2024届高三新高考化学大一轮专题训练-晶体结构与性质

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2024届高三新高考化学大一轮专题训练-晶体结构与性质
一、单选题
1．（山东省聊城市百师联盟2023届高三下学期（二轮复习联考）模拟预测（三）化学试题）下列物质的性质与用途的对应关系正确的是
A．具有漂白性，可用作葡萄酒的添加剂
B．稀硝酸具有强氧化性，常温下可清洗附着在试管内壁的银镜
C．石墨晶体内含大键，可用作润滑剂
D．非金属性，工业上用焦碳与反应制备粗
2．（2023春·山东济宁·高三济宁一中校考期中）下列说法错误的是
A．基态原子3d轨道上有5个电子的元素位于ⅥB族或ⅦB族
B．中，阴离子立体构型为平面三角形，C原子的杂化方式为
C．因HF分子间存在氢键，所以在HX中其沸点最高
D．因金属性K＞Na＞Mg，所以熔点：KCl＞NaCl＞MgCl2
3．（2023·浙江·校联考三模）下列物质含有非极性共价键且属于分子晶体的是
A． B． C． D．
4．（2023·辽宁·统考高考真题）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g∙cm-3 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
5．（2023春·辽宁大连·高三校联考期中）能源材料是当今科学研究的热点。氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题。(结构如图)可用作储氢材料。继后，科学家又合成了、，它们的结构相似，下列有关说法正确的是

A．、、都属于新型化合物
B．、晶体采取密堆积，晶体采取非密堆积
C．结构中只存在键，而结构中既有键又有键
D．已知金刚石中C-C键长154pm，中C-C键长140~145pm，故熔点高于金刚石
6．（2023春·辽宁大连·高三校联考期中）某种新型储氢材料的晶胞如图，正八面体中心为金属离子铁，顶点均为配体；正四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。下列说法正确的是

A．化学式为 B．金属离子的价电子排布式为
C．该晶胞中，阴离子的配位数为6 D．该化合物中存在金属键、离子键、极性键和配位键
7．（2023·湖南郴州·统考三模）地球上的硅大部分以二氧化硅及硅酸盐的形式存在，它们的基本结构单位是硅氧四面体[](图1)。石英晶体中的硅氧四面体相连构成螺旋链(图2)。天然硅酸盐组成复杂，硅、氧原子通过共用氧原子形成各种不同的硅酸根阴离子，一种层状硅酸根阴离子结构如图3所示。下列说法正确的是

A．基态Si原子的原子核外的电子有14种空间运动状态
B．二氧化硅中硅原子的配位数是2
C．图2中Si原子的杂化轨道类型是
D．图3层状硅酸根阴离子结构中硅和氧的原子个数比为2∶5
8．（2023春·福建厦门·高三厦门一中校考期中）甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是

A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
B．1个晶胞中含有8个分子
C．甲烷晶体熔化时需克服共价键
D．晶体中1个分子周围有12个紧邻的分子
9．（2023春·广东珠海·高三珠海市斗门区第一中学校考期中）三氯化硼()的熔点为-107℃，沸点为12.5℃，在其分子中键与键之间的夹角为120°，它能水解。下列有关叙述正确的是
A．三氯化硼液态时能导电，而固态时不导电
B．硼原子以sp杂化
C．三氯化硼分子属极性分子
D．三氯化硼遇水蒸气会产生白雾
10．（2023春·云南玉溪·高三云南省玉溪第一中学校考期中）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。下列关于该晶胞的说法正确的是

A．K和Sb原子数之比为11∶4 B．与Sb最邻近的K原子数为8
C．K和Sb之间的最短距离为a pm D．该晶胞的体积为a3×10-36cm3
11．（2023·辽宁·校联考模拟预测）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：

已知：晶胞参数，。下列说法错误的是
A．该超导材料的最简化学式为
B．Fe原子的配位数为4
C．阿伏加德罗常数的值为，该晶体的密度的计算式为
D．基态钾离子的电子占据的最高能级共有7个原子轨道
12．（2023·黑龙江绥化·统考模拟预测）某种新型储氢材料的立方晶胞结构如图所示，其中八面体中心为M金属离子，顶点均为NH3配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。已知该储氢材料的摩尔质量为188 g·mol-1，晶胞参数为a nm。下列说法正确的是
  
