2027届高三化学一轮复习试题规范练29晶体结构分析与计算（Word版附解析）

这是一份2027届高三化学一轮复习试题规范练29晶体结构分析与计算（Word版附解析），共12页。试卷主要包含了某锂离子电池电极材料结构如图，5a pm，K+掺杂的铋酸钡具有超导性等内容，欢迎下载使用。
命题角度1 基于“均摊法”确定晶胞中粒子数和化学式
1.(2025·浙江温州模拟)Li、N形成的一种化合物的结构如图1所示,下列说法不正确的是( )

A.该化合物的化学式为Li3N
B.冶炼金属锂时,不能用氮气作为保护气
C.将该物质投入热的浓NaOH溶液中能产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体
D.由图2知,Li的配位数为2
2.(2024·黑吉辽卷)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分,可代表其组成和结构;晶胞2是充电后的晶胞结构;所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是( )
A.结构1钴硫化物的化学式为C9S8
B.晶胞2中S与S的最短距离为32a
C.晶胞2中距Li最近的S有4个
D.晶胞2和晶胞3表示同一晶体
命题角度2 基于“均摊法”计算晶体的密度
3.(2025·辽宁沈阳五校联考)四氢铝钠(NaAlH4)是有机合成中重要的还原剂,其晶胞结构如图所示。已知NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.基态Al原子核外电子云轮廓图呈球形、哑铃形的能级上电子数之比为6∶7
B.AlH4-的空间结构为正四面体形
C.AlH4-的配位数为4
D.该晶体的密度为108×1021NA×a3 g·cm-3
4.(2026·辽宁点石联考)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景,一种FexNy的晶胞结构如图所示,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.基态铁原子核外电子的空间运动状态有15种
B.该晶胞中氮原子的分数坐标为(12,12,12)
C.该晶胞中氮原子的配位数为6
D.该FexNy晶体的密度为2.38×1023a3·NA g·cm-3
命题角度3 基于“均摊法”计算晶胞中粒子间的距离
5.(2025·辽宁名校联盟联考)锆(Zr)是重要的金属,可从其氧化物中提取。下图是锆的某种氧化物晶体的立方晶胞,NA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ZrO2
B.该氧化物的密度为123×1030NA·a3 g·cm-3
C.Zr与Zr之间的最短距离为22a pm
D.若坐标取向不变,将p点Zr平移至原点,则q点Zr位于晶胞xy面的面心
6.(2025·湖北黄冈中学调研)砷化镉晶胞结构如图,图中①号位和②号位是“真空”,晶胞参数为a pm,建立如图原子坐标系,①号位的坐标为(34,34,34)。已知:砷化镉的摩尔质量为M g·ml-1,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.砷化镉中Cd与As原子个数比为3∶2
B.两个Cd原子间最短距离为0.5a pm
C.③号位原子坐标参数为(12,1,12)
D.该晶体的密度为MNA(a×10-10)3 g·cm-3
B级素能提升练
7.(2025·安徽卷)碘晶体为层状结构,层间作用为范德华力,层间距为d pm。下图给出了碘的单层结构,层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.碘晶体是混合型晶体
B.液态碘单质中也存在“卤键”
C.127 g碘晶体中有NA个“卤键”
D.碘晶体的密度为2×254abd×NA×10-30 g·cm-3
8.(2025·湖南卷)K+掺杂的铋酸钡具有超导性。K+替代部分Ba2+形成(摩尔质量为354.8 g·ml-1),其晶胞结构如图所示。该立方晶胞的参数为a nm,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.晶体中与铋离子最近且距离相等的O2-有6个
B.晶胞中含有的铋离子个数为8
C.第一电离能:Ba>O
D.晶体的密度为3.548×1021a3·NA g·cm-3
9.(2026·湖南株洲一模)硼化钙晶胞结构如图所示,每六个硼原子构成一个正八面体,各个顶点通过B—B相互连接,正八面体中B—B的键长为d nm,Ca位于立方体体心,正八面体Q的体心坐标为(0,0,0),设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.距离Ca最近的B有8个
B.Ca与B个数比为1∶24
C.M点的原子分数坐标为(0,1,2d2a)
D.该晶体的密度为106NA(a×10-10)3 g·cm-3
10.(6分)(2025·山东淄博一模)回答下列问题。
银氮化合物X属于四方晶系,晶体中Ag、N原子分别形成二维层状结构,晶胞结构如图所示(晶胞参数a=b≠c,α=β=γ=90°)。
化合物X的化学式为 ;已知A点原子的分数坐标为(1,12,0),则C点原子的分数坐标为 ,晶胞中A、B之间的距离为 nm。
参考答案
