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苏教版 (2019)选择性必修2第二单元 离子键 离子晶体课后测评
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这是一份苏教版 (2019)选择性必修2第二单元 离子键 离子晶体课后测评，共12页。试卷主要包含了单选题，实验题，简答题，推断题等内容，欢迎下载使用。
专题3第二单元离子键离子晶体同步练习
2022——2023学年下学期高二化学苏教版（2019）选择性必修2
一、单选题（本大题共15小题，共45.0分）
1. NaH的晶胞结构如图所示，已知其晶胞边长为a。下列说法错误的是 ( )
A. 每个钠离子周围距离相等且最近的氢离子有6个 B. 该晶胞中含有氢离子的数目为4
C. 该晶胞中两个氢离子之间的最短距离为 2a D. 基态钠离子的电子排布式为1s22s22p6
2. 有关晶体的结构如图所示，下列说法中错误的是 ( )
A. 在NaCl晶体中，距Cl−最近且等距的Na+有6个，距Na+最近且等距的Na+共12个
B. 在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2+，F−的配位数是4
C. 在金刚石晶体中，每个碳原子被12个六元环共同占有，每个六元环最多有4个碳原子共面
D. 该气态团簇分子的分子式为EF或FE，其晶体不导电
3. 有关晶体的结构如图所示，下列说法中错误的是 ( )
A. 在NaCl晶体中，距Cl−最近且等距的Na+有6个，距Na+最近且等距的Na+共12个
B. 在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2+，F−的配位数是4
C. 金刚石晶体中，每个碳原子被12个六元环共同占有，每个六元环最多有4个碳原子共面
D. 该气态团簇分子的分子式为EF或FE，其晶体不导电
4. 钴的某种氧化物广泛应用于硬质合金、超耐热合金、绝缘材料和磁性材料的生产，其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是
A. 该氧化物的化学式为Co13O14
B. 晶胞中Co2+的配位数为12
C. 根据晶体类型推测，该物质熔点低于硫 (S8)
D. 若该氧化物的密度为ρg⋅cm−3，阿伏加德罗常数为NAmol−1，则晶胞中两个O2−间的最短距离是 22×3300ρNAcm
5. 已知Mg、Al、O三种元素组成尖晶石型晶体结构，其晶胞由4个A型小晶格和4个B型小晶格构成，其中Al3+和O2−都在小晶格内部，Mg2+部分在小晶格内部，部分在小晶格顶点(如图)，下列分析正确的是
A. 该物质的化学式为Mg3Al2O6 B. 晶胞中，Mg2+的配位数为6
C. 该尖晶石的密度为1.136×1033NA×a3g⋅cm−3 D. 与O2−最邻近的Al3+有4个
6. 我国科学家合成了一种具有巨磁电阻效应的特殊导电性物质，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是
A. 该晶体的化学式为CaCrO3
B. 基态Cr的价层电子排布式为3d44s2
C. 晶体中Ca原子周围等距离且最近的O原子数为8
D. 若用放射性的 18O替换图中的 16O，对其化学性质影响较大
7. 几种晶体的晶胞(或晶体结构)如图所示，下列说法正确的是
NaCl晶胞
CO2晶胞
金刚石晶胞
石墨晶体结构
A. NaCl中Na+的配位数小于干冰中CO2分子的配位数
B. 干冰晶胞中CO2分子之间和金刚石晶胞中碳原子间的静电作用均是共价键
C. 若金刚石的晶胞边长为acm，其中两个最近的碳原子之间的距离为 2a2
D. 石墨晶体层内是共价键，层间是范德华力，所以石墨是一种过渡晶体
8. 硒化锌是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图甲所示，已知晶胞参数为p nm，乙图为晶胞的俯视图，下列说法正确的是
A. 晶胞中硒原子的配位数为12 B. 晶胞中d点原子分数坐标为(34,14,34)
C. 相邻两个Zn原子的最短距离为p2nm D. 电负性：Zn>Se
9. 【题文】 162a9491−abcf−432f−a0d1−9e31f75cf920
【试卷说明：本试卷为平台新老师测试试卷，请新老师按照标准规范认真答题】
一种铜的氯化物立方晶胞结构如图所示，说法错误的是( )
A. 该化合物的化学式为CuCl
B. 已知、的原子坐标分别为、，则的原子坐标是，
C. 原子的配位数是
D. 若原子与最近的原子的核间距为，则该晶体的棱长为
10. 有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6]，经X射线研究发现，其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。它的结构特征是Fe3+和Fe2+互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN−位于立方体的棱上，则下列说法正确的是 ( )
A. x=2，y=1
B. 该晶体属于离子晶体，M呈+1价
C. M的离子在立方体的体心位置
D. 该晶胞中与每个Fe3+距离相等且最近的CN−有3个
11. 某立方晶系的锑钾(Sb—K)合金可作为钾离子电池的电极材料，图a为该合金的晶胞结构图，图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是( )
A. 该晶胞的体积为a3×10−36cm−3 B. K和Sb原子数之比为3∶1
C. 与Sb最邻近的K原子数为4 D. K和Sb之间的最短距离为12apm
12. Ge、GaAs、CdTe、CdSe等均为重要的半导体材料，在电子、材料等领域应用广泛。其中CdSe的一种晶体为闪锌矿型结构，晶胞结构如图所示，已知原子坐标参数A为(1/4,1/4、1/4)。下列说法不正确的是( )
A. 晶胞中，与Cd原子距离最近且相等的Cd原子有12个
B. 原子坐标参数B为(1/4,3/4,3/4)
C. Se基态原子价电子排布式为3d104s24p4
D. 第四周期主族元素中第一电离能介于Ga、As之间的有3种
13. 常见的铜的硫化物有CuS和Cu2S两种。已知：晶胞中S2−的位置如图1所示，铜离子位于硫离子所构成的四面体中心，它们的晶胞上有相同的侧视图如图2所示。Cu2S的晶胞参数a pm阿伏伽德罗常数的值为NA，下列说法正确的是 ( )
A. CuS和Cu2S晶胞中所含有的S原子数不相同
B. Cu2S晶胞中，Cu+填充了晶胞中一半四面体空隙
C. CuS晶中，S2−配位数为8
D. Cu2S晶胞的密度为640NA×a3×10−30 g/cm3
14. 科学家近期首次合成了具有极性对称性的氮化物钙钛矿类材料，其立方晶胞结构如图所示(晶胞参数为anm)。下列说法正确的是
A. 该物质的化学式为La8WN6 B. La与W之间的最短距离为 32a nm
C. 晶体中，与La紧邻的N个数为8 D. 每个晶胞中有8个La
15. 钴的某种氧化物广泛应用于硬质合金、超耐热合金、绝缘材料和磁性材料的生产，其晶胞结构如图所示。下列有关说法错误的是
A. 该氧化物的化学式为CoO
B. 晶胞中Co2+的配位数为12
C. 根据晶体类型推测，该物质熔点高于硫(S8)
D. 若该氧化物的密度为ρg·cm−3，阿伏加德罗常 数为NAmol−1，则晶胞中两个O2−间的最短距离是 22×3 300ρNAcm
二、实验题（本大题共2小题，共20.0分）
16. 氧化铍(BeO)和氧化铋(Bi2O3)为电子陶瓷粉体材料中的重要添加剂。
Ⅰ.实验室中常用氯氧化铋(BiOCl)制备。回答下列问题：
(1)工业上将金属铋(Bi)溶于足量的稀硝酸得到硝酸铋[Bi(NO3)3]溶液，所得溶液经浓缩结晶、过滤、洗涤、干燥后得硝酸铋晶体，最后煅烧硝酸铋晶体即得氧化铋产品。金属铋(Bi)溶于足量稀硝酸得到硝酸铋溶液的离子方程式：_____________________________________。
(2)将3.0 g氯氧化铋(BiOCl，白色，难溶于水)与25 mL 3 mol·L−1碳酸氢铵溶液混合，加入氨水调节溶液pH=9，50℃下反应2 h脱氯可得到(BiO)2CO3沉淀，反应装置如图甲所示(加热及夹持装置已省略)，再将所得沉淀干燥并在530℃下煅烧，可得到氧化铋产品。
①图甲中仪器c的名称为_______，当观察到澄清石灰水变浑浊时说明反应过程中产生了CO2，写出产生(BiO)2CO3沉淀的化学方程式：_____________。
②加氨水调节pH为9有利于生成(BiO)2CO3沉淀的原因是____________________________。
③某研究小组探究温度对沉淀制备的影响，得到温度与所得沉淀产率的关系如图乙所示。结合图像分析，50℃时沉淀产率最高的原因是温度低于50℃时，BiOCl固体在水中的溶解度小，导致沉淀的产率降低；温度高于50℃时，_____________________________________。