A．M为铜元素
B．每个晶胞中含有12个NH3
C．该储氢材料晶胞的体积为a3×10-27 cm3
D．晶胞中M金属离子与B原子数之比为1∶2
13．（2023春·河北邢台·高三校联考阶段练习）已知晶体晶胞边长为a cm。将掺杂到该晶胞中，可得到一种高性能的p型太阳能电池材料，其结构单元如图所示。假定掺杂后的晶胞参数不发生变化，下列说法正确的是
  

A．Li和Mg间最短距离是 cm
B．该物质的化学式为
C．若M点坐标为，则Li的坐标为
D．若O原子的半径为b cm，则O原子的空间利用率为
14．（2023春·河北保定·高三河北安国中学校联考阶段练习）Mg与Si两种元素形成的某化合物是一种n型半导体材料，在光电子器件、能源器件、激光、半导体制造、恒温控制通信等领域具有重要应用前景，该化合物晶胞结构示意图如图，设为阿伏加德罗常数的值，1号原子的坐标为，3号原子的坐标为，下列说法错误的是

A．该化合物的化学式为 B．2号原子的坐标为
C．晶体密度为 D．离Si最近且等距的Si有12个

二、非选择题
15．（2023春·河南周口·高三校联考阶段练习）人类文明的发展历程，也是化学物质的认识和发现历程。
(1)基态O原子中能量最高的电子所占据的原子轨道形状为___________，高温下比更稳定，试从核外电子排布的角度解释其原因：___________。
(2)分子中C元素的化合价为___________。类卤素对应的酸有两种，理论上硫氰酸的沸点低于异硫氰酸的沸点，其原因是___________。
(3)中的键角比的键角小，其原因为___________。
(4)在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞结构如图所示。

①钙钛矿的化学式为___________，距每个钛离子最近的氧离子的数目有___________个。
②设阿伏加德罗常数的值为，晶胞的边长为，则该晶胞的密度为___________。
16．（2023春·天津北辰·高三天津市第四十七中学校考期中）有关结构如图所示，下列说法中正确的是
  
A．在晶体中，距最近的有6个，距最近且相等的也6个
B．在的晶体中，含有个晶胞
C．在金刚石晶体和石墨晶体都有六元环。金刚石转化为石墨为物理变化
D．该气态团族分子的分子式为或
17．（2023春·北京海淀·高三101中学校考期中）晶体具有周期性的微观结构，现出许多独特的性质，用于制造各种材料。
(1)干冰常用作制冷剂、人工降雨材料等。
  
①1个分子周围等距且最近的分子有__________个。
②铜金合金的晶胞结构与干冰相似，若顶点为、面心为，则铜金合金晶体中与原子数之比是__________。
(2)在材料学，医学等领域有广泛用途。世界上第一辆单分子“纳米小车”的四个轮子是，小车运行情况如图所示，从a处化学键的特点说明其能运动的原因：____________。
  
(3)晶体与晶体结构相似。
  
①熔点远高于，结合下表说明理由：______________________。
晶体
阴阳离子间距/
熔点/℃

276
801

212
1960
②设阿伏加德罗常数的值为，晶胞边长为()，的摩尔质量为M，则晶体的密度是__________(列出计算式)。
③晶体普遍存在各种缺陷。某种晶体中存在如图所示的缺陷：当一个空缺，会有两个被两个所取代，但晶体仍呈电中性。经测定某氧化镍样品中与的离子数之比为6∶91。若该晶体的化学式为，则__________。
  
18．（2023·全国·高三专题练习）回答下列问题：
(1)分别用○、•表示和，晶体的四方晶胞如图(a)所示，图(b)、图(c)分别显示的是、在晶胞面、面上的位置：

①若晶胞底边的边长均为、高为，阿伏伽德罗常数的值为，晶体的密度为_______(写出表达式)。
②晶胞在轴方向的投影图为_______(填标号)。
A、 B、 C、 D、
(2)硼化钙可用于新型半导体材料，一种硼化钙的晶胞结构及沿z轴方向的投影图如图所示，硼原子形成的正八面体占据顶角位置。若阿伏伽德罗常数的值为NA，则晶体密度ρ=_______g·cm-3。

