2024届高考化学一轮总复习课时跟踪练18晶体结构与性质

这是一份2024届高考化学一轮总复习课时跟踪练18晶体结构与性质，共11页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1．(2022·石家庄第一中学月考)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
解析：S原子的价层电子排布式为3s23p4，故S位于元素周期表p区，A项正确；由该物质形成晶体的晶胞可知，S原子个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2，H原子个数为12×eq \f(1,4)＋6×eq \f(1,2)＝6，故H、S原子个数比为3∶1，故该物质的化学式为H3S，B项正确；S位于H构成的八面体空隙中，如图所示，C项正确；由于该晶体是一种新型超导材料，说明其是由阴、阳离子构成的，故该晶体属于离子晶体，D项错误。
答案：D
2．(2022·东北育才学校月考)下列有关晶体的说法正确的有( )
①石英和金刚石都是共价晶体，最小环上都有6个原子
②在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
③金刚石、金刚砂、冰、干冰晶体的熔点依次降低
④石墨晶体中碳原子数和C—C个数之比为1∶2
⑤Al2O3晶体中离子键成分百分数较小，所以可以当作共价晶体
⑥石墨晶体中只有σ键
A．1项 B．2项
C．3项 D．4项
解析：石英是SiO2，其空间结构示意图为，其最小环中有12个原子，①错误；晶体只要有阴离子就一定有阳离子，②正确；金刚砂为SiC，金刚石和金刚砂均为共价晶体，原子半径越小，键长越小，化学键越强，熔点越高，键长C—C＜Si—C，化学键的强弱C—C＞Si—C，金刚石的熔点高于金刚砂，共价晶体的熔点比分子晶体熔点高，冰中水分子间存在氢键，使得熔点升高，使得冰的熔点大于CO2，因此金刚石、金刚砂、冰、干冰晶体的熔点依次降低，③正确；石墨晶体中，C原子形成3个C—C，而1个C—C由2个C构成，则碳原子数和C—C个数比为2∶3，④错误；Al2O3晶体中离子键成分百分数较小，可以当作共价晶体处理，⑤正确；石墨晶体中除含有的C—C为σ键外，还含有π键，⑥错误；只有3项是正确的，答案选C。
答案：C
3．(2022·云南大姚县第一中学月考)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a3×10－36 cm3
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eq \f(1,2)a pm
解析：该晶胞的边长为a×10－10 cm，故晶胞的体积为(a×10－10 cm)3＝a3×10－30 cm3，A项错误；该晶胞中K的个数为12×eq \f(1,4)＋1＋8＝12，Sb的个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，故K和Sb原子数之比为3∶1，B项正确；以面心处Sb为研究对象，与Sb最邻近的K原子数为8，C项错误；K和Sb的最短距离为晶胞体对角线长度的eq \f(1,4)，即eq \f(\r(3),4)a pm，D项错误。
答案：B
4．(2022·洪湖一中月考)金属晶体和离子晶体是重要晶体类型。下列关于它们的说法正确的是( )
A．金属晶体中只有金属单质
B．在镁晶体中，1个Mg2＋只与2个价电子存在强烈的相互作用
C．图中的(1)和(4)可以是从NaCl晶体结构中分割出来的部分结构图
D．金属晶体和离子晶体分别存在金属键和离子键等相互作用，很难断裂，因而都具有延展性
解析：金属晶体中含有金属阳离子和自由电子，A项错误；金属晶体中的电子属于整个晶体，B项错误；由于在NaCl晶体中，每个Na＋周围同时吸引着最近的等距离的6个Cl－，同样每个Cl－周围同时吸引着最近的等距离的6个Na＋，题图(1)符合条件，题图(4)中选取其中一个离子，然后沿X、Y、Z三轴切割得到6个等距离的且最近的带相反电荷的离子，所以其配位数也是6，题图(4)符合条件，C项正确；离子晶体没有延展性，易断裂，D项错误。
答案：C
5．(2022·阜新第二高级中学月考)硅酸盐与二氧化硅一样，都以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以表示成，其中表示氧原子，表示硅原子。硅氧四面体通过不同方式的连接可以组成不同的多聚硅酸根离子。如图所示为某无限长单链的多聚硅酸根离子的结构，试确定该阴离子中硅原子与氧原子的个数之比为( )
A．1∶2 B．1∶3
C．1∶4 D．2∶5
解析：由无限长单链的多聚硅酸根离子的结构图可知，重复结构单元为，空心球表示氧原子，中心黑点表示硅原子，则结构单元中硅原子个数为1，氧原子个数为2＋2×eq \f(1,2)＝3，所以该阴离子中硅原子与氧原子的个数之比为1∶3。