(3)煅烧(BiO)2CO3时用到的硅酸盐制品有_______、酒精灯、玻璃棒、泥三角。
Ⅱ.BeO晶体的晶胞结构与ZnS的相似，如图所示。
(4)O原子的配位数是_______。
(5)设O原子与O原子的最近距离为apm，BeO晶体的密度为dg·cm−3，则阿伏加德罗常数的值为_______(用含a和d的代数式表示)。
17. 三元锂离子电池是新能源电动车广泛采用的一种电池技术，其中钴元素是三元锂离子电池阳极材料的重要成分。请回答下列问题：
(1)钴元素的常见价态为+2和+3。写出+3价基态钴离子的价电子排布图：________________。
(2)钴离子极易形成配合物，制备配合物X{[Co(NH3)5Cl]Cl2}的实验过程如下：
已知：a.配合物X能溶于水，且溶解度随温度升高而增大。
b.Co(OH)2是不溶于水的沉淀
c.H2O2参与反应时，明显放热。当温度高于40℃时，H2O2开始分解。
①“1)NH4Cl−NH3·H2O”时，如果不加NH4Cl固体，对制备过程的不利影响是________________。
②加H2O2时应选择________(填标号)。
A.冷水浴 B.温水浴(≈60℃) C.沸水浴 D.酒精灯直接加热
③本实验条件下，下列物质均可将Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ)。其中可替代“2)H2O2”的是________(填标号)。
A.O2 B.KMnO4溶液 C.Cl2 D.HNO3
④Co的此类配合物离子较稳定，但加碱再煮沸可促进其内界解离，如：[Co(NH3)5Cl]2+⇌Co3++5NH3+Cl−。某实验小组用以下思路验证实验所制备的配合物的组成：取一定量X加入过量浓NaOH溶液，煮沸，将生成的NH3通入20 mL 0.5 mol/L的稀硫酸(过量)中，再用0.2000 mol/L NaOH标准溶液滴定剩余H2SO4。若滴定过程平均消耗NaOH标准溶液20.00 mL，则所取样品中含有NH3的物质的量n(NH3)=________。
(3)钴的一种化合物晶胞结构如下图所示：
已知该晶体的密度为ρg·cm−3，则晶胞中Ti与O的最近距离是________nm(用含ρ、NA的代数式表示)。
三、简答题（本大题共2小题，共16.0分）
18. (12分)
铁、铬、锰统称为黑色金属，它们的单质、合金及其化合物在科研和生产中有着重要用途。
请回答下列问题：
(1)铁、铬、锰属于周期表中的______________区元素。
(2)基态铬原子和基态锰原子中第一电离能较大的是______________(填元素符号)，原因为：___________________________________________________________。
(3)化学式为CrCl3⋅6H2O的化合物有三种结构，一种呈紫罗兰色，一种呈暗绿色，一种呈亮绿色，已知Cr3+的配位数均为6，将它们配制成等体积等浓度的溶液，分别加入足量AgNO3溶液，所得AgCl沉淀的物质的量之比为3：2：1。
①呈暗绿色的配合物内界的化学式为_______________。
②H2O分子的VSEPR模型为______________。
(4)MnF2和MnCl2均为离子化合物，MnF2的熔点高于MnCl2熔点的原因为 ________________________。
(5)一氧化锰在医药、冶炼上用途广泛，其立方晶胞结构如图所示。
①该晶胞中由O2−形成的正八面体空隙数目为 ______________。
②设NA为阿伏加德罗常数的值，晶胞中距离最近的两个O2−之间的距离为a nm，则MnO晶体的密度ρ=
______________g⋅cm−3。(用含a、NA的代数式表示)。
19. 蛋氨酸铬(Ⅲ)配合物是一种治疗Ⅱ型糖尿病的药物，其结构简式如图所示。回答下列相关问题：
(1)基态Cr原子核外有_______种运动状态的电子，下列不同状态的Cr微粒中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_______(填标号)。
A.[Ar]3d54s1 B.[Ar]3d5 C.[Ar]3d44s14p1 D.[Ar]3d54p1
(2)蛋氨酸铬(Ⅲ)配合物的中心铬离子的配位数为_______；N的_______杂化轨道与Cr的空轨道形成配位键。
(3)哈勃−韦斯(Haber−Weiss)原理表明，某些金属离子可以催化双氧水分解的原因是：其次外层未排满的d轨道可以存取电子，降低活化能，使分解反应容易发生。Cr3+_______(填“能”或“不能”)催化双氧水分解。
(4)化学式为CrCl3·6H2O的化合物有三种结构，一种呈紫罗兰色，一种呈暗绿色，一种呈亮绿色。在三种化合物中，Cr3+的配位数均为6，将它们配制成等体积等物质的量浓度的溶液，分别加入足量AgNO3溶液，依次所得AgCl沉淀的物质的量之比为3:2:1，则呈亮绿色的配合物，其内界离子的化学式为_______。H2O分子与Cr3+形成配位键后H—O—H键角_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)氮化铬的晶体结构类型与氯化钠相似，其晶胞结构如图所示。A点分数坐标为(0,0,0)，则B点分数坐标为_______。已知氮化铬的晶体密度为d g·cm−3，摩尔质量为Mg·mol−1，NA为阿伏加德罗常数，则晶胞参数为_______cm(只要求列表达式，不必计算数值)。
四、推断题（本大题共1小题，共10.0分）
20. 已知A、B、C、D是原子序数依次增大的前四周期的元素，在周期表中，A与B相邻且B的基态原子的2p轨道中均有电子且电子的自旋方向相同，C是12号元素，D的M能层有18个电子，最高正价为+5价。
(1)D的基态原子的价电子排布式为____________，基态B原子最高能级上的电子共有____________种运动状态。
(2)C原子的第一电离能比同周期左右相邻的原子第一电离能都大，其原因是______________________________________________________________________________。
(3)A、B、D可与氯元素形成ACl4、BCl3、DCl3、DCl5等化合物，这些物质中，中心原子轨道杂化类型为sp3的分子是______________________________，分子构型为正四面体的是____________。
(4)A、B、D三种元素形成的最简单氢化物沸点的高低顺序为B>D>A，其原因是______________________________________________________________________________。
(5)A的一种单质(单层)的结构的球棍模型如下左图所示，则12 g该单层结构中的六元环数目为____________NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)，若该单质中每个A原子的最外层均达到8个电子的稳定结构，则其晶体中σ键与π键数目之比为____________。
(6)D与镓形成的一种化合物(GaD)的晶胞结构如上右图所示，则D原子的配位数是____________，若该晶体的密度为ρg·cm−3，NA为阿伏加德罗常数的值，则晶胞中Ga与D的中心距是____________cm(可以不化简)。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】由图可知，每个钠离子周围距离相等且最近的氢离子有6个，A项正确；
该晶胞中含有氢离子的数目为12×14+1=4，B项正确；
由图可得，该晶胞中两个氢离子之间的最短距离为面对角线长的一半，即 (12a)2+(12a)2= 22a，C项错误；
基态钠离子核外有10个电子，其电子排布式为1s22s22p6，D项正确。
2.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查物质结构与性质，涉及化学键，晶胞计算等内容，其中晶胞计算为解题难点，需要结合均摊法进行分析，掌握基础为解题关键，整体难度适中。
【解答】
A.氯化钠晶体中，距Cl−最近且等距的Na+有6个，距Na+最近且距离相等的Na+有12个，A正确；
B.Ca2+位于晶胞顶点和面心，数目为8×18+6×12=4，即每个晶胞平均占有4个Ca2+，距离F−最近且等距的Ca2+有4个，即F−的配位数为4，B正确；
C.在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接4个碳原子，连接的4个C原子中每个C原子形成3个六元环，所以金刚石晶体中每个碳原子被12个六元环共同占有，晶胞中共平面的原子如图，共4个，C正确；
D.该气态团簇分子含有4个E原子和4个F原子，则该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4，该晶体为分子晶体，其中不含能自由移动的电子或离子，因此不能导电，D错误。