(3)过渡金属Q与镧形成的合金是一种储氢材料，其中基态Q原子的价电子排布式为，该合金的晶胞结构和z轴方向的投影图如图所示。

若阿伏伽德罗常数的值为，则该合金的密度_______(用含a、c、的代数式表示，列出计算式即可；Q的相对原子质量用M元素符号表示)。
(4)的晶胞结构如图所示：

已知的摩尔质量为，为阿伏伽德罗常数的值，则该晶体的密度为_______。该晶胞沿体对角线方向的投影图_______(填标号)。
a． b． c． d．

参考答案：
1．B
【详解】A．二氧化硫用作葡萄酒的食品添加剂是因为二氧化硫的还原性，能起到杀菌消毒，延缓葡萄酒的氧化变质的作用，故A错误；
B．稀硝酸具有强氧化性，能与银反应生成硝酸银、一氧化氮和水，所以常温下可用稀硝酸清洗附着在试管内壁的银镜，故B正确；
C．石墨是混合型晶体，层与层之间以分子间作用力结合，分子间作用力较弱，层与层之间可以滑动，所以可用作润滑剂，则石墨可用作润滑剂与石墨晶体内含有大π键无关，故C错误；
D．高温下碳具有强还原性，能与二氧化硅反应生成硅和一氧化碳，反应中碳元素的化合价升高被氧化，碳是反应的还原剂，则制备粗硅的反应与元素的非金属性强弱无关，故D错误；
故选B。
2．D
【详解】A．基态原子3d轨道上有5个电子的价电子排布可能为3d54s1或3d54s2，元素位于ⅥB族或ⅦB族，故A正确；
B．中，阴离子中C的价层电子对为3+ =3，C原子的杂化方式为，立体构型为平面三角形，故B正确；
C．因分子间存在氢键，所以中其沸点最高，故C正确；
D．因离子半径，晶格能KCl＜NaCl，所以熔点KCl＜NaCl，故D错误；
故选D。
3．A
【详解】A．H2O2结构式为H-O-O-H，属于分子晶体，含有极性共价键、非极性共价键，故A符合题意；
B．Na2S属于离子晶体，含有离子键，故B不符合题意；
C．CO2属于分子晶体，其结构式为O=C=O，含有极性共价键，故C不符合题意；
D．过氧化钠属于离子晶体，含有离子键和非极性共价键，故D不符合题意；
答案为A。
4．C
【详解】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(a×10-10cm)3=a3×10-30cm3，则晶体的密度为g÷(a3×10-30cm3)=g/cm3，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LiMgOClxBr1-x，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Mg2+取代产生的空位有利于Li+的传导，D项正确；
答案选C。
5．C
【详解】A．、、都属于单质，故A错误；
B．根据分子晶体中如果只有范德华力，它的晶体一般采取密堆积结构可知，、、均为分子晶体，且只存在范德华力，均采取密堆积结构，故B错误；
C．氮原子形成三个共价键，结构中只存在键，碳原子可形成四个共价键，结构中既有键又有键，故C正确；
D．金刚石属于共价晶体，属于分子晶体，共价晶体熔化，需克服共价键，分子晶体熔化只需克服范德华力，故金刚石的熔点高于，故D错误；
故选C。
6．B
【分析】黑球位于顶点和面心，共4个，且正八面体中心为金属离子铁，顶点为配体，即有4个。白球位于晶胞内，共8个，且正四面体中心为硼原子，顶点为氢原子，8个，阴阳离子之比为2：1。该物质的化学式为，该物质中Fe为+2价。
【详解】A．由上分析化学式为，A项错误；
B．Fe的电子排布式为。+2价铁为，其价电子排布为，B项正确；
C．该晶胞中，阴离子处于与其距离最近且相等的4个连接而成的正四面体的中心，故其配位数为4，C项错误；
D．该物质中存在配位键、离子键、共价键，D项错误；
故选：B。
7．D
【详解】A．1个原子轨道称为1种空间运动状态，基态Si原子的电子排布式为，原子核外的电子的空间运动状态数目为，即有8种空间运动状态，A错误；
B．二氧化硅中硅原子的配位数是4，B错误；
C．晶体的结构中有顶角相连的硅氧四面体，所以Si原子的杂化轨道类型是，C错误；
D．由图3可知，每个硅氧四面体分别以三个顶角氧和其他相邻的三个硅氧四面体共享，根据均摊法，每个硅氧四面体含有的氧原子数为，含有的硅原子数为1，则硅和氧的原子个数比为，D正确；
故选D。
8．D