1.D 解析:根据均摊原则,图1中Li原子数为6×16+2×12+3×13=3,N原子数为6×16=1,该化合物的化学式为Li3N,A正确;Li、N能形成化合物Li3N,冶炼金属锂时,不能用氮气作为保护气,B正确;Li3N在热的浓NaOH溶液中发生水解反应生成氢氧化锂和氨气,C正确;由图1可知,Li的配位数为3,D错误。
2.B 解析:结构1中C原子位于正方体的4个顶角和体内,C原子个数为4×18+4=4.5,而S原子位于正方体的12个棱的中心和体心,S原子个数为12×14+1=4,则钴硫化物的化学式为C9S8,A项正确;晶胞2中S和S的最短距离为面对角线的一半,所以最短距离为22a,B项错误;根据晶胞2可知,Li处在S原子构成的正四面体的体心,所以距离Li最近的S有4个,C项正确;晶胞2和晶胞3中硫原子数均为4,Li原子数均为8,二者可表示同一晶体,D项正确。
3.C 解析:基态Al原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,则基态Al原子中s能级与p能级上的电子数之比为6∶7,A正确;AlH4-中铝原子的价层电子对数为4,孤电子对数为0,则AlH4-的空间结构为正四面体形,B正确;由晶胞结构可知,位于体心的AlH4-与位于棱上和左、右、前、后面上的Na+距离最近且相等,则AlH4-的配位数为8,C错误;根据均摊法,位于体心、顶角和面上的AlH4-的个数为1+8×18+4×12=4,位于棱上、面上的Na+的个数为4×14+6×12=4,一个晶胞的质量为4×(23+27+4)NA g,晶胞的体积为(a×10-7)2×2a×10-7 cm3,晶体的密度为108×1021NA×a3 g·cm-3,D正确。
4.D 解析:基态Fe原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2,电子的空间运动状态共15种,A正确;由晶胞结构图可知,N原子位于晶胞体心位置,故氮原子的分数坐标为(12,12,12),B正确;N原子周围距离最近的Fe原子有6个,故氮原子的配位数为6,C正确;晶胞中Fe原子数为8×18+6×12=4,晶胞中N原子数为1,故ρ=4×56+14NA(a×10-10)3 g·cm-3=238NA×a3×10-30 g·cm-3=2.38×1032NA×a3 g·cm-3,D错误。
5.B 解析:根据均摊法,晶胞中含4个Zr、8×18+12×14+6×12+1=8个O,则该氧化物的化学式为ZrO2,A正确;晶体密度ρ=91×4+16×8NA(a×10-10)3 g·cm-3=492×1030NA·a3 g·cm-3,B错误;Zr与Zr之间的最短距离为整个晶胞二分之一面对角线的距离,即22a pm,C正确;设p点坐标为(14,14,14),则q点坐标为(34,34,14),若坐标取向不变,将p点Zr平移至原点,则q点坐标为(34−14,34−14,14−14),即(12,12,0),q点Zr位于晶胞xy面的面心,D正确。
6.D 解析:图中①号位和②号位是“真空”,每个晶胞含有6个Cd原子,As原子位于晶胞的顶角和面心,每个晶胞含有As原子数为8×18+6×12=4,则Cd、As原子个数比为6∶4=3∶2,A正确;由图可知,两个Cd原子间最短距离为0.5a pm,B正确;①号位的坐标为(34,34,34),③号As原子处于右侧面的面心,则其原子坐标参数为(12,1,12),C正确;晶胞的体积为(a×10-10)3 cm3,每个晶胞中含2个“Cd3As2”,故该晶体的密度为2MNA(a×10-10)3 g·cm-3,D错误。
7.A 解析:依据信息层内碘分子之间存在“卤键”(强度与氢键相近),层与层间是范德华力,与石墨不同(石墨层内只存在共价键),所以此晶体是分子晶体,A项错误;由层内碘分子之间存在“卤键”可知“卤键”是分子间作用力,液态碘单质中也存在“卤键”,B项正确;由图可知一个I2分子周围有4个“卤键”,一个“卤键”归两个I2分子共用,所以一个I2分子均摊2个“卤键”,127 g I2单质为0.5 ml,有NA个“卤键”,C项正确;由图中长方形虚线框可知晶胞的长宽高各为a pm、b pm、d pm,一个晶胞体积为abd×10-30 cm3,一个晶胞中含有2个I2(注意一个晶胞为两层),质量为254×2NA g,D项正确。
8.A 解析:铋离子位于顶角,与其最近且距离相等的O2-位于上、下、前、后、左、右棱的棱心,共有6个,A正确;晶胞中含有的铋离子个数为8×18=1,B错误;Ba是碱土金属,金属性强于Mg,易失电子,其第一电离能小于O,C错误;晶胞中Ba或K位于体心,个数总和为1,O2-位于棱心,个数为12×14=3,则晶胞的质量为354.8NA g,晶胞体积为(a×10-7)3 cm3,故晶体的密度为3.548×1023a3·NA g·cm-3,D错误。
9.C 解析:该晶胞中Ca为1个,在晶胞内部;B的个数为8×18×6=6。根据图示,距离Ca最近的B有3×8=24个,A错误;Ca与B个数比为1∶6,B错误;M点在x方向坐标为0,y方向坐标为1,B—B的键长为d nm,M点在z方向坐标为2d2a,M点的原子分数坐标为(0,1,2d2a),C正确;该晶胞中Ca为1个,B的个数为6,该晶体的密度为mV=106NA(a×10-7)3 g·cm-3,D错误。
10.答案:AgN3 (12,12,c+p2c) d2+(c2)2
解析:一个化合物X的晶胞中,含有Ag的个数为8×14+2=4,N的个数为8×14+12×12+4=12,故化合物X的化学式为AgN3;对比A点原子的分数坐标,可知C点原子的分数坐标为(12,12,c+p2c);如图所示,,故晶胞中A、B之间的距离为d2+(c2)2 nm。