3.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查晶胞的计算，难度一般，关键是掌握晶胞的“分摊法”计算方法，注意气态团簇分子与晶胞的区别。
【解答】
A. 在NaCl晶体中，距Na+最近的Cl−有6个，所以钠离子的配位数是6，距Na+最近且等距的Na+共12个，故A正确；
B. Ca2+位于晶胞的顶点和面心，晶胞中含有Ca2+的个数为：8×18+6×12=4，F−最近的Ca2+有4个，即F−的配位数是4，故B正确；
C. 在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接4个碳原子，连接的4个C原子中每个C原子形成3个六元环，所以金刚石晶体中每个C原子能形成12个六元环，晶胞中共平面的原子如图，共4个，故C正确；
D. 气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子，4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，该晶体为分子晶体，其中不含能自由移动的电子或离子，因此不能导电，故D错误；
故选D。
4.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查了物质的结构组成，掌握“均摊法”确定化学式、晶胞的计算为解答的关键，题目难度中等。
【解答】
A.该晶胞中含阳离子个数：1+12×14=4，含有阴离子的个数：8×18+6×12=4，该氧化物的化学式为CoO，A项错误;
B.晶胞中Co2+的配位数为6，B项错误;
C.阴离子、阳离子构成离子晶体，根据晶体类型推测，硫 (S8)熔为分子晶体，硫 (S8)熔点低于CoO(离子晶体)，C项错误;
D.晶胞棱长a=34×(59+16)ρNA，两个O2−间的最短距离为面对角线的一半，即 22a，D项正确。
5.【答案】C
【解析】
【分析】
本题主要考查的是晶胞结构分析和相关计算，意在考查学生的分析能力和空间想象能力，解题的关键是理清不同微粒在晶胞中的相对位置。
【解答】
A.由晶胞结构可知，1个A晶格中有4个镁离子在顶点，1个在体心，1个A中的镁离子个数为：1+4×18=32，1个B晶格中有4个镁离子在顶点，1个B中的镁离子个数为：4×18=12，则该晶胞中镁离子个数为：32×4+12×4=8；1个A晶格和1个B晶格中均含有4个氧离子，则氧离子个数为4×8=32个，每个B晶格中含有4个铝离子，铝离子个数为4×4=16，该物质的化学式为MgAl2O4，A错误；
B.由A晶格结构可知每个Mg2+与4个氧离子紧相邻，其配位数为4，B错误；
C.由A项可知晶体中含有Mg、Al、O的个数，晶胞的质量为8×24+16×27+32×16NAg=1136NAg，晶胞边长为apm.所以晶体的密度ρ=1136gNA×a3×10−30cm3=1.136×1033NA×a3g⋅cm−3，C正确；
D.与O2−最邻近的Al3+在B区，由图可知，O2−、Al3+构成的立方体中，与O2−最临近的Al3+为顶点的3个，在A区中无铝离子，D错误。
6.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查晶胞的有关计算等，难度不大，解题的关键是对基础知识灵活运用。
【解答】
A.从晶胞图中可看到Ca在晶胞的顶点，数目为8×18=1，Cr在体心，数目是1个；O原子在晶胞的面心，数目为6×12=3，化学式为CaCrO3，故A正确；
B.基态Cr的价层电子排布式为3d54s1，故B错误；
C.与Ca配位的O位于晶胞面对角线的中点，距离Ca相等的共有12个，故C错误；
D. 18O和16O互为同位素，形成的化合物在化学性质上无差异，故D错误。
7.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查晶体结构，难度一般，理解晶体结构是解题关键。
【解答】
A.NaCl晶胞中每个Na+周围有6个Cl−，所以配位数为6，CO2晶胞中的配位数为：3×82=12，A正确;
B.干冰晶胞中CO2分子之间是分子间作用力，金刚石晶胞中碳原子间是共价键，B错误;
C.若金刚石的晶胞边长为acm，两个碳原子之间的最短距离为体对角线的四分之一，即 34acm，C错误;
D.石墨晶体层内是共价键，层间是范德华力，所以石墨晶体兼有共价晶体、分子晶体、金属晶体的特征，属于混合晶体， D错误。
8.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查晶胞的结构计算，明确图示晶胞结构为解答关键，注意掌握元素周期律内容及粒子空间构型的判断方法，题目难度中等。
【解答】
A.该晶胞中Zn原子的配位数是4，则ZnSe晶胞中Se原子的配位数也是4，A错误；
B.该晶胞中a点坐标为(0,0,0)，b点坐标为B为(12,1,12)，则a原子位于坐标原点，b原子在坐标轴正方向空间内，由图乙可知d原子也在坐标轴正方向空间内，且到x轴、y轴、z轴的距离分别为34、14、34，即d原子的坐标为(34,14,34)，B正确；
C.面对角线的两个Zn原子距离最短，为 22pnm，故C错误；
D.Zn、Se为同周期元素，根据非金属性越强，电负性越大，非金属性：Zn
9.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查晶胞计算，侧重考查分析判断及空间想像能力，利用均摊法确定化学式，明确铜原子与氯原子的空间位置和坐标是解答的关键，题目难度中等。
【解答】
A.由晶胞结构可知，Cl原子处于晶胞内部，晶胞中含有4个Cl原子，Cu原子属于顶点与面心上，晶胞中含有Cu原子数目为8×18+6×12=4，故该化合物的化学式为CuCl，故A正确;
B.已知P、Q的原子坐标分别为(0,0,0)、(1,1,1)，则R为包含P在内的八分之一个晶胞的中心，故R原子坐标是
(14,14,14)，故B正确;
C.由图知，距离Cu最近且等距的氯原子有4个，则Cu原子的配位数是4，故C正确;
D.若Cu原子与最近的CI原子的核间距为apm，即为晶胞立方体体对角线的14，而体对角线为晶胞边长的 3倍，则该晶体的棱长为43 3apm，故D错误;
故选D。
10.【答案】B
【解析】Fe3+在立方体的顶点，每个Fe3+被8个晶胞共用，故每个晶胞中Fe3+的个数为4×1/8=1/2，同理每个晶胞中Fe2+的个数为1/2，CN−位于棱的中点，每个CN−被4个晶胞共用，故每个晶胞中CN−的个数为12×1/4=3，已知晶体的化学式为MxFey(CN)6，则y=2，晶体中的阴离子为[Fe2(CN)6]−，根据化合物中各元素的化合价代数和为0得晶体的化学式为MFe2(CN)6。
综上可知，x=1，y=2，A项错误；
因为有阴、阳离子，故该晶体属于离子晶体，M呈+1价，B项正确；
若M的离子在立方体的体心位置，则该晶体的化学式可表示为MFe(CN)3，C项错误；
该晶胞中与每个Fe3+距离相等且最近的CN−有6个，D项错误。
11.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查了晶胞相关计算，整体难度中等，掌握晶胞中原子数目计算方法解答本题的关键。
【解答】
A.该晶胞为正四面体结构，边长为a×10−10cm，该晶胞的体积为a3×10−30 cm3，A错误；
B.K原子数为12×1/4+8+1=12，Sb原子数为8×1/8+6×1/2=4，K和Sb原子数之比为3:1，B正确；
C.与Sb最邻近的K原子数为6，C错误；
D.K和Sb之间的最短距离为晶胞体对角线的1/4，即 3a4pm，D错误。
12.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查原子结构和晶体结构，侧重考查学生核外电子排布和晶胞结构的掌握情况，试题难度中等。
【解答】
A.晶胞中，Cd原子位于晶胞的顶点和面心，两个Cd原子距离最近且相等的距离为面对角线的一半，以顶点的Cd原子为中心，每个晶胞有3个Cd原子距离最近且相等，每个顶点属于8个晶胞，且每个面上的Cd原子重复一次，故与Cd原子距离最近且相等的原子有12个，故A正确；
B.由晶胞结构示意图可知，AB原子分别位于八个小立方体中两个立方体的体心上，根据相对位置分析，原子坐标参数B为(14,34,34)，故 B正确；
C.Se是34号元素，基态原子核外有34个电子，其基态原子价电子排布式为4s24p4，故C错误；
D.同周期元素第一电离能从左到右有增大趋势，但第ⅡA元素的大于第ⅢA元素，第ⅤA元素大于第ⅥA元素，Ga、As分别是第ⅢA、ⅤA元素，因此第四周期主族元素中的第一电离能介于之间的元素有Ca、Ge、Se，故D正确；
13.【答案】D
【解析】略
14.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查晶胞的有关计算等，难度不大，解题的关键是对基础知识灵活运用。