【详解】A．甲烷晶体为分子晶体，晶胞中的每个球都代表1个CH4分子，A不正确；
B．根据均摊法，1个CH4晶胞中含有CH4分子的数目为，B不正确；
C．甲烷晶体为分子晶体，熔化时只需克服分子间的作用力，不需要破坏分子内的共价键，C不正确；
D．晶体中以左下顶点的1个CH4分子为例，周围有紧邻的CH4分子数为， D正确；
故选D。
9．D
【详解】A．三氯化硼是共价化合物，液态是不能导电，故A错误；
B．氯化硼中的硼形成3个共价键，且无孤电子对，采用sp2杂化，故B错误；
C．氯化硼中的硼为sp2杂化，无孤对电子，分子中键与键的夹角为120°，是平面三角形结构，结构对称，属于非极性分子，故C错误；
D．氯化硼水解生成氯化氢在空气中形成白雾，故D正确。
故选D。
10．B
【详解】A．由晶胞结构可知K有12位于棱心，9个位于体内，个数为：，Sb原子有8个位于顶点，6个位于面心，个数为：，K和Sb原子数之比为3：1，故A错误；
B．以面心Sb为观察对象，与Sb最邻近的K原子数位于图b小正方体的体心，1个面心Sb原子周围有8个小正方体，则有8个K原子，故B正确；
C．K和Sb之间的最短距离为小正方体体对角线的一半，即为该晶胞体对角线的四分之一，则为a pm，故C错误；
D．1pm=10-10cm，该晶胞的体积为a3×10-30cm3，故D错误；
故选：B。
11．D
【分析】由平面投影图可知，钾原子8个位于顶点，1个位于体心，其个数为：8×+1=2，硒原子8个位于棱上，2个位于晶胞内部，其个数为8×+2=4，铁原子8个位于面心，其个数为8×=4，由此分析解题。
【详解】A．由平面投影图可知，晶胞中位于顶点和体心的钾原子个数为2，位于面上的铁原子个数为4，位于棱上和体内的硒原子的个数为4，则超导材料最简化学式为，A正确；
B．由平面投影图可知，位于面心上的铁原子与位于棱上和体内的硒原子的距离最近，所以铁原子的配位数为4，B正确；
C．设晶体的密度为，由晶胞的质量公式可得：，，C正确；
D．已知K为19号元素，故基态钾离子的电子占据的最高能级即3p能级，共有3个原子轨道，D错误；
故答案为：D。
12．D
【分析】某种新型储氢材料的立方晶胞结构如图所示，其中八面体中心为M金属离子，顶点均为NH3配体，八面体位于顶点和面心，八面体的个数为8×＋6×＝４，1个八面体中有1个M和6个NH3，晶胞中含4个M和24个NH3；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子，四面体位于体内，四面体的个数为8，1个四面体中有1个B和4个H，晶胞中含8个B和32个H；据此作答。
【详解】A．晶胞中M、NH3、B、H的个数之比为4∶24∶8∶32=1∶6∶2∶8，晶体的化学式为M(NH3)6(BH4)2，该储氢材料的摩尔质量为188g/mol，M的相对原子质量为188-6×17-2×15=56，M为Fe元素，A项错误；
B．1个八面体中有6个NH3，1个晶胞中含4个八面体，则每个晶胞中含有4×6=24个NH3，B项错误；
C．晶胞参数为anm=a×10-7cm，该储氢材料晶胞的体积为(a×10-7cm)3=a3×10-21cm3，C项错误；
D．晶胞中M金属离子与B原子数之比为4∶8=1∶2，D项正确；
答案选D。
13．D
【详解】A．由图可知，Li原子和Mg原子间的最短距离为晶胞面对角线的一半，即 cm，A错误；
B．根据均摊法，1个晶胞中Li原子的个数为，Mg原子的个数为，Ni原子的个数为，O原子的个数为4，因此该物质的化学式为，B错误；
C．若M点坐标为，则Li的坐标为，C错误；
D．O原子的体积为 cm，晶胞体积为 cm，则O原子的空间利用率为，D正确；
故答案选D。
14．C
【详解】A．由晶胞图可知，Si原子位于顶点和面心，个数为8×+6×=4，8个Mg原子位于体内，Mg：Si=8：4=2：1，该化合物的化学式为Mg2Si，故A正确；
B．将晶胞分成8个小立方体，2号原子位于右后下方的小立方体的体心，1号原子的坐标为（0，0，0），3号原子的坐标为（1，1，1），则2号原子的坐标为，故B正确；
C．晶胞质量为g，晶胞体积为a3×10-21cm3，晶胞密度ρ= =g•cm-3=g•cm-3，故C错误；
D．由晶胞图可知，距顶点的Si原子最近的Si原子位于相邻的面心，离Si最近且等距的Si有=12个，故D正确；
故选：C。

