型和闪锌矿型是最常见的晶体结构，如图为这两种晶体的局部结构。

(1)图a纤锌矿型ZnO晶体中O2-的配位数为________。

(2)闪锌矿型中Zn2+填入O2-所形成的“正四面体”空隙中，闪锌矿晶胞中含有________个“正四面体”空隙。

(3)图b闪锌矿型晶胞密度为ρ g/cm3，则Zn2+与O2-的距离为________________nm(设NA为阿伏加德罗常数的值)。

课时分层作业（二十八）

1．D　[S为16号元素，是第ⅥA族元素，在元素周期表中位于p区，A项正确；根据均摊法可知，该晶胞中含S原子数为1＋×8＝2，含H原子数为×6＋×12＝6，故该物质的化学式为H3S，B项正确；以体心的S为研究对象，其位于面心上的6个H原子构成的八面体空隙中，C项正确；该物质为超导材料，不是分子晶体，D项错误。]

2．D　[A.该晶胞中碳原子位于体心处，其坐标参数为（，，），A正确；B.该晶体Sn原子个数是8×＝1，Mn原子个数是6×＝3，碳原子个数是1，则晶体的化学式为SnMn3C，B正确；C.Mn的原子序数是25，其基态原子的价电子排布式为3d54s2，C正确；D.离锡原子最近且等距的锰原子位于面心处，共有12个，D错误。]

3．BD　[F位于元素周期表第二周期第ⅦA族，位于元素周期表p区，A错误；该晶胞中含有Xe原子个数为8×＋1＝2，F原子个数为8×＋2＝4，则该晶胞的化学式为XeF2，B正确；根据晶胞结构图可知，晶胞中F不是位于Xe构成的八面体中心，C错误；该晶胞中，每个Xe原子周围距离最近且相等的F原子共有2个（上、下各1个）， D正确。]

4．BD　[根据石墨烯的结构可知，每个C原子被3个六元环共用，则属于一个六元环的C原子数为2，所以1 mol石墨烯中含六元环的物质的量为0.5 mol，A错误。若氮化镓的晶胞参数为a，可计算其体对角线长度为a，GaN晶胞的俯视图为，可以明显看出，N—Ga键的键长等于晶胞体对角线长度的，为a，B正确。氮化镓晶胞中含有N原子的数目为8×＋6×＝4，Ga原子位于晶胞内，Ga原子的数目为4，C错误。分析氮化镓晶胞结构图，可知与Ga原子等距离且最近的N原子有4个，形成正四面体，Ga原子处于N原子形成的正四面体空隙中，D正确。]

5．B　[C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度，则C3N4晶体的硬度很大，是共价晶体，故A正确；因N的原子半径比C的原子半径小，则C3N4晶体中，C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要短，故B错误；原子间均以单键结合，则C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子连接3个C原子，故C正确；C3N4晶体中只含有C—N极性共价键，不含非极性共价键，故D正确。]

6．A　[金刚石中每个C原子连接12个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环，B项错误。金刚石中碳原子采取sp3杂化，而石墨中碳原子采取sp2杂化，C项错误。金刚石中每个碳原子与周围其他4个碳原子形成共价键，而每个共价键为2个碳原子所共有，根据“切割法”，每个碳原子平均形成的共价键数为4×＝2，故碳原子数与C—C键数之比为1∶2；石墨晶体中每个碳原子与周围其他3个碳原子形成共价键，同样可求得每个碳原子平均形成的共价键数为3×＝1.5，故碳原子数与C—C键数之比为2∶3，D项错误。]

7．D　[晶体中含有Zn2+和S2-，则晶体类型为离子晶体，故A错误；该晶胞中Zn2+的数目为8×＋6×＝4，S2-数目为4，两离子数目相等，故B错误；晶胞中Zn2+周围等距且最近的S2-共有4个，则阳离子的配位数为4，故C错误； O2-的半径比S2-半径小，则ZnO的熔点高于ZnS，故D正确。]

8．解析：(1)rCs＋>rCl－，Cs＋位于体心，Cl－位于顶点。(2)由晶胞可知，粒子个数比为1∶1，化学式为CuH，＋1价的铜与－1价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为CuCl2和HCl。(3)由晶胞结构可知，深灰球有1个，浅灰球有1个，白球有3个，由电荷守恒可知n(Mg2+)∶n(K＋)∶n(F－)＝1∶1∶3，故白球为F－。(4)从3种离子晶体的晶格能数据知道，离子所带电荷越多、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti3+>Mg2+，离子半径：Mg2+＜Ca2+，所以熔点：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有12个。

答案：(1)体心　顶点　8　(2)2CuH＋3Cl22CuCl2＋2HCl　

(3)F－　(4)TiN>MgO>CaO>KCl　12　(5)8　4

9．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原子数为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

10．解析：由题图可知，小白球表示锂原子，由图(a)知，每个晶胞中的锂原子数为8×1/8＋4×1/4＋4×1/2＝4，故一个晶胞中有4个LiFePO4单元。由图(b)知，Li1－xFePO4结构中，一个晶胞含有13/4个锂原子，此时锂原子、铁原子的个数比为13∶16，进而推出x＝3/16。设Li13Fe16(PO4)16中二价铁离子的个数为a，三价铁离子的个数为b，由2a＋3b＋13＝48，a＋b＝16，得到a∶b＝13∶3，即n(Fe2+)∶n(Fe3+)＝13∶3。

答案：4　　13∶3

11．解析：(1)由图可知，a纤锌矿型ZnO晶体中O2-的配位数为4。

(2)O2-所形成的“正四面体”空隙有8个。(3)根据均摊原则，闪锌矿型晶胞含有Zn原子数4×1＝4，O原子数8×＋6×＝4，晶胞的边长是 nm，则Zn2+与O2-的距离为 nm。

答案：(1)4　(2)8　(3)