晶体结构与性质检测题及解析

1、晶体结构与性质检测题及解析一、选择题1 .下列说法中正确的是（）A .离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子B.金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子，电子定向运动C.分子晶体的熔、沸点很低，常温下都呈液态或气态D.原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合解析：选D A项，离子晶体中每个离子周围不一定吸引6个带相反电荷的离子，如CsCl晶体中每个Cs+吸引8个C；B项，金属晶体中的自由电子不是因为外电场作用产生的；C项，分子晶体不一定是液态或气态，可能为固态，如12、S8等。2.下列晶体分类中正确的一组是（）选项离子晶体原子晶体分子晶体ANaOHArSO2BH2SO4石墨SC

2、CH3COONa水晶0QDBa(OH)2金刚石玻璃解析：选C A项中固态Ar为分子晶体；B项中H2SO4为分子晶体、石墨是混合型晶体;D项中玻璃是非晶体。确晶体晶舱3.如图为碘晶体晶胞结构。下列有关说法中正确的是（）A .碘分子的排列有 2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以 4配位数交替配位形成层结构B.用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子C.碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体D.碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力解析：选A 在立方体的顶面上，有 5个12,4个方向相同，结合其他面考虑可知A选项正确；每个晶胞中有 4个碘分子，B选项错误；此晶体是分子晶体，C选项错误；碘原子间只存

3、在非极性共价键，范德华力存在于分子与分子之间，D选项错误。4 .氢是重要而洁净的能源。要利用氢气作为能源，必须解决好安全有效七于六后去地储存氢气的问题。化学家研究出利用合金储存氢气的方法，其中例 （La）馍（Ni）合金是一种储氢材料， 这种合金的晶体结构已经测定， 本结构单元如图所示，则该合金的化学式可表示为（）B. LaNiA. LaNi5C. Lai4Ni24D. La7Ni 12解析：选A 根据题给物质的结构单元图知，该合金的基本结构单元中例原子的数目为12X1+ 2X1=3,而馍原子的数目为12X1+6+6X4=15,所以例与馍的原子个数比为62223 ： 15=1 ： 5。5 .下列

4、数据是对应物质的熔点(C):BCl 3Al 2O3Na2ONaClAlF3AlCl 3干冰SiO21072 0739208011 291190-571 723据此做出的下列判断中错误的是 ()A.铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B.表中只有BCl 3和干冰是分子晶体C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体解析：选B A项，氧化铝的熔点高，属于离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，正确；B项，表中BCl 3> A1C13和干冰是分子晶体，错误； C项，同族元素的氧 化物可形成不同类型的晶体，如 CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，正确；

5、D项， Na、Al不同族，Na2O、Al2O3都是离子晶体，正确。6.有一种蓝色晶体可表示为MxFey(CN)6,经X-射线研究发现，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 一位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法不正确的是()A.该晶体的化学式为 MFe2(CN)6B.该晶体属于离子晶体，M呈+ 1价C.该晶体属于离子晶体，M呈+ 2价D.晶体中与每个 Fe>距离最近且等距离的 CN一为6个 .1 1 解析：选C 由题图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2个数：4X- = ；,同样8 2可推出含Fe3+个数也为2, CN为1

6、2X1=3,因此阴离子为Fe2(CN)6,则该晶体的化学 式只能为MFe2(CN)6,由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为+ 1价，故A、B两项正确，C项错误。由图可看出与每个 Fe3+距离最近且等距离的 CN 一为6个， 故D项正确。二、综合题7. （1）（2018 全国卷算得到。I节选）Li 2O是离子晶体，其晶格能可通过图（a）的Born-Haber循环计2U(r)2 908 kJ hiol 1产&)- LiiO(晶体)1 010 Icl-Tnol-1703 kl mol 12U(g)31SJI界色） w图回可知，Li原子的第一电离能为kJ mol 1, O=O键键能为