15．(1) 哑铃形 最外层电子排布式为，处于稳定的全满状态
(2) 异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能
(3)中N原子上含有1个孤电子对，中N原子上没有，成键电子对与孤电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力
(4) 6

【详解】（1）基态O原子中能量最高的电子所占据为p能级，其原子轨道形状为哑铃形。高温下比更稳定，是因为最外层电子排布式为，处于稳定的全满状态。
（2）分子结构为，且所含元素的电负性，则C元素的化合价为价；硫氰酸的沸点低于异硫氰酸的沸点的原因是异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能。
（3）中的键角比的键角小，是因为中N原子上含有1个孤电子对，中N原子上没有，成键电子对与孤电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力。
（4）①晶胞中钛离子位于晶胞的定点，个数为，氧原子在晶胞的棱上，个数为，钙原子个数为1，则钙钛矿的化学式为，距每个钛离子最近的氧离子在一个晶胞中有3个，钛原子位于晶胞的定点，每个顶点为8个晶胞共用，但每个棱为4个晶胞共用，故距离钛离子最近的氧原子的数目个。②该晶胞的质量为，体积为，则该晶胞的密度为。
16．D
【详解】A．在晶体中，以体心氯离子为例，距最近的有6个；以底面面心钠离子，同层、上下层各有4个距最近且相等的，故共12个，A错误；
B．据“均摊法”，1个晶胞中含个Ca2+、8个F-，则1个晶胞含有4个；的为1mol，其晶体中含有0.25个晶胞；B错误；
C．金刚石和石墨为不同的两种物质，金刚石转化为石墨为化学变化，C错误；
D．该气态团族分子中含有4个E、4个F，则其分子式为或，D正确；
故选D。
17．(1) 12 1∶3
(2)a处通过单键相连，可以绕键轴旋转
(3) 和晶体类型相同；和所带电荷数多于和；和间距比和间距更小，晶体中离子键更强 0.97

【详解】（1）①以顶点的二氧化碳分子研究，与之最近的二氧化碳分子位于面心上，将晶胞补全可知，有3层每各有4个二氧化碳分子与之最近，故与之最近的二氧化碳分子有4×3=12个；
②若顶点为、面心为，晶胞中含有原子数目为，晶胞中含有原子数目为，则铜金合金晶体中与原子数之比是1:3；
（2）a处通过单键相连，可以绕键轴旋转，故可以运动；
（3）①和都是离子晶体，晶体中离子的电荷数大于，又由阴阳离子间距可知晶体中离子半径小，的晶格能越大，其离子键的键能更大，熔点更高；
②由图可知，晶体中存在4个Na+和4个Cl-，则晶体中存在4个Ni2+和4个O2-，则晶胞质量为，晶胞边长为，则晶胞体积为，故晶体的密度=；
③该氧化镍样品中与的离子数之比为6∶91，则为，为，根据晶体呈电中性可得，×2+×3=2×1，解得x=0.97。
18．(1) B
(2)
(3)
(4) a

【详解】（1）①○、•表示和，由图可知，数目为，的数目为 ，即晶胞中含有4个和4个，则晶胞的质量为，晶胞的体积为V=a2cpm3=a2c×10−30cm3，则晶胞密度为，故答案为：；
②晶胞图上，xz面为侧面、yz面为正面，晶胞在x轴方向的z−y投影图应符合图(c)，和图(b)中的、的相对位置，x轴方向的投影图的正面上应为小黑球在上，2个白球在下，投影图应为B，故答案为：B；
（2）硼原子形成的正八面体占据顶角位置，根据均摊法可知，晶胞中B原子数目为，Ca原子数目为1，则晶胞的质量为，晶胞体积为(a×10-7)3cm3，晶胞密度，故答案为：；
（3）基态Q原子的价电子排布式为nd2n+2(n+1)sn-1知，s能级最多容纳的电子数为2，n-1=2，可得n=3，即价电子排布式为3d84s2，则Q原子为Ni，根据均摊法，晶胞中La的数目为，Ni的数目为，则晶胞质量为，晶胞底面积为，则晶胞体积为，则该合金的密度，故答案为：；
（4）该晶胞的体积为a3×10-30cm3，则其密度；该晶胞沿体对角线方向的投影图中，中心位置是体对角线两端点的A和体心位置B投影在一起，其余的6个A投影在外围形成大的正六边形，6个面心位置的C原子在六边形内部形成一个小正六边形，则该晶胞沿体对角线方向的投影图为，故答案为：；a。