答案：B
6．(2022·荆沙中学月考)铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(白球代表Fe，黑球代表Mg)。储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置，且最近的两个氢分子之间的距离为a nm，NA表示阿伏加德罗常数的值。已知A点的原子坐标参数为(0，0，0)，B点为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，0)。则下列说法正确的是( )
A．晶胞中Fe与Mg的配位数均为4
B．位置C点的原子坐标参数为(eq \f(3,4)，eq \f(1,4)，eq \f(3,4))
C．Mg与Fe之间的最近距离为eq \f(\r(6),4)a nm
D．储氢后的晶体密度为eq \f(416,（\r(2)a×10－7）3NA) g·cm－3
解析：根据题中晶胞结构示意图可知，距离Mg原子最近且相等的Fe原子有4个，即Mg原子的配位数为4，距离Fe原子最近且相等的Mg原子有8个，故Fe的配位数为8，A项错误；根据题中所给信息，可以推测得知，位置C点的原子坐标参数为(eq \f(3,4)，eq \f(3,4)，eq \f(3,4))，B项错误；氢气分子在晶胞的体心和棱的中心位置，且最近的两个氢分子之间的距离为a nm，该晶胞参数为eq \r(2)a nm，Mg和Fe之间的最近距离为体对角线的eq \f(1,4)，则Mg与Fe之间的最近距离为eq \f(\r(6),4)a nm，C项正确；氢气分子在晶胞的体心和棱的中心位置，个数为1＋12×eq \f(1,4)＝4，Fe原子的个数为4，Mg位于体内，Mg的个数为8，储氢后的晶体化学式为FeMg2H2，根据ρ＝eq \f(m,V)，储氢后的晶体密度为eq \f(424,（\r(2)a×10－7）3NA) g·cm－3，D项错误。
答案：C
7．(2022·枣庄八中月考)GaAs晶体被业内称为“半导体贵族”，它的熔点很高，硬度很大，其原子间以共价键(配位键)相连，密度为ρ g·cm－3，Ga和As的摩尔质量分别为M(Ga) g·
ml－1和M(As) g·ml－1，原子半径分别为r(Ga) pm和r(As) pm，阿伏加德罗常数值为NA，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是( )
A．该晶体为共价晶体
B．在该晶体中Ga和As的配位数均为4
C．所有原子均满足8电子稳定结构
D．原子的体积占晶胞体积的百分率为4π×eq \f(10－27ρNA[r（Ga）＋r（As）],3[M（Ga）＋M（As）])×100%
解析：GaAs晶体的熔点很高，硬度很大，该晶体为共价晶体，故A项正确；晶胞中Ga原子数目＝4，As原子数目＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，在该晶体中Ga和As的配位数均为4，故B项正确；每个Ga、As都形成4个共价键，均没有孤电子对，所有原子均满足8电子稳定结构，故C项正确；晶胞中原子总体积＝4×eq \f(4,3)π[r3(Ga)＋r3(As)]×10－30 cm3，晶胞质量＝4×eq \f(M（Ga）＋M（As）,NA)g，晶胞体积＝[4×eq \f(M（Ga）＋M（As）,NA)g]÷ρ g·cm－3，原子的体积占晶胞体积的百分率为{4×eq \f(4,3)π·[r3(Ga)＋r3(As)]×10－30 cm3}÷[(4×eq \f(M（Ga）＋M（As）,NA) g)÷ρ g·cm－3]×100%＝eq \f(4πρNA[r3（Ga）＋r3（As）],3[M（Ga）＋M（As）])×10－30×100%，故D项错误。
答案：D
8．(2022·岳阳中学月考)下列说法不正确的是( )
A．四水合铜离子的模型如图1所示，1个四水合铜离子中有4个配位键
B．CaF2晶体的晶胞如图2所示，设Ca2＋、F－半径分别为r1和r2，晶胞边长为a，则有eq \r(3)a＝4(r1＋r2)
C．H原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动
D．金属Cu的原子堆积模型如图4所示，为最密堆积，Cu原子的配位数为12
解析：由题图可以看出，1个铜离子与4个水分子结合成[Cu(H2O)4]2＋，Cu2＋与H2O分子之间通过配位键相结合，则1个水合铜离子中有4个配位键，A项正确；CaF2晶体为六方最密堆积，设Ca2＋、F－半径分别为r1和r2，晶胞边长为a，晶胞体对角线上有2个F－和3个Ca2＋，其中2个Ca2＋在顶点有一部分属于另一个晶胞，那么属于体对角线的就有4个F－半径和4个Ca2＋半径，则有eq \r(3)a＝4(r1＋r2)，B项正确；H原子核外只有1个电子，所以电子云图中，黑点不表示电子，只表示电子出现的机会多少，H原子核外电子大多在原子核附近运动，C项不正确；金属Cu原子形成的金属晶体为最密堆积，每个Cu原子周围同一层有6个Cu原子，上、下层各有3个Cu原子，所以其配位数均为12，D项正确。