【解答】
A.晶胞中，W原子数目为1，N原子数目为6×12=3，La原子数目为8×18=1，化学式为LaWN3;
B.La与W之间的最短距离为体对角线的12，为 32a nm；
C.与La紧邻的N个数为12；
D.每个晶胞中有La原子数目为8×18=1;
15.【答案】B
【解析】略
16.【答案】(1)Bi+4H++NO3−=Bi3++NO↑+2H2O
(2)①分液漏斗； 2BiOCl+2NH4HCO3(BiO)2CO3+2NH4Cl+CO2↑+H2O
②氨水会与HCO3−反应生成CO32−
③NH3⋅H2O分解，使溶液的pH降低，不利于CO32−的形成，导致沉淀的产率降低
(3)坩埚
(4)2
(5)25 2a3d×1030
【解析】
【分析】
本题以氧化铋的制取为载体，考查陌生方程式的书写、对原理的分析评价、仪器识别、对试剂与条件控制的分析评价、晶胞计算等，是对学生综合能力的考查。
【解答】
(1)金属与稀硝酸反应时，硝酸一般被还原为NO，Bi与稀硝酸生成Bi(NO3)3、NO与水，反应离子方程式为：Bi+4H++NO3−=Bi3++NO↑+2H2O；
(2)①由仪器结构特征可知，仪器c为分液漏斗；BiOCl与NH4HCO3反应有(BiO)2CO3和CO2生成，可以理解为：2molBiOCl与1molNH4HCO3反应生成1mol(BiO)2CO3、1molNH4Cl、1molHCl，生成的HCl又与NH4HCO3反应生成NH4Cl、CO2、H2O产生(BiO)2CO3沉淀的化学方程式：2BiOCl+2NH4HCO3(BiO)2CO3+2NH4Cl+CO2↑+H2O；
②氨水显碱性，会与HCO3−反应生成大量的CO32−，有利于生成(BiO)2CO3沉淀；
③温度高于50℃时，NH3⋅H2O分解，氨气逸出，溶液pH降低，不利于CO32−的形成，使沉淀产率降低；
(3)灼烧(BiO)2CO3时用到的硅酸盐制品有坩埚、酒精灯、玻璃棒、泥三角；
(4)以顶面的O原子为例，该晶胞中有2个Be原子与其配位，该晶胞上方的晶胞中也含有2个Be原子与其配位，所以O原子的配位数为4；
(5)O原子与O原子的最近距离为面对角线的一半，设晶胞的棱长为x，则有 2x=2apm，所以x= 2apm= 2a×10−10cm，则晶胞的体积为2 2a3×10−30cm3，根据Be原子的个数可知晶胞中含有4个BeO单元，所以晶胞的质量为(9+16)×4NAg，所以有(9+16)×4NAg2 2a3×10−30cm3=dg/cm3，解得NA=25 2a3d×1030。
17.【答案】(1)
(2)①形成Co(OH)2沉淀，影响配合物的生成
②A；
③AC
④0.016mol；
(3) 22×3155NAρ×107
【解析】
【分析】
本题考查了物质的制备，涉及物质的制备原理、实验方案评价、滴定管的使用、物质的检验等，明确实验原理及实验基本操作方法、试题侧重于考查学生的分析问题和解决问题的能力，注意题目信息的与相关基础知识联合分析，题目难度中等。
【解答】
(1)钴的电子排布式为[Ar]3d74s2，则+3价基态钴离子的价电子排布图：。
(2)①氨水显碱性，碱性条件下，CoCl2会生成Co(OH)2沉淀，影响配合物的生成，所以要加氯化铵；
②双氧水不稳定，双氧水受热易分解，所以加双氧水时应该选择冷水浴；
③将Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ)的过程中不能引入新的杂质，用氧气或氯气作氧化剂不会引入新的杂质，硝酸和高锰酸钾作氧化剂会引入新的杂质，故AC正确；
④滴定过程平均消耗NaOH标准溶液20.00mL，依据n(H+)=n(NH3)+n(OH−)可得，则样品中含有NH3的物质的量n(NH3)=2×20mL×0.5mol/L×10−3L/mL−20.00mL×0.2000mol/L×10−3L/mL=0.016mol。
(3)Co原子位于晶胞的内部，全部属于晶胞，Ti位于顶点，属于该晶胞的个数为8×18=1，氧原子位于面心，属于该晶胞的个数为6×12=3，化学式为CoTiO3，晶胞的质量为59+48+3×16NAg，设晶胞边长为anm，晶胞的密度ρ=mV=155NA(a×10−7)3g⋅cm−3，晶胞的边长为a=3155NAρ×107nm，根据晶胞的结构，Ti与O最近的距离是面对角线的一半，即最近的距离是 22×3155NAρ×107nm。
18.【答案】(1)d
(2)Mn基态Mn原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s2，4s能级是全满结构，更稳定，失去一个电子所需能量更高
(3)[Cr(H2O)5C1]2+ 正四面体形
(4)F−半径更小，MnF2的晶格能更大，熔点更高
(5)4 71 2a3NA×1021
【解析】略
19.【答案】(1)24；B；
(2)6；sp3；
(3)能；
(4)[Cr(H2O)4Cl2]+；变大；
(5)(12,1,1)；34MNAd或3264NAd
【解析】
【分析】
本题考查物质的结构和晶胞计算，难度较大，掌握核外电子排布式、配合物理论和晶胞计算为解题关键，侧重考查分析能力和灵活运用能力。
【解答】
(1)Cr为24号元素，电子排布在不同能级不同轨道上，电子运动状态不同，在同一轨道内的电子的自旋方向相反，则有24种运动状态的电子，A.[Ar]3d54s1失去电子，为基态Cr的第一电离能，
B.[Ar]3d5失去电子，为基态Cr的第二电离能，
C.[Ar]3d44s14p1为激发态，失去电子所需能量很低，为激发态Cr的第一电离能，
D.[Ar]3d54p1为激发态，失去电子所需能量很低，为激发态Cr的第一电离能，
第二电离能大于第一电离能，故选B；
(2)蛋氨酸铬(Ⅲ)配合物的中心铬离子与6个原子形成配位键，配位数为6；N原子形成4个σ键(包括3个普通共价键和一个配位键)，杂化类型为sp3；sp3杂化轨道与Cr的空轨道形成配位键
(3)Cr3+价层电子排布式为3d3，有3个单电子和2个空轨道，则能催化双氧水分解；
(4)化学式为CrCl3·6H2O的化合物有三种结构，一种呈紫罗兰色，一种呈暗绿色，一种呈亮绿色，Cr3+的配位数均为6，将它们配制成等体积等物质的量浓度的溶液，分别加入足量AgNO3溶液，依次所得AgCl沉淀的物质的量之比为3:2:1，则呈亮绿色的配合物，其外界有1个氯离子，配位体为2个氯离子和4个水分子，化学式为[Cr(H2O)4Cl2]+；H2O分子与Cr3+形成配位键后，O原子的孤电子对减少，根据价层电子互斥理论，H—O—H键角变大；
(5)A点分数坐标为(0,0,0)，则B点位于晶胞后面的上棱中心，x轴上坐标为12，y轴上坐标为1，z轴坐标为1，则分数坐标为(12,1,1)；利用均摊法计算，晶胞平均含有Cr：12×14+1=4，N：8×18+6×12=4，晶胞质量为4MNAg或264NAg，晶胞体积为4MNAdcm3或264NAdg cm3，晶胞参数为34MNAd或3264NAdcm。
20.【答案】(1)4s24p3；3；
(2)镁的原子核对电子吸引能力强于钠;基态镁原子的3s能级处于较稳定的全充满状态而铝的3p能级不是
(3)CCl4、NCl3、AsCl3；CCl4；
(4)NH3分子间能形成氢键，AsH3的分子间作用力比甲烷的大；
(5)0.5； 3: 1；
(6)4； 34×3580NAρ；
【解析】
【分析】本题考查元素推断，结合信息推断元素，掌握电子排布、电离能、杂化轨道、分子间作用力、晶胞分析计算是关键，难度一般。
【解答】根据题干信息知A、B、C、D分别为C、N、Mg、As，据此解题，
(1)As的基态原子的价电子排布式为：4s24p3；基态N原子最高能级2p上的电子共有3种运动状态；
(2)因镁的核电荷数大于钠且原子半径小于钠，核对电子的吸引力大于钠，故镁的第一电离能比钠的第一电离能大；但镁的3s能级上有两个电子，属于较稳定的全充满状态;铝的3p能级上只有一个电子，故镁的第一电离能也比铝的第一电离能大；
(3)AsCl5形成5个σ键，CCl4分子的中心原子形成4个σ键为sp3杂化，NCl3、AsCl3分子的中心原子均形成了3个σ键，同时都有一个孤电子对，故二者均为sp3杂化，CCl4为正四面体分子；
(4)三种物质的氢化物均为分子晶体，NH3分子间能形成氢键，故沸点最高，AsH3的相对分子质量远大于CH4，分子间作用力比甲烷的大，故沸点高于甲烷；
(5)12gC的物质的量是1mol，含有NA个碳原子，由图知，每个碳原子均为三个环所共用，故每个六元环上碳原子数目为6×1/3=2，故六元环的总数目为NA÷2=0．5NA；由图知，每个碳原子均与另外三个碳原子成键，因碳原子最外层达到8个电子的稳定结构时需要形成4个共价键，故三个碳原子中有一个碳原子与中心碳原子之间要形成一个双键，故 o键与π键数目之比为3: 1；
(6)在砷化镓晶体中，一个晶胞中所含有的镓原子数目为8×1/8+6×1/2=4，另有4个砷原子，配位数均是4，GaAs晶胞的质量为145g×4/NA，由晶体密度为ρg⋅cm−3知晶胞参数a为3580NAρ;将GaAs晶胞均分为8个小正方体，则每个Ga原子均位于小正方体的体心，Ga与As的中心距离等于小正方体体对角线长度的一半，等于晶胞体对角线长度的四分之一，即 3a/4。