7、kJ mol 1,Li 2O晶格能为kJ mol 1。Li2O具有反萤石结构，晶胞如图（b）所示。已知晶胞参数为 0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的彳1为Na,则Li2O的密度为g cm 3（列出计算式）。（2）（2018全国卷m节选）锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。金属 Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为。六棱柱底边边长为 a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为Na, Zn的密度为g cm 3（列出计算式）。解析：（1）由题给信息可知，2 mol Li（g）变为2 mol原子的第一电离能为 520 kJ mol 1; 0.5 mol氧气生成Li+（g）

8、吸收1 040 kJ热量，因此Li1 mol氧原子吸收249 kJ热量，因此O=O键的键能为 498 kJ mol1; Li 2O的晶格能为2 908 kJ mol 1。由题给图示可知，Li位于晶胞内部，。位于顶点和面心，因此一个晶胞有8个Li, O原子个数=6X：+ 8X*4。因此一个Li2O晶胞的质量=腔弋”16 g, 一个晶胞的体 28NA积为(0.466 5X 10 7)3 cm3,即该晶体密度= 乙乂 7 3 g cm 3。)Na 0.466 5 X 10 7 3 g（2）金属Zn晶体为六方最密堆积方式（A3型）。,3的面积均为6x3a2 cm2,则六棱柱的体积为六棱柱底边边长为 a

9、 cm,则六棱柱上下面6X乎a2c cm3,锌原子在六棱柱的顶点、上下面心和晶胞内，一个晶胞含锌原子个数=1112x6+2x2+3=6,因此一个晶胞中Zn的质量=65泮g，由此可知，Zn的密度= NA65 X 6/3 g cm Na X6Xi4-X a2c3o答案： 520 498 2 908e 8X 7+4X16Z)7 3Na 0.466 5X10(2)六方最密堆积(A3型)65X68. (1)(2017全国卷I节选)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。KIO 3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型 的立方结构，边长为 a= 0.446 nm,晶胞中K、卜。

10、分别处于顶 角、体心、面心位置，如图所示。K与。间的最短距离为 nm,与K紧邻的O个数为。在KIO 3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则 K处于 位置，。处于 位置。(2)(2017全国卷n节选)(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的晶体密度为d g cm 3,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元，该单元的相又质量为 M ,则y的计算表 达式为 O(2017全国卷m节选)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离 子采用面心立方最密堆积方式， X射线衍射实验测得 MgO的晶 胞参数为a= 0.420 nm,则(。2一)为 nm。MnO也

11、属于 NaCl型结构，晶胞参数为a' = 0.448 nm,则r(Mn2+)为nm。2解析：(1)二者间的最短距离为晶胞面对角线长的一半，即22 X 0.446 nm-0.315 nm。由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心，所以与钾紧邻的氧原子有12个。想象4个晶胞紧密堆积，则I处于顶角，。处于棱心，K处于体心。3 ._3 .(2)该晶胞的体积为(ax 10一7 cm)3,根据忒xM = (aX10-7)3d,可求出丫=60潸或嚼A x 10 21o(3)因为。2一采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是。2一半径的4倍，则有c cc 一一c 亚 4r(O2 )2=2a2,解得 r(

12、O2)= =x 0.420 nm 0.148 nm ; MnO 也属于 NaCl 型结构，根据晶胞的结构可得 2r(Mn2+) +2r(O2 )=a',代入数据解得r(Mn2 ) = 0.076 nm。答案：0.315 12 体心 棱心(2)y=602ada3dNAMX1021(3)0.148 0.0769. (1)(2016全国卷n节选)某馍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与馍原子的数量比为 。若合金的密度为d g cm GaAs的熔点为1 238 C,密度为p g cm 3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为 , Ga与As以 键键合。Ga和As的 摩尔质量分别为 M

