备考2024届高考化学一轮复习分层练习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分层练习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6页。试卷主要包含了4 nm、c＝1等内容，欢迎下载使用。
1.下列物质所属晶体类型分类正确的是（ D ）
解析 石墨为混合型晶体，氮化铝为共价晶体，A项错误；生石灰的主要成分为CaO，CaO为离子晶体，B项错误；氯化铯为离子晶体，C项错误；金刚石为共价晶体，干冰为分子晶体，胆矾为离子晶体，铁为金属晶体，D项正确。
2.[2023湖北十一校联考]纳米SiO2为无定形（非晶态）白色粉末，颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强。下列关于纳米SiO2的说法正确的是（ D ）
A.对光有各向异性
B.熔点与晶体SiO2相同
C.与晶体SiO2互为同分异构体
D.可用X－射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2
解析 纳米SiO2为无定形态，不属于晶体，不具有对光的各向异性，A项错误；晶体二氧化硅为共价晶体，纳米二氧化硅不属于晶体，二者熔点不同，B项错误；同分异构体是指分子式相同、结构不同的化合物，晶体二氧化硅（SiO2）中没有分子，C项错误；纳米SiO2不是晶体，晶体SiO2是共价晶体，可用X－射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2，D项正确。
3.[2024天津五校联考]萤石是制作光学玻璃的原料之一，其主要成分氟化钙的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是（ D ）
A.F位于元素周期表p区
B.该晶体属于离子晶体
C.F－位于Ca2＋构成的四面体空隙中
D.每个Ca2＋周围距离最近且相等的F－有4个
解析 F元素是9号元素，位于元素周期表p区，A项正确。氟化钙中只存在Ca2＋、F－之间的离子键，该晶体属于离子晶体，B项正确。由题图可知，Ca2＋位于晶胞顶点和面心，构成面心立方堆积，F－位于晶胞体内，填充在以顶点和3个面心的Ca2＋构成的四面体空隙中心，C项正确。以面心处Ca2＋为研究对象，每个Ca2＋周围距离最近且相等的F－有8个，D项错误。
4.[2023武汉调研]立方氮化硼可作研磨剂，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是（ C ）
A.立方氮化硼的硬度大
B.硼原子的配位数是4
C.该物质的化学式是B3N2
D.N和B之间存在配位键
解析 由立方氮化硼可作研磨剂知，其硬度大，A项正确；由晶胞结构可知，硼原子位于顶点和面心，以面心处硼原子为研究对象，距其最近的氮原子有4个，故硼原子的配位数为4，B项正确；根据均摊法，晶胞中B原子数目为8×18＋6×12＝4，N原子处于晶胞内部，数目为4，故该物质的化学式为BN，C项错误；立方氮化硼中每个B原子形成4个B—N共价键，B和N原子之间存在配位键，D项正确。
5.[2023河南部分重点中学模拟等组合]（1）羰基镍粉熔点为－25 ℃，沸点为43 ℃。羰基镍在固态时的晶体类型是分子晶体，判断依据是 熔、沸点低 。
（2）SeO2可用于去头皮屑，常温下为白色晶体，熔点为340 ℃～350 ℃，则SeO2的晶体类型为 分子晶体 。
（3）如图所示为Zn的四种卤化物的熔点，据此判断ZnF2的晶体类型为 离子晶体 ，ZnCl2微粒之间的作用力为 范德华力（或分子间作用力） 。
（4）立方氮化硼硬度大，熔点为3 000 ℃，其晶体类型为 共价晶体 。
（5）SiCl4是生产高纯硅的前驱体，沸点为 57.6 ℃，可混溶于苯、氯仿等有机溶剂，则SiCl4的晶体类型为 分子晶体 ，熔化时克服的作用力是 范德华力（或分子间作用力） 。
解析 （2）SeO2的熔点较低，为分子晶体。（3）由题图可以看出，ZnF2的熔点远高于其他三种物质的熔点，且ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的熔点随相对分子质量的增大逐渐升高，据此判断ZnF2为离子晶体，ZnCl2为分子晶体，分子晶体微粒间的作用力为范德华力。（5）SiCl4的沸点低，可混溶于苯、氯仿等有机溶剂，则其为分子晶体，熔化时克服分子间作用力。
6.（1）[2023陕西渭南模拟]三卤化硼的性质如表所示：
BF3、BCl3、 BBr3、BI3的沸点逐渐升高的原因是 BF3、BCl3、BBr3、BI3四种物质均为分子晶体且结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增强，沸点逐渐升高 。
（2）[2023浙江宁波模拟]第三周期部分主族元素的氟化物的熔点如表所示：
由表中数值可以判断AlF3晶体类型为 离子晶体 ，SiF4比SF6熔点低的原因是 SiF4与SF6的熔点较低，二者均为分子晶体，SiF4的相对分子质量小于SF6的，熔化时克服的分子间作用力小 。
（3）金属镓的卤化物的熔点如表所示：
GaF3熔点比GaCl3熔点高很多，原因是 GaF3的熔点相对较高，为离子晶体，GaCl3是分子晶体，离子键强度大于分子间作用力，故离子晶体（GaF3）的熔点高于分子晶体（GaCl3）的熔点 。