专题3第二单元离子键离子晶体同步练习
2022——2023学年下学期高二化学苏教版（2019）选择性必修2
一、单选题（本大题共15小题，共45.0分）
1. NaH的晶胞结构如图所示，已知其晶胞边长为a。下列说法错误的是 ( )
A. 每个钠离子周围距离相等且最近的氢离子有6个 B. 该晶胞中含有氢离子的数目为4
C. 该晶胞中两个氢离子之间的最短距离为 2a D. 基态钠离子的电子排布式为1s22s22p6
2. 有关晶体的结构如图所示，下列说法中错误的是 ( )
A. 在NaCl晶体中，距Cl−最近且等距的Na+有6个，距Na+最近且等距的Na+共12个
B. 在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2+，F−的配位数是4
C. 在金刚石晶体中，每个碳原子被12个六元环共同占有，每个六元环最多有4个碳原子共面
D. 该气态团簇分子的分子式为EF或FE，其晶体不导电
3. 有关晶体的结构如图所示，下列说法中错误的是 ( )
A. 在NaCl晶体中，距Cl−最近且等距的Na+有6个，距Na+最近且等距的Na+共12个
B. 在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2+，F−的配位数是4
C. 金刚石晶体中，每个碳原子被12个六元环共同占有，每个六元环最多有4个碳原子共面
D. 该气态团簇分子的分子式为EF或FE，其晶体不导电
4. 钴的某种氧化物广泛应用于硬质合金、超耐热合金、绝缘材料和磁性材料的生产，其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是
A. 该氧化物的化学式为Co13O14
B. 晶胞中Co2+的配位数为12
C. 根据晶体类型推测，该物质熔点低于硫 (S8)
D. 若该氧化物的密度为ρg⋅cm−3，阿伏加德罗常数为NAmol−1，则晶胞中两个O2−间的最短距离是 22×3300ρNAcm
5. 已知Mg、Al、O三种元素组成尖晶石型晶体结构，其晶胞由4个A型小晶格和4个B型小晶格构成，其中Al3+和O2−都在小晶格内部，Mg2+部分在小晶格内部，部分在小晶格顶点(如图)，下列分析正确的是
A. 该物质的化学式为Mg3Al2O6 B. 晶胞中，Mg2+的配位数为6
C. 该尖晶石的密度为1.136×1033NA×a3g⋅cm−3 D. 与O2−最邻近的Al3+有4个
6. 我国科学家合成了一种具有巨磁电阻效应的特殊导电性物质，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是
A. 该晶体的化学式为CaCrO3
B. 基态Cr的价层电子排布式为3d44s2
C. 晶体中Ca原子周围等距离且最近的O原子数为8
D. 若用放射性的 18O替换图中的 16O，对其化学性质影响较大
7. 几种晶体的晶胞(或晶体结构)如图所示，下列说法正确的是
NaCl晶胞
CO2晶胞
金刚石晶胞
石墨晶体结构
A. NaCl中Na+的配位数小于干冰中CO2分子的配位数
B. 干冰晶胞中CO2分子之间和金刚石晶胞中碳原子间的静电作用均是共价键
C. 若金刚石的晶胞边长为acm，其中两个最近的碳原子之间的距离为 2a2
D. 石墨晶体层内是共价键，层间是范德华力，所以石墨是一种过渡晶体
8. 硒化锌是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图甲所示，已知晶胞参数为p nm，乙图为晶胞的俯视图，下列说法正确的是
A. 晶胞中硒原子的配位数为12 B. 晶胞中d点原子分数坐标为(34,14,34)
C. 相邻两个Zn原子的最短距离为p2nm D. 电负性：Zn>Se
9. 【题文】 162a9491−abcf−432f−a0d1−9e31f75cf920
【试卷说明：本试卷为平台新老师测试试卷，请新老师按照标准规范认真答题】
一种铜的氯化物立方晶胞结构如图所示，说法错误的是( )
A. 该化合物的化学式为CuCl
B. 已知、的原子坐标分别为、，则的原子坐标是，
C. 原子的配位数是
D. 若原子与最近的原子的核间距为，则该晶体的棱长为
10. 有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6]，经X射线研究发现，其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。它的结构特征是Fe3+和Fe2+互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN−位于立方体的棱上，则下列说法正确的是 ( )
A. x=2，y=1
B. 该晶体属于离子晶体，M呈+1价
C. M的离子在立方体的体心位置
D. 该晶胞中与每个Fe3+距离相等且最近的CN−有3个
11. 某立方晶系的锑钾(Sb—K)合金可作为钾离子电池的电极材料，图a为该合金的晶胞结构图，图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是( )
A. 该晶胞的体积为a3×10−36cm−3 B. K和Sb原子数之比为3∶1
C. 与Sb最邻近的K原子数为4 D. K和Sb之间的最短距离为12apm
12. Ge、GaAs、CdTe、CdSe等均为重要的半导体材料，在电子、材料等领域应用广泛。其中CdSe的一种晶体为闪锌矿型结构，晶胞结构如图所示，已知原子坐标参数A为(1/4,1/4、1/4)。下列说法不正确的是( )
A. 晶胞中，与Cd原子距离最近且相等的Cd原子有12个
B. 原子坐标参数B为(1/4,3/4,3/4)
C. Se基态原子价电子排布式为3d104s24p4
D. 第四周期主族元素中第一电离能介于Ga、As之间的有3种
13. 常见的铜的硫化物有CuS和Cu2S两种。已知：晶胞中S2−的位置如图1所示，铜离子位于硫离子所构成的四面体中心，它们的晶胞上有相同的侧视图如图2所示。Cu2S的晶胞参数a pm阿伏伽德罗常数的值为NA，下列说法正确的是 ( )
A. CuS和Cu2S晶胞中所含有的S原子数不相同
B. Cu2S晶胞中，Cu+填充了晶胞中一半四面体空隙
C. CuS晶中，S2−配位数为8
D. Cu2S晶胞的密度为640NA×a3×10−30 g/cm3
14. 科学家近期首次合成了具有极性对称性的氮化物钙钛矿类材料，其立方晶胞结构如图所示(晶胞参数为anm)。下列说法正确的是
A. 该物质的化学式为La8WN6 B. La与W之间的最短距离为 32a nm
C. 晶体中，与La紧邻的N个数为8 D. 每个晶胞中有8个La
15. 钴的某种氧化物广泛应用于硬质合金、超耐热合金、绝缘材料和磁性材料的生产，其晶胞结构如图所示。下列有关说法错误的是
A. 该氧化物的化学式为CoO
B. 晶胞中Co2+的配位数为12
C. 根据晶体类型推测，该物质熔点高于硫(S8)
D. 若该氧化物的密度为ρg·cm−3，阿伏加德罗常 数为NAmol−1，则晶胞中两个O2−间的最短距离是 22×3 300ρNAcm
二、实验题（本大题共2小题，共20.0分）
16. 氧化铍(BeO)和氧化铋(Bi2O3)为电子陶瓷粉体材料中的重要添加剂。
Ⅰ.实验室中常用氯氧化铋(BiOCl)制备。回答下列问题：
(1)工业上将金属铋(Bi)溶于足量的稀硝酸得到硝酸铋[Bi(NO3)3]溶液，所得溶液经浓缩结晶、过滤、洗涤、干燥后得硝酸铋晶体，最后煅烧硝酸铋晶体即得氧化铋产品。金属铋(Bi)溶于足量稀硝酸得到硝酸铋溶液的离子方程式：_____________________________________。
(2)将3.0 g氯氧化铋(BiOCl，白色，难溶于水)与25 mL 3 mol·L−1碳酸氢铵溶液混合，加入氨水调节溶液pH=9，50℃下反应2 h脱氯可得到(BiO)2CO3沉淀，反应装置如图甲所示(加热及夹持装置已省略)，再将所得沉淀干燥并在530℃下煅烧，可得到氧化铋产品。
①图甲中仪器c的名称为_______，当观察到澄清石灰水变浑浊时说明反应过程中产生了CO2，写出产生(BiO)2CO3沉淀的化学方程式：_____________。
②加氨水调节pH为9有利于生成(BiO)2CO3沉淀的原因是____________________________。
③某研究小组探究温度对沉淀制备的影响，得到温度与所得沉淀产率的关系如图乙所示。结合图像分析，50℃时沉淀产率最高的原因是温度低于50℃时，BiOCl固体在水中的溶解度小，导致沉淀的产率降低；温度高于50℃时，_____________________________________。
(3)煅烧(BiO)2CO3时用到的硅酸盐制品有_______、酒精灯、玻璃棒、泥三角。
Ⅱ.BeO晶体的晶胞结构与ZnS的相似，如图所示。
