《高中化学》题型强化练十八晶胞结构分析应用

题型强化练十八晶胞结构分析应用1．(2023·河北保定高三二模)我国科学家研究出一种磷化硼纳米颗粒作为高选择性CO2电化学还原为甲醇的非金属电催化剂，磷化硼晶胞结构如图所示，晶胞的棱边边长为anm，设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是()A．磷化硼晶体中共价键与配位键的数目之比为4∶1B．若氮化硼与磷化硼具有相似的结构，则BN的熔点比BP高C．磷化硼晶体中，每个硼原子周围紧邻且距离相等的硼原子共有4个D．磷化硼晶体密度为eq\f(1.68×1023,NA×a3)g·cm－3答案C解析B原子的价电子数为3，且杂化类型为sp3杂化，其中与3个P原子形成3个共价键，另外一条杂化轨道无电子，为空轨道，与P原子形成配位键，配位键也属于共价键，磷化硼晶体中共价键与配位键的数目之比为4∶1，A正确；氮化硼与磷化硼都是共价晶体，原子半径：N<P，则键长B—N<B—P，B—N的键能比B—P的键能大，所以BN晶体的熔点高于BP晶体，B正确；由磷化硼晶胞结构可知，磷原子的堆积方式为面心立方最密堆积，则与磷原子距离最近且相等的磷原子有12个，晶胞中硼原子和磷原子的个数之比为1∶1，故磷化硼晶体中与硼原子距离最近且相等的硼原子个数为12，C错误；磷化硼晶体密度为eq\f(4×31＋4×11,NA×a×10－73)g·cm－3＝eq\f(1.68×1023,NA×a3)g·cm－3，故D正确。2．(2023·湖北武昌实验中学高三下学期高考适应性考试)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，熔点为1238℃，用于制作太阳能电池的材料，其结构如图所示，其中以原子1为原点，原子2的坐标为(1,1,1)。下列有关说法错误的是()A．原子3的坐标为(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(3,4))B．Ga的配位数为4C．GaAs为共价晶体D．若将Ga换成Al，则晶胞参数将变小答案A解析由图可知，原子3坐标为(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(3,4))，A错误；根据晶胞结构可知，Ga的配位数为4，B正确；GaAs的熔点高，故晶体类型为共价晶体，C正确；Ga原子半径比Al大，则若将Ga换成Al，则晶胞参数将变小，D正确。3．(2023·湖北十堰高三下学期调研)Mg2C具有反萤石结构，晶胞如图所示，熔融的碳化镁具有良好的导电性。已知晶胞边长为anm，阿伏加德罗常数的值为NA。下列叙述错误的是()A．该晶体中碳的配位数为8B．基态镁原子s、p能级上的电子数之比为1∶1C．晶胞中两个碳原子间的最短距离为eq\f(\r(3),2)anmD．该晶体的密度为eq\f(4×60,NA×a3×10－21)g·cm－3答案C解析距晶胞面心上C最近的Mg有4个，一个面心为两个晶胞公用，所以距离C最近的Mg有8个，则碳的配位数为8，故A正确；基态镁原子的电子排布式为1s22s22p63s2，s、p能级上的电子数之比为1∶1，故B正确；晶胞中两个碳原子间的最短距离为顶点到面心的距离，顶点到面心的距离为面对角线的一半，即eq\f(\r(2),2)anm，故C错误；该晶胞镁原子个数为8，碳原子个数为4，一个晶胞的质量为eq\f(4×60,NA)g，该晶胞的密度为eq\f(4×60,NA×a3×10－21)g·cm－3，故D正确。4．(2023·辽宁省辽西联合校高三下学期期中)Li2O具有反萤石结构，其立方晶胞结构如图所示(晶胞的边长为apm)，下列说法错误的是()A．字母B表示氧离子，配位数是8B．若晶胞中M的坐标为(0,0,0)，则P的坐标为(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(3,4))C．A处于B围成的正八面体空隙中D．晶胞中A与B的最短距离为eq\f(\r(3)a×10－10,4)cm答案C解析由晶胞图可知，A原子位于体内，其数目为8，B原子位于顶点和面心，其数目为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，则A表示Li＋，B表示O2－，B周围最近的A的数目为8，则其配位数为8，A正确；A处于B围成的正四面体空隙中，故C错误；晶胞中A与B的最短距离为体对角线长的eq\f(1,4)，由于晶胞的边长为apm，所以A与B的最短距离为eq\f(\r(3)a×10－10,4)cm，D正确。5．(2023·长沙雅礼中学高三模拟)硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图甲所示，乙图为该晶胞沿z轴方向在xy平面的投影，已知晶胞边长为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法错误的是()A．Zn位于元素周期表的ds区B．基态Se原子核外有18种不同空间运动状态的电子C．A点原子坐标为(0,0,0)，则B点原子坐标为(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(3,4))D．