2025高考化学总复习专题9物质结构与性质　选择题专项突破分级训练20晶体结构与性质

选择题专项突破分级训练(二十)晶体结构与性质【强基练】1.(2024·河北沧州部分示范性高中二模)砷化镓是重要的半导体材料，用于制作微波集成电路、红外线发光二极管等元件，砷化镓立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为apm。下列说法正确的是()A．每个Ga周围距离最近的Ga原子个数为8B．Ga原子与As原子的最短距离为eq\f(\r(3),2)apmC．该晶胞的质量为eq\f(580,NA)g(NA为阿伏加德罗常数的值)D．一个晶胞中含有4个As原子和14个Ga原子【答案】C【解析】每个Ga周围距离最近的Ga原子个数为12，A错误；由晶胞结构可知，镓原子与砷原子的最短距离为体对角线的eq\f(1,4)，则镓原子与砷原子的最短距离为eq\f(\r(3),4)apm，B错误；该晶胞含有4个GaAs，晶胞质量为eq\f(nM,NA)＝eq\f(580,NA)g，C正确；一个晶胞中含Ga的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4,4个As原子，D错误。2.(2024·湖北武汉市二模)超导现象一直吸引着广大科学家的关注。某超导材料的晶体结构属于四方晶系，其晶胞如图所示。下列说法错误的是()A．第一电离能：I1(Cu)>I1(Ba)B．与Ba2＋等距且最近的Cu2＋有12个C．该超导材料的化学式为HgBa2CuO4D．该晶体的密度为eq\f(6.02×1032,a2cNA)g·cm－3【答案】B【解析】同一主族随原子序数变大，原子半径变大，第一电离能变小；同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，第一电离能：I1(Cu)>I1(Ba)，A正确；由图可知，与Ba2＋等距且最近的Cu2＋有4个，B错误；根据“均摊法”，晶胞中含4×eq\f(1,4)＝1个Hg、2个Ba、8×eq\f(1,8)＝1个Cu、16×eq\f(1,4)＝4个O，则化学式为HgBa2CuO4，C正确；结合C分析可知，eq\f(\f(M,NA),a2c)×1030g·cm－3＝eq\f(602,a2cNA)×1030g·cm－3＝eq\f(6.02×1032,a2cNA)g·cm－3，D正确。3.(2024·河北唐山二模)砷化镓是一种新型半导体材料，应用广泛。图甲为它的立方晶胞结构，图乙为该晶胞沿y轴的投影图。该晶胞的边长为dpm，在三维坐标系中a、b两点的原子坐标分别为(0,1,0)，(1,0,1)。下列说法错误的是()A．As和Ga原子间的最近距离为eq\f(\r(2),2)dpmB．Ga原子的配位数为4C．c点的原子坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(3,4)))D．As原子填充在Ga原子围成的“正四面体空隙”中【答案】A【解析】由晶胞所示可知，Ga在8个顶点和6个面心，均摊为eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4，As在内部，为4个，As和Ga原子间的最近距离为体对角线的eq\f(1,4)，据此回答。As和Ga原子间的最近距离为体对角线的eq\f(1,4)，即为eq\f(\r(3),4)dpm，A错误；Ga原子周围与之最近的As为4个，即Ga原子的配位数为4，B正确；由甲、乙图可知，c点的原子坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(3,4)))，C正确；根据晶胞结构可知，As原子占据Ga原子形成的正四面体空隙，D正确。4.(2024·河北保定示范性高中二模)晶体世界丰富多彩、复杂多样，各类晶体具有的不同结构特点，决定着它们具有不同的性质和用途。氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料，其晶胞结构如图所示，为长方体。设阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是()A．AlHeq\o\al(－,4)中中心原子Al的杂化方式为sp3杂化B．NaAlH4晶体中，与AlHeq\o\al(－,4)紧邻且等距的Na＋有4个C．NaAlH4晶体的密度为eq\f(1.08×1023,a3NA)g·cm－3D．