(4)O原子的配位数是_______。
(5)设O原子与O原子的最近距离为apm，BeO晶体的密度为dg·cm−3，则阿伏加德罗常数的值为_______(用含a和d的代数式表示)。
17. 三元锂离子电池是新能源电动车广泛采用的一种电池技术，其中钴元素是三元锂离子电池阳极材料的重要成分。请回答下列问题：
(1)钴元素的常见价态为+2和+3。写出+3价基态钴离子的价电子排布图：________________。
(2)钴离子极易形成配合物，制备配合物X{[Co(NH3)5Cl]Cl2}的实验过程如下：
已知：a.配合物X能溶于水，且溶解度随温度升高而增大。
b.Co(OH)2是不溶于水的沉淀
c.H2O2参与反应时，明显放热。当温度高于40℃时，H2O2开始分解。
①“1)NH4Cl−NH3·H2O”时，如果不加NH4Cl固体，对制备过程的不利影响是________________。
②加H2O2时应选择________(填标号)。
A.冷水浴 B.温水浴(≈60℃) C.沸水浴 D.酒精灯直接加热
③本实验条件下，下列物质均可将Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ)。其中可替代“2)H2O2”的是________(填标号)。
A.O2 B.KMnO4溶液 C.Cl2 D.HNO3
④Co的此类配合物离子较稳定，但加碱再煮沸可促进其内界解离，如：[Co(NH3)5Cl]2+⇌Co3++5NH3+Cl−。某实验小组用以下思路验证实验所制备的配合物的组成：取一定量X加入过量浓NaOH溶液，煮沸，将生成的NH3通入20 mL 0.5 mol/L的稀硫酸(过量)中，再用0.2000 mol/L NaOH标准溶液滴定剩余H2SO4。若滴定过程平均消耗NaOH标准溶液20.00 mL，则所取样品中含有NH3的物质的量n(NH3)=________。
(3)钴的一种化合物晶胞结构如下图所示：
已知该晶体的密度为ρg·cm−3，则晶胞中Ti与O的最近距离是________nm(用含ρ、NA的代数式表示)。
三、简答题（本大题共2小题，共16.0分）
18. (12分)
铁、铬、锰统称为黑色金属，它们的单质、合金及其化合物在科研和生产中有着重要用途。
请回答下列问题：
(1)铁、铬、锰属于周期表中的______________区元素。
(2)基态铬原子和基态锰原子中第一电离能较大的是______________(填元素符号)，原因为：___________________________________________________________。
(3)化学式为CrCl3⋅6H2O的化合物有三种结构，一种呈紫罗兰色，一种呈暗绿色，一种呈亮绿色，已知Cr3+的配位数均为6，将它们配制成等体积等浓度的溶液，分别加入足量AgNO3溶液，所得AgCl沉淀的物质的量之比为3：2：1。
①呈暗绿色的配合物内界的化学式为_______________。
②H2O分子的VSEPR模型为______________。
(4)MnF2和MnCl2均为离子化合物，MnF2的熔点高于MnCl2熔点的原因为 ________________________。
(5)一氧化锰在医药、冶炼上用途广泛，其立方晶胞结构如图所示。
①该晶胞中由O2−形成的正八面体空隙数目为 ______________。
②设NA为阿伏加德罗常数的值，晶胞中距离最近的两个O2−之间的距离为a nm，则MnO晶体的密度ρ=
______________g⋅cm−3。(用含a、NA的代数式表示)。
19. 蛋氨酸铬(Ⅲ)配合物是一种治疗Ⅱ型糖尿病的药物，其结构简式如图所示。回答下列相关问题：
(1)基态Cr原子核外有_______种运动状态的电子，下列不同状态的Cr微粒中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_______(填标号)。
A.[Ar]3d54s1 B.[Ar]3d5 C.[Ar]3d44s14p1 D.[Ar]3d54p1
(2)蛋氨酸铬(Ⅲ)配合物的中心铬离子的配位数为_______；N的_______杂化轨道与Cr的空轨道形成配位键。
(3)哈勃−韦斯(Haber−Weiss)原理表明，某些金属离子可以催化双氧水分解的原因是：其次外层未排满的d轨道可以存取电子，降低活化能，使分解反应容易发生。Cr3+_______(填“能”或“不能”)催化双氧水分解。
(4)化学式为CrCl3·6H2O的化合物有三种结构，一种呈紫罗兰色，一种呈暗绿色，一种呈亮绿色。在三种化合物中，Cr3+的配位数均为6，将它们配制成等体积等物质的量浓度的溶液，分别加入足量AgNO3溶液，依次所得AgCl沉淀的物质的量之比为3:2:1，则呈亮绿色的配合物，其内界离子的化学式为_______。H2O分子与Cr3+形成配位键后H—O—H键角_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)氮化铬的晶体结构类型与氯化钠相似，其晶胞结构如图所示。A点分数坐标为(0,0,0)，则B点分数坐标为_______。已知氮化铬的晶体密度为d g·cm−3，摩尔质量为Mg·mol−1，NA为阿伏加德罗常数，则晶胞参数为_______cm(只要求列表达式，不必计算数值)。
四、推断题（本大题共1小题，共10.0分）
20. 已知A、B、C、D是原子序数依次增大的前四周期的元素，在周期表中，A与B相邻且B的基态原子的2p轨道中均有电子且电子的自旋方向相同，C是12号元素，D的M能层有18个电子，最高正价为+5价。
(1)D的基态原子的价电子排布式为____________，基态B原子最高能级上的电子共有____________种运动状态。
(2)C原子的第一电离能比同周期左右相邻的原子第一电离能都大，其原因是______________________________________________________________________________。
(3)A、B、D可与氯元素形成ACl4、BCl3、DCl3、DCl5等化合物，这些物质中，中心原子轨道杂化类型为sp3的分子是______________________________，分子构型为正四面体的是____________。
(4)A、B、D三种元素形成的最简单氢化物沸点的高低顺序为B>D>A，其原因是______________________________________________________________________________。
(5)A的一种单质(单层)的结构的球棍模型如下左图所示，则12 g该单层结构中的六元环数目为____________NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)，若该单质中每个A原子的最外层均达到8个电子的稳定结构，则其晶体中σ键与π键数目之比为____________。
(6)D与镓形成的一种化合物(GaD)的晶胞结构如上右图所示，则D原子的配位数是____________，若该晶体的密度为ρg·cm−3，NA为阿伏加德罗常数的值，则晶胞中Ga与D的中心距是____________cm(可以不化简)。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】由图可知，每个钠离子周围距离相等且最近的氢离子有6个，A项正确；
该晶胞中含有氢离子的数目为12×14+1=4，B项正确；
由图可得，该晶胞中两个氢离子之间的最短距离为面对角线长的一半，即 (12a)2+(12a)2= 22a，C项错误；
基态钠离子核外有10个电子，其电子排布式为1s22s22p6，D项正确。
2.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查物质结构与性质，涉及化学键，晶胞计算等内容，其中晶胞计算为解题难点，需要结合均摊法进行分析，掌握基础为解题关键，整体难度适中。
【解答】
A.氯化钠晶体中，距Cl−最近且等距的Na+有6个，距Na+最近且距离相等的Na+有12个，A正确；
B.Ca2+位于晶胞顶点和面心，数目为8×18+6×12=4，即每个晶胞平均占有4个Ca2+，距离F−最近且等距的Ca2+有4个，即F−的配位数为4，B正确；
C.在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接4个碳原子，连接的4个C原子中每个C原子形成3个六元环，所以金刚石晶体中每个碳原子被12个六元环共同占有，晶胞中共平面的原子如图，共4个，C正确；
D.该气态团簇分子含有4个E原子和4个F原子，则该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4，该晶体为分子晶体，其中不含能自由移动的电子或离子，因此不能导电，D错误。
3.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查晶胞的计算，难度一般，关键是掌握晶胞的“分摊法”计算方法，注意气态团簇分子与晶胞的区别。