该晶体密度为eq\f(65＋79×4,a×10－103NA)g·cm－3答案C解析Zn的价层电子排布式为3d104s2，位于元素周期表的ds区，A正确；基态Se原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，电子的空间运动状态数＝电子所占原子轨道数，s、p、d原子轨道数分别为1、3、5，所以基态Se原子核外有1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＋3＝18种不同空间运动状态的电子，B正确；A点原子坐标为(0,0,0)，由图乙可知，B点原子坐标为(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(3,4))，C错误；该晶胞中，位于晶胞内部的Zn原子个数为4，位于顶点和面心的Se原子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，则ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(65＋79×4,a×10－103NA)g·cm－3，D正确。6．(2023·山东济宁高三下学期三模)钾元素与氧元素形成的某些化合物可以作为宇宙飞船的供氧剂，其中一种化合物的晶胞在xy平面、xz平面、yz平面上的投影如图所示，其晶胞边长为anm，设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()A．晶胞的化学式为K2O2B．晶胞中存在的微粒间作用力只有离子键C．距离最近的K原子之间的距离为anmD．晶体的密度为eq\f(1.42×1023,a3NA)g·cm－3答案D解析根据晶胞的投影图可以知道，K原子在晶胞的顶点和体心，一个晶胞含有K原子数目为8×eq\f(1,8)＋1＝2，O原子有两个在晶胞内，八个在棱上，一个晶胞中含有O原子数目为8×eq\f(1,4)＋2＝4，则晶胞的化学式为KO2，故A错误；晶胞的化学式为KO2，则晶胞中存在的微粒间作用力有离子键和共价键，故B错误；K原子在晶胞的顶点和体心，则距离最近的K原子之间的距离为体对角线的一半即eq\f(\r(3),2)anm，故C错误；根据前面分析该晶胞中含有2个KO2，则晶体的密度为eq\f(1.42×1023,a3NA)g·cm－3，故D正确。7．(2023·山东潍坊高三下学期三模)氧化锌(ZnO)的透明度高，具有优异的常温发光性能。氧化锌的两种晶胞结构如图所示。下列说法错误的是()A．甲、乙两种晶体类型的晶胞内Zn2＋数目之比为2∶1B．甲中Zn2＋位于O2－形成的四面体空隙中，空隙填充率为50%C．乙的晶胞沿z轴的二维投影图如图丙所示D．两种晶胞中O2－的配位数均为4答案C解析甲类型的晶胞中有4个Zn2＋位于晶胞内，则甲晶胞有4个Zn2＋；乙晶胞有4个Zn2＋位于晶胞棱上，1个Zn2＋位于晶胞内，则乙晶胞共2×eq\f(1,3)＋2×eq\f(1,6)＋1＝2个Zn2＋，甲、乙两种晶体类型的晶胞内Zn2＋数目之比为2∶1，故A正确；甲晶胞中O2－形成8个空隙，Zn2＋占据4个空隙，则空隙填充率为50%，故B正确；乙的晶胞沿z轴的二维投影图如图，故C错误；O2－的配位数即为晶胞中距离O2－最近的离子个数，观察甲、乙两晶胞，可知距离O2－最近的离子个数均为4个Zn2＋，则两种晶胞中O2－的配位数均为4，故D正确。8．(2023·青岛高三第三次适应性检测)某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B单元组成。若通过Li＋嵌入或脱嵌晶胞的棱心和体心，可将该晶体设计为某锂电池的正极材料。下列有关说法错误的是()已知：脱嵌率＝eq\f(一个晶胞中脱嵌出的Li＋数,一个晶胞中嵌入Li＋的最大值)×100%。A．Li＋脱嵌过程为该电池充电过程B．充电时，该锂电池的阳极反应为LiFe6O8－xe－=Li1－xFe6O8＋xLi＋C．若该正极材料中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝5∶7，则脱嵌率为50%D．B1中M原子分数坐标为(0,0,0)，则A3中Q原子分数坐标为(eq\f(7,8)，eq\f(7,8)，eq\f(7,8))答案D解析电池充电时，LiFe6O8脱出部分Li＋，形成Li1－xFe6O8，因此Li＋脱嵌过程为该电池充电过程，A、B正确；由于Li＋嵌入或脱嵌晶胞的棱心和体心，所以Li＋总数为12×eq\f(1,4)＋1＝4，当脱嵌一个Li＋时，Fe2＋被氧化为Fe3＋，所以当正极材料中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝5∶7时，有2个Li＋脱嵌出去，因此脱嵌率为eq\f(2,4)×100%＝50%，C正确。9．(2023·山东潍坊四县高三下学期5月模拟)ZnmS是一种锂离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示，晶胞内未标出因放电产生的0价Zn原子。下列说法错误的是()A．每个LixZnyS晶胞中包含的Zn2＋个数为1B．每个Li2S晶胞完全转化为ZnmS晶胞，电极反应式为4Li2S－8e－＋4mZn=4ZnmS＋8Li＋C．当LixZnyS转化为Li2S时，每个晶胞有(2－x)个Li＋迁移D．若Li2S的晶胞参数为anm，则Li＋和S2－间的最短距离为eq\f(\r(3),4)anm答案C解析由图可知，小白球反应前后不变的为硫离子，根据“均摊法”，初始晶胞ZnmS中含8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)