若NaAlH4晶胞上下面心处的Na＋被Li＋取代，得到的晶体的化学式为Na3Li(AlH4)4【答案】B【解析】AlHeq\o\al(－,4)中中心原子Al价层电子对数：4＋eq\f(1,2)(4－4×1)＝4，杂化轨道数为4，Al的杂化方式为sp3杂化，A正确；观察体心的AlHeq\o\al(－,4)，可以看出与AlHeq\o\al(－,4)紧邻且等距的Na＋有8个，B错误；Na＋个数为6×eq\f(1,2)＋4×eq\f(1,4)＝4，Na＋个数与AlHeq\o\al(－,4)个数相等，晶胞质量为eq\f(23×4＋31×4,NA)g，晶胞体积为(a×10－7)2×2a×10－7cm3＝2a3×10－21cm3，则晶胞密度：eq\f(1.08×1023,a3NA)g·cm－3，C正确；若NaAlH4晶胞上下面心处的Na＋被Li＋取代，晶胞中Li＋个数为2×eq\f(1,2)＝1，得到的晶体的化学式为Na3Li(AlH4)4，D正确。5.(2024·江西南昌市三模)某晶体立方晶胞如图所示。已知图中微粒1的分数坐标是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(1,2)，\f(1,2)))，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是()A．Ag＋周围距离最近且相等的Neq\o\al(－,5)个数是6B．微粒2的分数坐标是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(1,4)，\f(3,4)))C．已知银与铜位于同一族，银元素位于元素周期表的d区D．若晶胞边长为apm，则晶体密度为eq\f(178×4,NA×a×10－103)g·cm－3【答案】D【解析】根据晶胞结构可知，Ag＋周围距离最近且相等的Neq\o\al(－,5)个数是4，A错误；图中微粒1的分数坐标是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(1,2)，\f(1,2)))，则微粒2的分数坐标是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))，B错误；银与铜位于同一族，所以银在元素周期表的ds区，C错误；Ag＋个数为4，Neq\o\al(－,5)为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，则密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(178×4,NAa×10－103)g·cm－3，D正确。6.(2024·湖南师大附中二模)XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))。已知Xe—F键长为rpm，下列说法不正确的是()A．该晶体的密度为eq\f(3.38×1032,a2cNA)g/cm3B．B点原子的分数坐标为(0,0，r)C．晶胞中A、B间距离d＝eq\r(\f(1,2)a2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,2)－r))2)pmD．基态F原子的核外电子空间运动状态有5种【答案】B【解析】根据XeF2的化学式，可判断Xe、F原子个数比为1∶2，该晶胞中灰球有8×eq\f(1,8)＋1＝2个，为Xe原子，黑球有8×eq\f(1,4)＋2＝4个，为F原子，则该晶胞中有2个XeF2分子。故其密度为ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(2,NA)·MXeF2,c×10－10·a×10－102)g/cm3＝eq\f(3.38×1032,a2cNA)g/cm3，A正确；由Xe－F键长为rpm可知，B点原子的分数坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，0，\f(r,c)))，B错误；过A点向B点所在棱边作垂线，相交于D点，则D点为B点所在棱边的中点，AD长度为底面对角线的一半，AD＝eq\f(\r(2),2)apm，则BD＝eq\f(c－2r,2)pm；AB＝eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2)a,2)))2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c－2r,2)))2)pm，C正确；基态F原子的核外电子为1s22s22p5，根据s能级一个轨道，p能级3个轨道，故1s22s22p5有5种电子空间运动状态，D正确。