【解答】
A. 在NaCl晶体中，距Na+最近的Cl−有6个，所以钠离子的配位数是6，距Na+最近且等距的Na+共12个，故A正确；
B. Ca2+位于晶胞的顶点和面心，晶胞中含有Ca2+的个数为：8×18+6×12=4，F−最近的Ca2+有4个，即F−的配位数是4，故B正确；
C. 在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接4个碳原子，连接的4个C原子中每个C原子形成3个六元环，所以金刚石晶体中每个C原子能形成12个六元环，晶胞中共平面的原子如图，共4个，故C正确；
D. 气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子，4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，该晶体为分子晶体，其中不含能自由移动的电子或离子，因此不能导电，故D错误；
故选D。
4.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查了物质的结构组成，掌握“均摊法”确定化学式、晶胞的计算为解答的关键，题目难度中等。
【解答】
A.该晶胞中含阳离子个数：1+12×14=4，含有阴离子的个数：8×18+6×12=4，该氧化物的化学式为CoO，A项错误;
B.晶胞中Co2+的配位数为6，B项错误;
C.阴离子、阳离子构成离子晶体，根据晶体类型推测，硫 (S8)熔为分子晶体，硫 (S8)熔点低于CoO(离子晶体)，C项错误;
D.晶胞棱长a=34×(59+16)ρNA，两个O2−间的最短距离为面对角线的一半，即 22a，D项正确。
5.【答案】C
【解析】
【分析】
本题主要考查的是晶胞结构分析和相关计算，意在考查学生的分析能力和空间想象能力，解题的关键是理清不同微粒在晶胞中的相对位置。
【解答】
A.由晶胞结构可知，1个A晶格中有4个镁离子在顶点，1个在体心，1个A中的镁离子个数为：1+4×18=32，1个B晶格中有4个镁离子在顶点，1个B中的镁离子个数为：4×18=12，则该晶胞中镁离子个数为：32×4+12×4=8；1个A晶格和1个B晶格中均含有4个氧离子，则氧离子个数为4×8=32个，每个B晶格中含有4个铝离子，铝离子个数为4×4=16，该物质的化学式为MgAl2O4，A错误；
B.由A晶格结构可知每个Mg2+与4个氧离子紧相邻，其配位数为4，B错误；
C.由A项可知晶体中含有Mg、Al、O的个数，晶胞的质量为8×24+16×27+32×16NAg=1136NAg，晶胞边长为apm.所以晶体的密度ρ=1136gNA×a3×10−30cm3=1.136×1033NA×a3g⋅cm−3，C正确；
D.与O2−最邻近的Al3+在B区，由图可知，O2−、Al3+构成的立方体中，与O2−最临近的Al3+为顶点的3个，在A区中无铝离子，D错误。
6.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查晶胞的有关计算等，难度不大，解题的关键是对基础知识灵活运用。
【解答】
A.从晶胞图中可看到Ca在晶胞的顶点，数目为8×18=1，Cr在体心，数目是1个；O原子在晶胞的面心，数目为6×12=3，化学式为CaCrO3，故A正确；
B.基态Cr的价层电子排布式为3d54s1，故B错误；
C.与Ca配位的O位于晶胞面对角线的中点，距离Ca相等的共有12个，故C错误；
D. 18O和16O互为同位素，形成的化合物在化学性质上无差异，故D错误。
7.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查晶体结构，难度一般，理解晶体结构是解题关键。
【解答】
A.NaCl晶胞中每个Na+周围有6个Cl−，所以配位数为6，CO2晶胞中的配位数为：3×82=12，A正确;
B.干冰晶胞中CO2分子之间是分子间作用力，金刚石晶胞中碳原子间是共价键，B错误;
C.若金刚石的晶胞边长为acm，两个碳原子之间的最短距离为体对角线的四分之一，即 34acm，C错误;
D.石墨晶体层内是共价键，层间是范德华力，所以石墨晶体兼有共价晶体、分子晶体、金属晶体的特征，属于混合晶体， D错误。
8.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查晶胞的结构计算，明确图示晶胞结构为解答关键，注意掌握元素周期律内容及粒子空间构型的判断方法，题目难度中等。
【解答】
A.该晶胞中Zn原子的配位数是4，则ZnSe晶胞中Se原子的配位数也是4，A错误；
B.该晶胞中a点坐标为(0,0,0)，b点坐标为B为(12,1,12)，则a原子位于坐标原点，b原子在坐标轴正方向空间内，由图乙可知d原子也在坐标轴正方向空间内，且到x轴、y轴、z轴的距离分别为34、14、34，即d原子的坐标为(34,14,34)，B正确；
C.面对角线的两个Zn原子距离最短，为 22pnm，故C错误；
D.Zn、Se为同周期元素，根据非金属性越强，电负性越大，非金属性：Zn
9.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查晶胞计算，侧重考查分析判断及空间想像能力，利用均摊法确定化学式，明确铜原子与氯原子的空间位置和坐标是解答的关键，题目难度中等。
【解答】
A.由晶胞结构可知，Cl原子处于晶胞内部，晶胞中含有4个Cl原子，Cu原子属于顶点与面心上，晶胞中含有Cu原子数目为8×18+6×12=4，故该化合物的化学式为CuCl，故A正确;
B.已知P、Q的原子坐标分别为(0,0,0)、(1,1,1)，则R为包含P在内的八分之一个晶胞的中心，故R原子坐标是
(14,14,14)，故B正确;
C.由图知，距离Cu最近且等距的氯原子有4个，则Cu原子的配位数是4，故C正确;
D.若Cu原子与最近的CI原子的核间距为apm，即为晶胞立方体体对角线的14，而体对角线为晶胞边长的 3倍，则该晶体的棱长为43 3apm，故D错误;
故选D。
10.【答案】B
【解析】Fe3+在立方体的顶点，每个Fe3+被8个晶胞共用，故每个晶胞中Fe3+的个数为4×1/8=1/2，同理每个晶胞中Fe2+的个数为1/2，CN−位于棱的中点，每个CN−被4个晶胞共用，故每个晶胞中CN−的个数为12×1/4=3，已知晶体的化学式为MxFey(CN)6，则y=2，晶体中的阴离子为[Fe2(CN)6]−，根据化合物中各元素的化合价代数和为0得晶体的化学式为MFe2(CN)6。
综上可知，x=1，y=2，A项错误；
因为有阴、阳离子，故该晶体属于离子晶体，M呈+1价，B项正确；
若M的离子在立方体的体心位置，则该晶体的化学式可表示为MFe(CN)3，C项错误；
该晶胞中与每个Fe3+距离相等且最近的CN−有6个，D项错误。
11.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查了晶胞相关计算，整体难度中等，掌握晶胞中原子数目计算方法解答本题的关键。
【解答】
A.该晶胞为正四面体结构，边长为a×10−10cm，该晶胞的体积为a3×10−30 cm3，A错误；
B.K原子数为12×1/4+8+1=12，Sb原子数为8×1/8+6×1/2=4，K和Sb原子数之比为3:1，B正确；
C.与Sb最邻近的K原子数为6，C错误；
D.K和Sb之间的最短距离为晶胞体对角线的1/4，即 3a4pm，D错误。
12.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查原子结构和晶体结构，侧重考查学生核外电子排布和晶胞结构的掌握情况，试题难度中等。
【解答】
A.晶胞中，Cd原子位于晶胞的顶点和面心，两个Cd原子距离最近且相等的距离为面对角线的一半，以顶点的Cd原子为中心，每个晶胞有3个Cd原子距离最近且相等，每个顶点属于8个晶胞，且每个面上的Cd原子重复一次，故与Cd原子距离最近且相等的原子有12个，故A正确；
B.由晶胞结构示意图可知，AB原子分别位于八个小立方体中两个立方体的体心上，根据相对位置分析，原子坐标参数B为(14,34,34)，故 B正确；
C.Se是34号元素，基态原子核外有34个电子，其基态原子价电子排布式为4s24p4，故C错误；
D.同周期元素第一电离能从左到右有增大趋势，但第ⅡA元素的大于第ⅢA元素，第ⅤA元素大于第ⅥA元素，Ga、As分别是第ⅢA、ⅤA元素，因此第四周期主族元素中的第一电离能介于之间的元素有Ca、Ge、Se，故D正确；
13.【答案】D
【解析】略
14.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查晶胞的有关计算等，难度不大，解题的关键是对基础知识灵活运用。
【解答】
A.晶胞中，W原子数目为1，N原子数目为6×12=3，La原子数目为8×18=1，化学式为LaWN3;
B.La与W之间的最短距离为体对角线的12，为 32a nm；
C.与La紧邻的N个数为12；