答案：C
9．(2022·湘潭模拟)氧化锌常作为金属缓蚀剂，其结构有很多种，其中一种立方晶胞结构如图，晶胞边长为a pm，下列说法错误的是( )
A．该晶体属于离子晶体
B．O原子与O原子的最短距离为eq \f(\r(2),2)a pm
C．Zn原子周围等距离且最近的Zn原子数为6
D．该晶胞中含有4个O原子，4个Zn原子
解析：氧化锌晶体属于离子晶体，A项正确；O原子与O原子的最短距离为面对角线的一半，即eq \f(\r(2),2)a pm，B项正确；由题中晶胞示意图，取顶点Zn原子来看，其周围等距且最近的Zn原子为面心上的Zn原子，故Zn原子周围等距离且最近的Zn原子数为12，C项错误；由题图可知，该晶胞含4个O原子(晶胞内)，Zn原子位于晶胞的顶点和面心上，故Zn原子数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，D项正确。
答案：C
10．(2022·任丘第一中学月考)将石墨置于熔融的钾或气态钾中，石墨吸收钾形成名称为钾石墨的物质，其组成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等。下列分析正确的是( )
A．题干中所列举的6种钾石墨属于有机高分子
B．钾石墨中碳原子的杂化方式是sp3杂化
C．若某钾石墨的原子分布如图所示，则它所表示的是C12K
D．最近两个K原子之间距离为石墨中C—C键长的2eq \r(3)倍
解析：题干中列举的6种物质是石墨吸收钾形成的，不属于有机物，而是无机化合物，A项错误；钾石墨是石墨吸收钾形成的化合物，其中的碳原子形成了键角约为120°的三条共价键，因此采用的是sp2杂化，B项错误；由该种钾石墨的结构可知，可选择图中虚线框选的部分作为该钾石墨的晶胞，碳原子位于晶胞的内部共有8个，钾原子位于晶胞的4个顶点上，因此均摊法计算该钾石墨的化学式为C8K，C项错误；由该种钾石墨的结构可知，钾原子排列在每个六边形单元格中心位置，并且间隔1个六边形单元格填充，因此钾原子之间的最短距离等于相邻的2个六边形单元格中心连线的长度的2倍，即C—C键长的2eq \r(3)倍，D项正确。
答案：D
二、非选择题
11．(2022·龙岩第一次模拟)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚，其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用，并随着环的大小不同而与不同金属离子作用。
(1)Li＋的体积与X的空腔大小相近，恰好能进入X的环内，且Li＋与氧原子的一个孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。
①基态锂离子核外能量最高的电子所处能层符号为________________。
②W中Li＋与孤电子对之间的作用属于________(填字母)。
A．离子键 B．配位键
C．氢键 D．以上都不是
(2)冠醚Y能与K＋形成稳定结构，但不能与Li＋形成稳定结构，理由是____________
________________________________________________________________________。
(3)烯烃难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶入冠醚Z，氧化效果明显提升。
①水分子中键角________(填“>”“”“S。(3)因为氮的电负性强于砷的，所以键角：NH3>AsH3，因为氨中存在氢键，所以沸点：NH3>AsH3。(4)同周期的主族元素中从左到右第一电离能逐渐增大，所以第一电离能最大的是溴，根据O和As形成的分子结构可知化合物的分子式为As2O3，As原子形成了3个共价键，且有一对孤电子对，所以原子的杂化类型为sp3。(5)SO2分子的中心原子价电子对为2＋eq \f(1,2)(6－2×2)＝2＋1＝3，几何构型为平面三角形，但分子构型为V形。A项，BeCl2分子的中心原子价电子对为2＋eq \f(1,2)(4－2×1)＝2＋1＝3，几何构型为平面三角形，但分子构型为V形。B项，PH3分子的中心原子价电子对为3＋eq \f(1,2)(5－3×1)＝3＋1＝4，几何构型为正四面体形，但分子构型为三角锥形。C项，H2O分子的中心原子价电子对为2＋eq \f(1,2)(6－2×1)＝2＋2＝4，几何构型为正四面体形，但分子构型为V形。D项，OF2分子的中心原子价电子对为2＋eq \f(1,2)(6－2×1)＝2＋2＝4，几何构型为正四面体形，但分子构型为V形。故与SO2分子的中心原子价电子对几何构型不同但分子构型相同的是CD。(6)由题中金属锌晶体中的原子堆积方式图示可知，堆积方式称为立方最密堆积，配位数为12，图中结构单元中Zn原子数目为3＋12×eq \f(1,6)＋2×eq \f(1,2)＝6，结构单元中Zn的总质量为6×eq \f(65,NA) g，晶体密度为(6×eq \f(65,NA) g)÷(3×a cm×a cm×sin 60°×c cm)＝eq \f(65×6,NA×3×\f(\r(3),2)a2c) g·cm－3。