7.[2024浙江名校联考]钙钛矿并不是专指一种含钙和钛的某种化合物，而是一类具有相似结构的晶体材料的总称，如图所示晶胞可表示立方钙钛矿，其中A是较大的阳离子，B是较小的阳离子，X是阴离子，该立方钙钛矿通式可表示为 ABX3 （用A、B、X表示）。一种金属卤化物光电材料的组成为Pb2＋、I－和有机碱离子CH3NH3＋（结构与立方钙钛矿相同）。若晶胞参数为a nm，则晶体密度为 620a3×NA×1021 g·cm－3（NA为阿伏加德罗常数的值，列出计算式）。
解析 由晶胞图示可知，A位于体心，个数为1，B位于顶点，个数为8×18＝1，X位于棱上，个数为12×14＝3，则其通式可表示为ABX3。该金属卤化物光电材料的结构与立方钙钛矿相同，则晶胞中含有1个Pb2＋、1个CH3NH3＋、3个I－，晶体密度为207+32+127×3NA g÷（a×10－7cm）3＝620a3×NA×1021g·cm－3。
8.[2022湖南]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：
（1）该超导材料的最简化学式为 KFe2Se2 ；
（2）Fe原子的配位数为 4 ；
（3）该晶胞参数a＝b＝0.4 nm、c＝1.4 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 2×（39+56×2+79×2）NA×0.42×1.4×1021 g·cm－3（列出计算式）。
解析 （1）分析晶胞在xz、yz、xy平面的投影图可知，占据顶点和体心位置的为K原子，故K原子个数为8×18＋1＝2，每个竖直棱上有2个Se原子，体内有2个Se原子，故Se原子个数为8×14＋2＝4，每个竖直面上有2个Fe原子，故Fe原子个数为 8×12＝4，
该物质的晶胞结构如图所示，其最简化学式为KFe2Se2。（2）以1号Fe原子为研究对象，2号和3号铁原子及其对称位置的2个Fe原子距离1号Fe原子最近，故Fe的配位数为4。（3）该晶胞的质量为2×（39+56×2+79×2）NA g，体积为0.4×0.4×1.4×10－21 cm3，故该晶体的密度为2×（39+56×2+79×2）NA×0.42×1.4×1021g·cm－3。
9.[2021山东]XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为（12，12，12）。已知Xe—F键长为r pm，则B点原子的分数坐标为 （0，0，rc） ；晶胞中A、B间距离d＝ 122a2＋（c－2r）2 pm。
解析
以晶胞参数为单位长度建立坐标系时，由B点在棱上rc处，知B点原子的分数坐标为（0，0，rc）。如图所示从点A向底面作垂线到点D，则ED＝22a pm，AB＝CE＝d，CD＝（12c－r） pm，根据CD2＋ED2＝CE2，代入数据可得d2＝0.5a2 pm2＋（0.5c－r）2 pm2，d＝0.5a2＋（0.5c－r）2 pm。
10.[2023海南中学模拟]CdSe的一种晶体为闪锌矿型结构，晶胞结构如图所示。已知Cd和Se的原子半径分别为rCd nm和rSe nm，则该晶胞中原子的空间利用率为 （43πrCd3＋43πrSe3）×4a3×100％ （列出计算式即可）。
解析 由题图可知，Se原子位于晶胞内部，Cd原子位于晶胞顶点和面心，根据“均摊法”可知，1个晶胞中Se原子数目为4，Cd原子数目为8×18＋6×12＝4，则原子总体积为[（43πrCd3＋43πrSe3）×4] nm3，该晶胞体积为a3 nm3，故该晶胞中原子的空间利用率为（43πrCd3＋43πrSe3）×4a3×100％。
11.[跨学科/数学][2023宁夏石嘴山模拟]GaN（相对分子质量为M）是新型半导体材料，该晶体的一种晶胞结构与金刚石晶胞（如图1所示）相似，其晶胞可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子替代，顶点和面心的碳原子被Ga原子替代，晶胞参数为a cm。沿z轴从上往下俯视的晶胞投影图如图2所示。
图1 图2
（1）若图2中原子1的分数坐标是（14，34，14），则原子5的分数坐标是 （1，12，12） 。
（2）晶胞结构中原子1、5之间的距离为 114a cm。
（3）设阿伏加德罗常数的值为NA，则GaN晶体的密度为 4MNAa3 g·cm－3。
解析 （1）根据数学立体几何关系可知，若图2中原子1的分数坐标是（14，34，14），则原子5的分数坐标是（1，12，12）。（2）因为原子1的分数坐标为（14，34，14），原子5的分数坐标为（1，12，12），所以两个原子之间的距离为（1－14）2＋（12－34）2＋（12－14）2×a cm＝114a cm。（3）由题意知该晶体的晶胞可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子替代，顶点和面心的碳原子被Ga原子替代，根据“均摊法”可知，1个晶胞中Ga原子的个数为8×18＋6×12＝4，N原子的个数为4，则1个GaN晶胞的质量为4MNA g，体积为a3 cm3，故GaN晶体的密度为4MNAa3 g·cm－3。选项
A
B
C
D
共价晶体
石墨
生石灰
碳化硅
金刚石
分子晶体
冰
固态氨
氯化铯
干冰
离子晶体
氮化铝
食盐
明矾
胆矾
金属晶体
铜
汞
铝
铁
化合物
BF3
BCl3
BBr3
BI3
熔点/℃
－127
－107
－46
49.9
沸点/℃
－99
12.5
91.3
210
化合物
NaF
AlF3
SiF4
SF6
熔点/℃
993
1 040
－90
－50.5
化合物
GaF3
GaCl3
GaBr3
熔点/℃
＞1 000
77.75
122.3