D.每个晶胞中有La原子数目为8×18=1;
15.【答案】B
【解析】略
16.【答案】(1)Bi+4H++NO3−=Bi3++NO↑+2H2O
(2)①分液漏斗； 2BiOCl+2NH4HCO3(BiO)2CO3+2NH4Cl+CO2↑+H2O
②氨水会与HCO3−反应生成CO32−
③NH3⋅H2O分解，使溶液的pH降低，不利于CO32−的形成，导致沉淀的产率降低
(3)坩埚
(4)2
(5)25 2a3d×1030
【解析】
【分析】
本题以氧化铋的制取为载体，考查陌生方程式的书写、对原理的分析评价、仪器识别、对试剂与条件控制的分析评价、晶胞计算等，是对学生综合能力的考查。
【解答】
(1)金属与稀硝酸反应时，硝酸一般被还原为NO，Bi与稀硝酸生成Bi(NO3)3、NO与水，反应离子方程式为：Bi+4H++NO3−=Bi3++NO↑+2H2O；
(2)①由仪器结构特征可知，仪器c为分液漏斗；BiOCl与NH4HCO3反应有(BiO)2CO3和CO2生成，可以理解为：2molBiOCl与1molNH4HCO3反应生成1mol(BiO)2CO3、1molNH4Cl、1molHCl，生成的HCl又与NH4HCO3反应生成NH4Cl、CO2、H2O产生(BiO)2CO3沉淀的化学方程式：2BiOCl+2NH4HCO3(BiO)2CO3+2NH4Cl+CO2↑+H2O；
②氨水显碱性，会与HCO3−反应生成大量的CO32−，有利于生成(BiO)2CO3沉淀；
③温度高于50℃时，NH3⋅H2O分解，氨气逸出，溶液pH降低，不利于CO32−的形成，使沉淀产率降低；
(3)灼烧(BiO)2CO3时用到的硅酸盐制品有坩埚、酒精灯、玻璃棒、泥三角；
(4)以顶面的O原子为例，该晶胞中有2个Be原子与其配位，该晶胞上方的晶胞中也含有2个Be原子与其配位，所以O原子的配位数为4；
(5)O原子与O原子的最近距离为面对角线的一半，设晶胞的棱长为x，则有 2x=2apm，所以x= 2apm= 2a×10−10cm，则晶胞的体积为2 2a3×10−30cm3，根据Be原子的个数可知晶胞中含有4个BeO单元，所以晶胞的质量为(9+16)×4NAg，所以有(9+16)×4NAg2 2a3×10−30cm3=dg/cm3，解得NA=25 2a3d×1030。
17.【答案】(1)
(2)①形成Co(OH)2沉淀，影响配合物的生成
②A；
③AC
④0.016mol；
(3) 22×3155NAρ×107
【解析】
【分析】
本题考查了物质的制备，涉及物质的制备原理、实验方案评价、滴定管的使用、物质的检验等，明确实验原理及实验基本操作方法、试题侧重于考查学生的分析问题和解决问题的能力，注意题目信息的与相关基础知识联合分析，题目难度中等。
【解答】
(1)钴的电子排布式为[Ar]3d74s2，则+3价基态钴离子的价电子排布图：。
(2)①氨水显碱性，碱性条件下，CoCl2会生成Co(OH)2沉淀，影响配合物的生成，所以要加氯化铵；
②双氧水不稳定，双氧水受热易分解，所以加双氧水时应该选择冷水浴；
③将Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ)的过程中不能引入新的杂质，用氧气或氯气作氧化剂不会引入新的杂质，硝酸和高锰酸钾作氧化剂会引入新的杂质，故AC正确；
④滴定过程平均消耗NaOH标准溶液20.00mL，依据n(H+)=n(NH3)+n(OH−)可得，则样品中含有NH3的物质的量n(NH3)=2×20mL×0.5mol/L×10−3L/mL−20.00mL×0.2000mol/L×10−3L/mL=0.016mol。
(3)Co原子位于晶胞的内部，全部属于晶胞，Ti位于顶点，属于该晶胞的个数为8×18=1，氧原子位于面心，属于该晶胞的个数为6×12=3，化学式为CoTiO3，晶胞的质量为59+48+3×16NAg，设晶胞边长为anm，晶胞的密度ρ=mV=155NA(a×10−7)3g⋅cm−3，晶胞的边长为a=3155NAρ×107nm，根据晶胞的结构，Ti与O最近的距离是面对角线的一半，即最近的距离是 22×3155NAρ×107nm。
18.【答案】(1)d
(2)Mn基态Mn原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s2，4s能级是全满结构，更稳定，失去一个电子所需能量更高
(3)[Cr(H2O)5C1]2+ 正四面体形
(4)F−半径更小，MnF2的晶格能更大，熔点更高
(5)4 71 2a3NA×1021
【解析】略
19.【答案】(1)24；B；
(2)6；sp3；
(3)能；
(4)[Cr(H2O)4Cl2]+；变大；
(5)(12,1,1)；34MNAd或3264NAd
【解析】
【分析】
本题考查物质的结构和晶胞计算，难度较大，掌握核外电子排布式、配合物理论和晶胞计算为解题关键，侧重考查分析能力和灵活运用能力。
【解答】
(1)Cr为24号元素，电子排布在不同能级不同轨道上，电子运动状态不同，在同一轨道内的电子的自旋方向相反，则有24种运动状态的电子，A.[Ar]3d54s1失去电子，为基态Cr的第一电离能，
B.[Ar]3d5失去电子，为基态Cr的第二电离能，
C.[Ar]3d44s14p1为激发态，失去电子所需能量很低，为激发态Cr的第一电离能，
D.[Ar]3d54p1为激发态，失去电子所需能量很低，为激发态Cr的第一电离能，
第二电离能大于第一电离能，故选B；
(2)蛋氨酸铬(Ⅲ)配合物的中心铬离子与6个原子形成配位键，配位数为6；N原子形成4个σ键(包括3个普通共价键和一个配位键)，杂化类型为sp3；sp3杂化轨道与Cr的空轨道形成配位键
(3)Cr3+价层电子排布式为3d3，有3个单电子和2个空轨道，则能催化双氧水分解；
(4)化学式为CrCl3·6H2O的化合物有三种结构，一种呈紫罗兰色，一种呈暗绿色，一种呈亮绿色，Cr3+的配位数均为6，将它们配制成等体积等物质的量浓度的溶液，分别加入足量AgNO3溶液，依次所得AgCl沉淀的物质的量之比为3:2:1，则呈亮绿色的配合物，其外界有1个氯离子，配位体为2个氯离子和4个水分子，化学式为[Cr(H2O)4Cl2]+；H2O分子与Cr3+形成配位键后，O原子的孤电子对减少，根据价层电子互斥理论，H—O—H键角变大；
(5)A点分数坐标为(0,0,0)，则B点位于晶胞后面的上棱中心，x轴上坐标为12，y轴上坐标为1，z轴坐标为1，则分数坐标为(12,1,1)；利用均摊法计算，晶胞平均含有Cr：12×14+1=4，N：8×18+6×12=4，晶胞质量为4MNAg或264NAg，晶胞体积为4MNAdcm3或264NAdg cm3，晶胞参数为34MNAd或3264NAdcm。
20.【答案】(1)4s24p3；3；
(2)镁的原子核对电子吸引能力强于钠;基态镁原子的3s能级处于较稳定的全充满状态而铝的3p能级不是
(3)CCl4、NCl3、AsCl3；CCl4；
(4)NH3分子间能形成氢键，AsH3的分子间作用力比甲烷的大；
(5)0.5； 3: 1；
(6)4； 34×3580NAρ；
【解析】
【分析】本题考查元素推断，结合信息推断元素，掌握电子排布、电离能、杂化轨道、分子间作用力、晶胞分析计算是关键，难度一般。
【解答】根据题干信息知A、B、C、D分别为C、N、Mg、As，据此解题，
(1)As的基态原子的价电子排布式为：4s24p3；基态N原子最高能级2p上的电子共有3种运动状态；
(2)因镁的核电荷数大于钠且原子半径小于钠，核对电子的吸引力大于钠，故镁的第一电离能比钠的第一电离能大；但镁的3s能级上有两个电子，属于较稳定的全充满状态;铝的3p能级上只有一个电子，故镁的第一电离能也比铝的第一电离能大；
(3)AsCl5形成5个σ键，CCl4分子的中心原子形成4个σ键为sp3杂化，NCl3、AsCl3分子的中心原子均形成了3个σ键，同时都有一个孤电子对，故二者均为sp3杂化，CCl4为正四面体分子；
(4)三种物质的氢化物均为分子晶体，NH3分子间能形成氢键，故沸点最高，AsH3的相对分子质量远大于CH4，分子间作用力比甲烷的大，故沸点高于甲烷；
(5)12gC的物质的量是1mol，含有NA个碳原子，由图知，每个碳原子均为三个环所共用，故每个六元环上碳原子数目为6×1/3=2，故六元环的总数目为NA÷2=0．5NA；由图知，每个碳原子均与另外三个碳原子成键，因碳原子最外层达到8个电子的稳定结构时需要形成4个共价键，故三个碳原子中有一个碳原子与中心碳原子之间要形成一个双键，故 o键与π键数目之比为3: 1；
(6)在砷化镓晶体中，一个晶胞中所含有的镓原子数目为8×1/8+6×1/2=4，另有4个砷原子，配位数均是4，GaAs晶胞的质量为145g×4/NA，由晶体密度为ρg⋅cm−3知晶胞参数a为3580NAρ;将GaAs晶胞均分为8个小正方体，则每个Ga原子均位于小正方体的体心，Ga与As的中心距离等于小正方体体对角线长度的一半，等于晶胞体对角线长度的四分之一，即 3a/4。
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