答案：(1)2p 3d104s2 (2)可利用气态氢化物的稳定性，H2O在通电条件下分解，H2S加热下分解，可说明非金属性：O>S (3)> 高于 (4)溴 As2O3 sp3 (5)CD (6)立方最密堆积 12 eq \f(65×6,NA×3×\f(\r(3),2)a2c)
13．(2022·玉田县第一中学期末)2019年是国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)成立一百周年，也是元素周期表诞生150周年，IUPAC等从世界范围征集优秀青年化学家提名，形成一张“青年化学家元素周期表”，向世界介绍118位优秀青年化学家，有8位中国青年化学家成为“N、Hg、U”等元素的代言人。回答下列问题：
(1)Fe3＋基态核外电子排布式为_______________________________________________。
(2)加碘食盐中含有KIO3，其立体结构如图，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。K与O间的最短距离为________nm，与K紧邻的I个数为__________。
(3)下列有关性质的比较，能用元素周期律解释的是______________(填字母)。
a．酸性：HCl>H2SO3
b．非金属性：O＞S
c．碱性：NaOH>Mg(OH)2
d．热稳定性：Na2CO3>NaHCO3
(4)2020年新冠肺炎疫情席卷全球，酒精(CH3CH2OH)成为家庭必备品，乙醇分子中碳原子轨道的杂化类型是______，1 ml乙醇分子中含有σ键的数目为__________________________。
(5)可用原子坐标参数表示晶胞内各原子的相对位置。如图所示的晶胞中，原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))；C为(0，1，1)。则D原子的坐标参数为________________。
解析：(1)铁元素的原子序数为26，铁原子失去3个电子变成Fe3＋，基态离子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。(2)由题中晶胞结构可知，K与O之间的最短距离是面对角线的一半，由边长为a＝0.446 nm可得K与O之间的最短距离为eq \f(\r(2),2)×0.446 nm＝0.315 nm；K位于晶胞的顶点，I位于晶胞的体心，则与K紧邻的I个数为8。(3)a.元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，非金属性：Cl＞S，则酸性：HClO4＞H2SO4，而酸性：HCl＞H2SO3无法用元素周期律解释，故错误；b.同主族元素从上到下非金属性依次减弱，则非金属性：O＞S，能用元素周期律解释，故正确；c.元素的金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强，金属性：Na＞Mg，则碱性：NaOH＞Mg(OH)2，能用元素周期律解释，故正确；d.酸式碳酸盐易分解，碳酸盐难分解，则热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3，热稳定性与元素周期律无关，不能用元素周期律解释，故错误。(4)乙醇分子中的碳原子均为饱和碳原子，碳原子的杂化方式为sp3杂化；由乙醇的结构简式为CH3CH2OH可知，分子中含有8个σ键，则1 ml乙醇分子中含有σ键的数目为8NA或4.816×1024。(5)由题图所示的晶胞中，原子坐标参数A为(0，0，0)、B为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))、C为(0，1，1)可知，以A为参照，晶胞边长为1，由晶胞结构可知，D位于晶胞右侧的面心上，则D原子的坐标参数为(1，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))。
答案：(1)[Ar]3d5(或1s22s22p63s23p63d5) (2)0.315 8 (3)bc (4)sp3 8NA(或4.816×1024) (5)(1，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))