【培优练】7.(2024·河北邢台市部分高中二模)硫化锌是一种优良的宽带隙半导体锂离子电池负极材料，具有在充电的同时合金化反应的特点。在充电过程中负极材料晶胞的组成变化如图：下列说法不正确的是()A．当ZnmS完全转化为LixZnyS时，Li＋和Zn2＋转化为LiZn(合金相)，每转移6mole－生成3molLiZnB．ZnmS晶体中沿晶胞体对角线方向的一维空间上会出现“”的排布规律C．4种晶胞中，ZnmS原子的空间利用率最低，Li2S中S2－所构成的四面体空隙全部被Li＋填充D．若Li2S的晶胞参数为anm，则EF间的距离为eq\f(\r(11),4)anm【答案】A【解析】ZnmS晶胞中，均摊的Zn2＋和S2－均为4个，m＝1，化学式为ZnS，当ZnS完全转化为LixZnyS时，Li＋、Zn2＋转化为LiZn合金，生成1molLiZn转移3mol电子，每转移6mol电子，生成2molLiZn，A错误；根据ZnmS的晶胞结构，体对角线的一维空间上会出现“”的排布规律，B正确；LixZnyS和Li2S晶胞中的原子个数多于ZnmS立方晶胞，而ZnnS六方晶胞的体积比ZnmS立方晶胞小，则4种晶胞中，ZnmS原子的空间利用率最低，由Li2S晶胞结构可知，Li2S中S2－所构成的四面体空隙全部被Li＋填充，C正确；若Li2S的晶胞参数为anm，将晶胞切三刀分为8个小立方体，则E在左后方立方体体心，则EF间的距离为eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3a,4)))2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,4)))2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,4)))2)nm＝eq\f(\r(11),4)anm，D正确。8.(2023·湖北选考)镧La和H可以形成一系列晶体材料LaHn，在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构，即得到晶体LaHx。下列说法错误的是()A．LaH2晶体中La的配位数为8B．晶体中H和H的最短距离：LaH2>LaHxC．在LaHx晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼D．LaHx单位体积中含氢质量的计算式为eq\f(40,4.84×10－83×6.02×1023)g·cm－3【答案】C【解析】由LaH2的晶胞结构可知，La位于顶点和面心，晶胞内8个小立方体的中心各有1个H原子，若以顶点La研究，与之最近的H原子有8个，则La的配位数为8，故A正确；由LaHx晶胞结构可知，每个H结合4个H形成类似CH4的结构，H和H之间的最短距离变小，则晶体中H和H的最短距离：LaH2>LaHx，故B正确；由题干信息可知，在LaHx晶胞中，每个H结合4个H形成类似CH4的结构，这样的结构有8个，顶点数为4×8＝32，且不是闭合的结构，故C错误；1个LaHx晶胞中含有5×8＝40个H原子，含H质量为eq\f(40,NA)g，晶胞的体积为(484.0×10－10cm)3＝(4.84×10－8)3cm3，则LaHx单位体积中含氢质量的计算式为eq\f(40,4.84×10－83×6.02×1023)g·cm－3，故D正确。9.(2024·河北邯郸二模)硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可形成多种化合物。某化合物是潜在热电材料之一，其晶胞结构如图甲所示，晶胞参数为apm，沿x、y、z轴方向的投影均如图乙所示。下列说法错误的是()A．基态钾原子核外电子有10种空间运动状态B．Se和K的最短距离为eq\f(\r(3),4)apmC．该化合物的化学式为K4SeBrD．距离Se最近的Se有12个【答案】C【解析】基态钾原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，占据10个轨道，故有10种空间运动状态，A项正确；Se原子位于八面体的体心，处于晶胞的顶点和面心，所以Se和K的最短距离为晶胞体对角线的eq\f(1,4)，为eq\f(\r(3),4)apm，B项正确；根据均推法，一个晶胞中含有8个K和4个SeBr6，所以化学式为K2SeBr6，C项错误；由于Se位于晶胞顶点和面心，根据面心立方模型，距离Se最近的Se原子有12个，D项正确。10.(2024·河北省重点高中三模)硫代硫酸盐是具有应用前景的浸金试剂。硫