13、Ga g mol 1和Mas g mol 1,原子半径分别为rGa pm 和As pm,阿伏加德罗常数值为 Na,则GaAs晶胞中原子的体积占晶 胞体积的百分率为。 解析：(1)由晶胞结构图可知，Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的1 面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为6X21=3,含有Ni原子的个数为 8X1= 1,故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3： 1。 根据 m= p V可得，1 mol晶胞的质量为(64 X 3+59)g = a3x d g cm 3x Na,则a = 25132513,晶胞参数a=nm。(2)(2016全国卷m节选)神化钱(GaAs)

14、是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。GaAs的熔点为1 238 C ,其熔V原子3子的体积占晶胞体积的百分率为 -x 100%=一V晶胞x 10 30rGa+ rAs cm3x 100%4 MGa+ Mas3pM cmGaF3的熔点高于1 000 C , GaCl3的熔点为77.9 C ,其原因是X 100%。3 MGa+ Mas4 7tx 10 30x Na p rGa+ rAs1一、 -251答案：(1)3： 1 6.02 X 1023Xd 3X107(2)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体原子晶体共价4兀X -x-prGa+rAs *100%3 MGa+

15、MAs10. (1)钠、钾、铭、铝、鸨等金属晶体的晶胞属于体心立方，则该晶胞中属于1个体心立方晶胞的金属原子数目是 。氯化葩晶体的晶胞如图1,则Cs+位于该晶胞的,而C位于该晶胞的 , Cs+的配位数是 。(2)铜的氢化物的晶体结构如图2所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式：图3为 厂与Mg/、K +形成的某种离子晶体的晶胞，其中“°”表示的离子是(填离子符号)。(4)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与 NaCl晶体结构相似(如图4 所示)，已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：离子晶体NaClKClCaO晶格能/(kJ mol1)7867153 401则

16、这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是其中MgO晶体中一个Mg周围和它最邻近且等距离的Mg2+有 个。图1图2图3图4解析：(1)体心立方晶胞中，1个原子位于体心，8个原子位于立方体的顶点，故1个晶1胞中金属原子数为8X；+1 = 2;氯化葩晶胞中，Cs+位于体心，Cl位于顶点，Cs+的配8位数为8。(2)由晶胞可知，粒子个数比为1 ： 1,化学式为CuH, +1价的铜与一1价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为CuCl2和HClo (3)由晶胞结构可知，黑球有1个，灰球有1个，白球有3个，由电荷守恒可知n(Mg2+) ： n(K + ) : n(F ) = 1 ：

17、1 ： 3, 故白球为(4)从3种离子晶体的晶格能数据知道，离子所带电荷越多、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti3+>Mg2+,离子半径：Mg2+Ca2+,所以熔点：TiN>MgO>CaO>KCl ; MgO晶体中一个 Mg2十周围和它最邻近且等距离的Mg2*有答案：(1)2体心顶点 8点燃(2)2CuH +3Cl2=2CuCl2+ 2HC1F(4)TiN>MgO>CaO>KCl 1211. IV A族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题：I I 'S 1 -1 5 IT：5 i（1）碳的一种单质的结构如图（

18、a）所示。该单质的晶体类型为 ,原子 间存在的共价键类型有 ,碳原子的杂化轨道类型为 。*图减弱 增强（4）K 3c60（2）SiCl4分子的中心原子的价层电子对数为 ,分子的立体构型为2.012. （2020石家庄模拟）氧、硫形成的化合物种类繁多，日常生活中应用广泛。如硫代硫酸钠（Na2s2。3）可作为照相业的定影剂，反应的化学方程式如下：AgBr +2Na2s2O3=Na3Ag（S?O3）2+ NaBr。回答下列问题：（1）已知银（Ag）位于元素周期表第五周期，与 Cu同族，则基态 Ag的价电子排布式为（2）下列关于物质结构与性质的说法，正确的是 。A .玻尔原子结构模型能够成功地解释各种

19、原子光谱B. Br、S、。三种元素的电负性顺序为O>Br>SC. Na的第一电离能小于Mg ,但其第二电离能却远大于MgD.水分子间存在氢键，故 H2O的熔沸点及稳定性均大于H2s依据VSEPR理论推测S2O3一的空间构型为 ，中心原子S的杂化方式为 Ag（S2O3）23中存在的化学键有（填字母）。A.离子键B.极性键C.非极性键D.金属键E.配位键（4）第一电子亲和能（Ei ）是指元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量（单位为kJ mol 1）,电子亲和能越大，该元素原子越易得电子。已知第三周期部分元素第一电子亲和能如下表：70ftAlSiPSClE1/(

20、kJ mol 1)42.513472.0200349表中元素的Ei自左而右呈增大趋势，试分析P元素呈现异常的原因某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B组成。则该氧化物的化学式为,已知该晶体的晶胞参数为a nm,阿伏加德罗常数的值为Na,则密度 p为g cm 3（用含a和Na的代数式表示）。解析：（1）银位于元素周期表第五周期， 与铜同族，处于第一副族，价电子排布式为4d105/。（2）A.玻尔原子结构模型能够成功地揭示氢原子光谱，故错误；B.非金属性越强电负性越大，故O>Br>S,故正确；C.镁原子3s轨道为全充满稳定状态，半径又较小，第一电离 能高于钠，失去一个电子后，钠离

21、子是稳定结构，第二电离能远高于镁，故正确；D.水分子间存在氢键，故水的熔沸点高于硫化氢，稳定性属于化学性质，由共价键决定，故 错误。6+22X4八八小2= 0,价层电(3)S2O2中一个硫原子相当于氧原子，中心硫原子孤电子对数为子对数为0+4=4,微粒空间构型为四面体，中心硫原子采取sp3杂化；Ag(S2O3)23中Ag+与S2O2之间形成配位键，硫原子之间形成非极性键，硫与氧原子之间形成极性键，故选BCE。(4)P的价电子排布式为 3s23p3,磷原子的3P能级处于半充满状态，相对稳定，不容易结 合一个电子。(5)亚铁离子处于晶胞的顶点，面心以及A位置小立方体的体心，氧离子位于A、B小立方体

22、的内部，每个小立方体内部各有4个，铁离子处于晶胞 B位置小立方体的内部，用均摊法计算晶胞中铁和氧原子数目确定化学式，铁原子数目为4+8X+ 6X+4X4 =8224,氧原子数目为4X8=32,故铁和氧原子数目之比为 24 ： 32=3 ： 4,故氧化物化学式232 一232为Fe3O4。晶胞相当于有 8个四氧化三铁，晶胞质量=8XRA g,晶体密度=8XRA6.02X 1023Xd cm= 6.02 X 1023x d*nm°(2)GaF3的熔点高于1 000 C , GaCl3的熔点为77.9 C,其原因是 GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体，而离子晶体的熔点高于分子晶体。点

23、较高，据此推知 GaAs为原子晶体，Ga与As原子之间以共价键键合。分析 GaAs的晶胞结构，4个Ga原子处于晶胞体内，8个As原子处于晶胞的顶点、6个As原子处于晶胞的面心，结合 “均摊法”计算可知，每个晶胞中含有 4个Ga原子，含有As原子个数为 8X 1/8+6M/2 = 4(个)，Ga 和 As 的原子半径分别为Ga pm =GaX 10 10cm,As pm 4c .c 16 Tt=rasX10 10 cm,则原子的总体积V 原子=4xg 7Tx (rGaX10 10cm)3+(SsX10 105)3=-3-x 10 30(rGa+ rAs)cm3。又知Ga和As的摩尔质量分别为 MGa g mol 1和Mas g mol 1,晶 胞的密度为p g cm 3,则晶胞的体积为 V晶胞=4(MGa+Mas)/p !A cm3,故GaA